人类在自然界的生存与发展

人类在自然界的生存与发展_人类与自然界的进

第二节　人类在自然界的生存与发展

人类与自然界完全可以友好地相遇并存在下去，人类与自然界友好的思想有其产生的历史背景。19世纪中叶，工业化在英国和西欧其他国家迅速发展，世界工业大国普遍出现环境问题，在这种社会背景和自然背景下，马克思和恩格斯在分析世界工业大国经济发展成就及其带来的环境污染问题时，阐发了“人与自然界的友好”的价值观。在这里，友好的本意是配合适当，指事物发展过程中的各种关系协调，事物内部结构平衡、稳定，有利于事物发展的状态。自然界的友好指自然界演化到一定阶段呈现的一种状态。在这种状态中，自然界各种有质的差异的各部分之间相互配合、相互作用、相互促进、相互补充、相互完善，共同推动自然界的进化和生命的生存、发展。

《神秘的宇宙》书影

马克思指出：资本主义生产时他汇集在各大中心城市的人越来越占优势，这样一来，他同时就破坏了城市市民的身体健康和农民的精神生活。恩格斯认为：文明是一个对抗的过程，这个过程以其至今为止的形式使土地贫瘠，森林荒芜，土地不能产生其最初的产品，并使气候恶化。

恩格斯在《鸟培河谷来信》和《英国工人阶级状况》等著作中揭露了英国城市的大气污染和水污染，他说，黑水流过城市，河流成了污水沟、死水洼，发出臭气；有害有毒的空气己令人窒息；环境污染的严重问题是令人触目惊心的。他以美索不达米亚等地土地破坏的事例告诫：我们人类对于自然界的每一次这样的胜利，自然界都进行了报复。因而，19世纪中叶，人与人之间的社会矛盾，以及人与自然之间的生态矛盾开始呈现尖锐化的趋势。

1.宇宙的演化过程

亚里士多德

克罗狄斯·托勒密

人类居住的地球是人类迄今为止发现的唯一有生命存在的星球。茫茫宇宙，唯我独尊。古希腊哲学家亚里士多德（前384～前322年）认为，地球是宇宙的中心。到了公元2世纪，克罗狄斯·托勒密（约90～168年）将亚里士多德的“地心说”完善为一个系统的理论，认为地球位于宇宙中心不动，每个行星都在一个称为“本轮”的小圆形轨道上匀速运动，本轮中心在称为“均轮”的大圆轨道上绕地球匀速转动，而恒星都位于称为“恒星天”的固体壳层上。托勒密的“地心说”在1000多年中被人们奉为真理。然而，随着人类天文观测精度的日益提高，“地心说”理论与观测事实之间的矛盾越来越尖锐，人类逐渐对“地心说”产生了怀疑。

托勒密地心体系简图

从某种意义上说，科学就是在怀疑和假设的不断证实中前进的。16世纪初，哥白尼用全新的“日心说”理论推翻了长期以来居于统治地位的“地心说”，实现了天文学的根本变革。哥白尼认为，太阳处于宇宙的中心，地球和其他行星都在围绕太阳而转动，由此产生了地球的白昼和四季之分。“日心说”的创立是天文学领域的重大革命，将人类的思想从地心说的禁锢中解放出来。

伽利略被人们称为现代科学之父，并由此使天文学走上了科学轨道。不久，约翰尼斯·开普勒（1571～1630年）总结出行星运动的三定律，牛顿发现了万有引力定律，特别是爱因斯坦的相对论的提出，使人类对宇宙的认识更加深入。1924年，科学家们在广义相对论的框架下，从理论上论证了宇宙要么膨胀，要么收缩，绝不会保持静止状态；1929年，哈勃（1889～1953年）在仔细研究了一批星系的光谱之后发现，除个别例外，绝大多数星系的光谱都表现出“红移”，而且红移量大致同星系的距离成正比。按照多普勒效应，即光波同声波一样也有类似效应:面向观测者运动的光源谱线将向高频（即光谱蓝端）移动，而背向观测者运动的光源谱线将向低频（即红端）移动，波长的相对移动量与相对运动速度成正比。这就意味着所有星系都在离开人类而去，其退行速度同人类的距离成正比例。如果星系目前正在彼此远离，那么他们过去必定靠得更近，也就是说，早期的宇宙物质密度更高。继续这一推理，过去必然存在一个有限的时刻，那时宇宙中物质被压缩为极其高密的状态。按照哈勃定律将星系的距离除以各自的速度，就可以计算出那一时刻距今约150亿～200亿年。那一时刻被称为“大爆炸”，也就是宇宙的开端。

