生物地球化學研究實驗樣品微觀圖像顯微鏡
在我們所能感知的這個宇宙中，只有生命物質(zhì)在抗拒著熱力學
第二定律。生命物質(zhì)不斷提高自身有序化的水平，使信息積累和遺
傳，終于造就了不同于其他宇宙物質(zhì)的智慧文明。當然，在宇宙發(fā)
展的增熵洪流中，生命現(xiàn)象只是一個小小的逆流旋渦。雖然我們至
今還不理解宇宙物質(zhì)在局部出現(xiàn)這種元素自組織現(xiàn)象的目的是什么
(如果宇宙有一個目的的話)，但我們已經(jīng)知道這種元素自組織現(xiàn)象
的起因是原子的結(jié)構(gòu)缺陷。元素尋求結(jié)構(gòu)完美的天性引起元素間的
相互作用。在原子相互耦合的過程中，來自太陽的能量被捕獲在有
序化的元素群中。借助于這一過程，生命得以汲取能量、組建信息
，希望永世長存。在原則上，只要通過C、H和O這幾個基本元素的
耦合和解耦就可以使能量周轉(zhuǎn)了；但生命并不滿足于此，獲取更多
能量是生命永恒的目標。通過吸收和同化更多種類的元素，生命吸
收和使用能量的效率逐漸提高。雖然這種生命獲得能量的過程發(fā)生
在原子和分子的水平上，但它的后果是全球生態(tài)系統(tǒng)的建立。當代
生物地球化學研究的重要內(nèi)容之一，即是將微觀和宏觀尺度的元素
耦合研究統(tǒng)一起來，以解釋重大的地質(zhì)一生物進化事件，并預測生
命與環(huán)境關(guān)系的未來。
“宇宙不是完美的嗎?為什么宇宙間會有這么多具有缺陷性結(jié)
構(gòu)的元素呢?”回答正是：“宇宙不是完美的。”我們所棲身的宇
宙由大爆炸產(chǎn)生，較后在熱力學平衡中消亡，完美的宇宙在哪里呢
?宇宙本身只是一個過程。現(xiàn)在宇宙中的許多物質(zhì)(包括化學元素)
是宇宙運作過程的中間產(chǎn)物或“半成品”；這些“半成品”是不完
美的，但它們承載著對我們生命來說非常重要的任務(wù)，即能量傳輸
。在宇宙的迅速膨脹中，重力場和熱力場變得不是很平坦，在這些
力場的皺褶處，具有缺陷性結(jié)構(gòu)的原子相互耦合、相互作用，使能
量出現(xiàn)局部聚集。這種在宇宙皺褶處的能量聚集為一些元素系統(tǒng)提
供了額外能源，使這些系統(tǒng)得以逆熱力學而行。當這些元素從無序
轉(zhuǎn)向有序時，生命就出現(xiàn)了。如果有一天．當宇宙發(fā)展到了質(zhì)能完
全均衡的“完美”階段，整個宇宙將變得十分平坦，一切皺褶都消
逝了，一切元素都將變得像惰性氣體原子一樣，處于嚴格對稱和完
美的結(jié)構(gòu)之中，元素之間的相互作用不再存在，能量不再流通；到
那時，生命存在的基礎(chǔ)也不復存在了。