开普勒的宇宙模型——以太阳为中心

爆炸发生后宇宙微波背景的影像

现代宇宙学认为，宇宙起源于大约150亿～200亿年的一次大爆炸。宇宙大爆炸之处是一个高温、高密度的“奇点”。从大爆炸开始至10～43秒之间有一个过渡的混沌状态。此时，宇宙的温度高达1032K，热辐射能量为1025电子伏特，宇宙表现出巨大的负压力，引起引力排斥效应，是宇宙从大约10～35秒后发生按指数急剧增长的膨胀。在极短的时间内，宇宙的半径增加了约1050倍。膨胀发生时，宇宙分裂为彼此分离的许多区域，其中的每一个区域实际上就是一个独立的宇宙，而我们人类就生活在其中的一个宇宙中。宇宙大爆炸后，随着温度和密度的逐步降低，在引力和斥力作用下，宇宙的演化经历了强子、轻子、辐射和核合成、星系和恒星等几个时代，进化到人类见到的太阳系那样的行星系统。

宇宙大爆炸理论创立后，科学家们观察到许多客观事实并支持这一理论。首先，对宇宙年龄的测定支持大爆炸理论，如果大爆炸发生在前150亿～200亿年之间，那么，宇宙中一切天体的年龄都不应超过这个“宇宙龄”所界定的上限。1911年英国物理学家卢瑟福创立了利用物质中放射性同位素含量测定其形成年代的方法，为科学家们准确判断物质年龄提供了科学手段。人类用这种方法分别测量了地球上最古老的岩石、美国“阿波罗”号宇航员从月球上带回的岩石，以及地球上的化石标本，发现他们的年龄均不超过47亿年。对于远离我们的恒星年龄，可以从它们的发光功率和拥有的燃料储备来测定。

科学家们根据热核反应提供恒星能源的理论，估计银河系中最老恒星的年龄为100亿～150亿年。这两种不同方法测定天体的年龄竟然与“宇宙龄”一致，是对大爆炸理论的有力支持。

2.微波与辐射

发现微波背景辐射是大爆炸令人信服的证据。大爆炸后的最初几分钟，宇宙就像氢弹爆炸时产生的火球，到处充满了温度高达10亿K的光辐射。后来，随着宇宙的膨胀，辐射温度不断下降。但是，从理论上分析，这种辐射应该始终保持其总体均匀性。弗里德曼的学生伽莫夫等人甚至计算出，作为大爆炸的遗迹，目前的宇宙中应该普遍存在温度约5K的背景黑体辐射。由于这种辐射的峰值波长在1毫米附近，处于微波段，故又称微波背景辐射。

银河系以外的星系在宇宙中的分布

这一重要预言提出10年后，即1964年，美国贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊用一架卫星通讯天线探测到一种来自宇宙空间的信号，经初步分析这正是伽莫夫苦苦寻找的宇宙背景辐射。为了最后“验明正身”，几十年来，天文学家们对这种辐射的分布和方向进行了大规模调查，情况逐渐明朗。

1989年，美国宇航局专门为此发射了宇宙背景探测卫星，测量数据表明：在从0.5毫米到5毫米的整个波段上，该辐射的谱分布与温度为2.735±0.06K的理想黑体完全相合。在扣除运动效应之后，天空不同方向的相对温差小于10万分之一。这就毋庸置疑地证明了微波背景辐射——大爆炸遗迹的普遍存在，它是大爆炸最令人信服的证据。微波背景辐射的发现在现代宇宙学史上地位只有宇宙膨胀的发现可以与之媲美。至此，宇宙整体演化的过程逐步被人类认识。

3.宇宙人择原理

长期以来，通过各种观测人们逐渐认识到自然界从总体上看是友好的。20世纪中叶，宇宙学家为了说明自然界和谐的原因，提出了人择原理。

人择原理认为：宇宙为什么这样友好，因为只有在友好的宇宙中才会有人类，才会提出这个问题。也就是说，宇宙有多种可能的状态，有的友好，有的不友好，不友好的宇宙不可能出现人类，所以人类看不到，那么人类生活在其中的宇宙就只能是友好的了。用英国科学家霍金的话说：“我们看到的宇宙之所以这个样子，乃是因为我们的存在。”可见，人择原理实质上是用结果来解释原因，反映了现代科学家对宇宙友好原因探索的局限性。但是，科学家们用大量事实证明了宇宙的友好。

1937年，英国物理学家狄拉克（1902～1984年）发现自然界的一些基本常数是很协调的，他把这个发现称为“大数假设”。狄拉克认为，万有引力常数在不断减弱。目前，引力常数的数值同一些大数的搭配比较协调。而且，如果束缚住核粒子的强力仅仅比现在小，那么核就不可能存在，像太阳这样的恒星就不能发光。而如果这种力比现在的稍微大一点，那么太阳和其他具有活力的恒星就会膨胀，也许还会爆炸。

狄拉克

狄拉克还发现，一个质子和一个电子的静电引力强度与万有引力强度之比为1039数量级，而宇宙年龄与光穿过原子所需的时间之比也为1039数量级。狄拉克不知道为什么存在这种巧合，但是，他认为这“绝不是偶然的巧合，而可能反映了未知的宇宙的内在联系。”

1961年，美国科学家迪克（1916年～）在题为《狄拉克的宇宙学与马赫原理》一文中指出，狄拉克提出的两个大数并不是永远相等的，人类之所以发现他们相等，是由于我们人类刚巧生活在它们接近相等的时刻。也就是说，只有当这两个大数相等时，“才可能出现人类，并使人类发展到高度文明的时代，发展到反过来研究宇宙，并能发现两个大数相等的时代。”迪克认为，这个时期的宇宙是人的宇宙，人类是宇宙的人。

1973年，英国天体物理学家布兰登·卡特在纪念哥白尼诞辰500周年时提出了“人择原理”，并将其分为两种：强人择原理和弱人择原理。强人择原理认为存在许多不同的宇宙或者在一个单独的宇宙中存在许多不同的区域，其中，每一个都有自己初始的结构，或者还有自己独特的演化法则。而在大部分宇宙中，不具备复杂组织发展的条件，只有很少像我们的宇宙，才能使智慧生命得以发展并质疑：“为何宇宙是我们看到的这种样子？”回答很简单：“如果宇宙不是这个样子，人类就不会在这里。”而弱人择原理则认为：作为观察者的我们之所以存在于这个时空位置，是因为这个位置提供了我们存在的可能。宇宙本来可以比它实际的情形不规则和无序得多。人择宇宙学原理断言，若是那样的话，各种条件就不能容许生命存在了。因此，我们是生活在一个非常特殊的宇宙中，并且这个宇宙必须是均匀各向同性的。“人择”是一个非常基本的论据，因为它试图对哥白尼宇宙学原理作出解释，而后者几乎是所有生命力的宇宙论的核心。卡特提出人择原理后，很多人对其作了解读和发展，其中最引人注目的是宇宙学家约翰·巴罗和物理学家弗兰克·提普勒。同时，理论物理学家斯蒂芬·威廉·霍金也在《时间简史》一书中提到了人择原理，他把它称做“人存原理”。人择原理被分为三种，弱人择原理、强人择原理和终极人择原理。

《时间简史》书影

除此之外，人类共同的家园——地球，不仅是自然界演化的产物，而且所具有的一些主要特征恰好适合于人类生存。其一，地球与太阳的距离适中。在太阳系的9个行星中，地球是第三颗行星，它与太阳的平均距离约为1.496亿公里。在靠近太阳的水星和金星表面温度分别高于人类生命体所能适应的温度，然而，在远离太阳的木星、土星的表面温度分别又低于人类生命体所能适应的温度。只有地球表面的温度适合生命的生存和发展。其二，地球大小适中，密度恰当。地球的赤道半径约为6378公里，极半径约为6357公里，是一个不规则的正球体。地球的平均密度为每立方厘米5.517克。地球的体积和密度与它的引力大小密切相关，如果体积和密度太小，则会因为地球引力不够而失去大气层；如果体积和密度太大，则会因为引力太大而保持太厚的大气圈和太多的有害气体，两者都使生命难以存在和发展。其三，地球运转的速度恰当。地球内部犹如一台由放射性元素为燃料的巨大“发动机”，这部“发动机”如果运转太慢，火山就不会喷出，海洋和大气圈也难以形成，铁就不会熔融并分解沉降为液态的地核，磁场也就不存在，地球便成为死行星。如果运转太快，火山爆发和地震、海啸将频繁发生，火山气体和灰尘就会遮蔽太阳，大气将被压缩，地表也会不停地经常变形。

正是由于地球具备了这些恰到好处的特点，才为人类的生存和发展创造了和谐的自然环境。

4.宇宙演化的学说

18世纪德国哲学家伊曼努尔·康德（1724～1804年）说：“有两样东西，人们越是经常持久地对之凝神思索，它们就越是使内心充满常新而日增的惊奇和敬畏：我头上的星空和心中的道德律。”从某种意义上讲，正是这种“惊奇和敬畏”吸引着人类对宇宙的不断“思索”。

伊曼努尔·康德

人类对宇宙的观测和思考永无止境。思考是观测的前提和指导，在思考的指引下，人们采取各种方法和手段对宇宙各种现象进行观测；观测是思考的基础和条件，观测成果和资料积累的过程也是思考深化、成熟的过程。任何宇宙模型的建立都必须能比较完美地解释观测事实，而每一次观测事实的重大发现都导致过去认为完美的宇宙模型的崩溃和新的宇宙模型的建立。然而，人类观测的范围毕竟是有限的，尽管目前科学家运用巨大而精密的观测工具可以探测到200亿光年的总星系，但是，对于远远超过这个距离宇宙的状况只能凭借从已知到未知的推测。多宇宙论是宇宙哲学中最大胆、最震撼人心的理论。这一理论有广义和狭义两种解释。狭义的多宇宙论指生命可居住世界的多元性，认为宇宙中有许多类似地球的星球存在，在那里也会有智慧生命栖居。广义的宇宙论是指宇宙形态的多样性，认为在人类观测范围之外，还有许许多多独立的宇宙。

世界的统一性在于它的同源性。过去人类认为世界的统一性在于物质性。现在看，世界的统一性还在于它的同源性。如果大爆炸理论成立，那么，人类所认识到的宇宙间的一切事物都起源于那巨大爆炸力的一瞬间，都是有那锅炙热的“宇宙汤”演变而来的。因此，世界上千差万别的物质都是由几种简单的基本粒子组成的。

一分为多是事物演化的普遍趋势。在2000多年前的春秋时代，老子在《道德经》中写道：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”这可以被认为是广义的进化论。用现在的话说，就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而来。它们有一个共同的祖先，这个祖先就是一，而这个一是由天地而生，用今天的话说，可能就是由无机界所形成。“一”，指原始混沌之气；“二”，指阴气和阳气；“三”，是阴阳两气的结合和运动。这四句话的意思是，“道”产生于混沌之气，由混沌之气分为阴阳两气，由阴阳两气结合和运动然后产生万物。老子用中国哲学深奥的语言描绘了一分为多的过程，其实，一分为多是自然界演化的普遍趋势，是进化的基本前提。一分为多就是一事物在发展过程中不断分叉，从而派生出许多不同的事物，如植物的分叶，细胞的分裂，蜜蜂的分群，化合物的分解等，都是一分为多。一分为多的最终发展趋势是事物的进化。

《人类学概论》书影

可能性向现实性转化是自然界演化的普遍规律。可能是潜在的，现实是实现了的可能。可能性与现实性两者紧密相连，不可分割。宇宙在大爆炸之前是物质世界的一种潜在的可能，大爆炸之后，经过上百亿年的演化，这种可能性转化为现实性，成为纷繁复杂的现实世界。

古往今来，人类对物质世界这种从“无”向“有”转化，即由潜在的“有”向现实的“有”的转化，苦苦思索。老子曰：“天地万物生于有，有生于无。”（《道德经》）许多人不理解，“有”怎么能生于“无”？其实，“无”，是尚未展露、生长的、潜在的存在形式，它充满着大量信息和无限生机，隐含着生成为“有”的所有可能性。在一定条件下，这个“无”就能产生“有”。

英国物理学家保罗·戴维斯认为：“宇宙的创生也可能真的表示在先前无形的虚空中创造出物质。或者，宇宙的创生也可表示整个的物质世界，包括空间和时间，从无中突然出现。”美国物理学家慧勒也认为，任何系统都来自于“无”，又最终归之于“无”。“期间边界从闭合到扩充，从扩充到萎缩，再到崩溃三种变化，正好对应了系统演化中的创生、发展、消亡三个阶段。”可见，有与无的转化，即可能性向现实性的转化是自然界演化的普遍规律。

保罗·戴维斯

自然界在空间上无止境、在时间上无始终。多宇宙论的前提就是宇宙在空间上无限延长，永无止境。如果宇宙有止境，那么宇宙之外又是什么？这似乎永远是一道做不完的题。

自然科学探索留下的未解之谜

人类迄今数千年的文明发展史，亦是科学技术发展演进和日臻显示巨大威力的历史。而高科技成果的推广与应用，正在成为推动现代生产力发展的最活跃的因素。科学发展伴随着我们人类走过了5000年的历史，解开了一个个谜团，上了一个个新台阶，然而科学也让我们人类面临一个又一个新的悬疑，陷入一阵阵的沉思，就好像杀死病菌的药物，病菌的生存总是与药物的开发此消彼长，或许人类的进步也正在这一个个疑团中实现。

实际上，至少从人类现在观测、思考的角度看，宇宙无限延长，大无边际。而且，宇宙在时间上无始无终。尽管现代宇宙学认为宇宙起源于150亿～200亿年前的一次大爆炸，但是，大爆炸之前的情景如何，科学家不便轻易下结论，哲学家却不得不进行思索。无论如何，那个大爆炸前的“奇点”也是宇宙，是宇宙的另一种存在形式，依此推论，那支时间之“箭”将射到永远的过去，一直不会降落，同时，也射向永远的将来，即使地球存在的宇宙由膨胀变为收缩，直到演化为另外的形式存在。

当然，人类认识到的每一个具体事物在时间和空间上都是有限的，然而，事物总体的种类和数量却是无限的。大自然的无限性就是由具体事物的有限与总量事物的无限相乘的结果。