Fitness of the Cosmos for Life pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Barrow, John D. (EDT)/ Morris, Simon Conway (EDT)/ Freedland, Stephen J. (EDT)/ Harper, Charles L.,

出品人:

页数:501

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 161.59

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521871020

丛书系列:

图书标签:

宇宙生命
生命起源
天体生物学
宜居性
宇宙学
精细调节
物理学
哲学
科学
宇宙

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具体描述

This highly interdisciplinary 2007 book highlights many of the ways in which chemistry plays a crucial role in making life an evolutionary possibility in the universe. Cosmologists and particle physicists have often explored how the observed laws and constants of nature lie within a narrow range that allows complexity and life to evolve and adapt. Here, these anthropic considerations are diversified in a host of new ways to identify the most sensitive features of biochemistry and astrobiology. Celebrating the classic 1913 work of Lawrence J. Henderson, The Fitness of the Environment for Life, this book looks at the delicate balance between chemistry and the ambient conditions in the universe that permit complex chemical networks and structures to exist. It will appeal to a broad range of scientists, academics, and others interested in the origin and existence of life in our universe.

《星辰之歌：宇宙尺度下的生命赞歌》简介这是一部深邃的探索之旅，带领读者穿越浩瀚的宇宙图景，探究生命在时间与空间维度中的位置与意义。本书并非聚焦于健身或生物技术，而是以天体物理学、宇宙学、行星科学和演化生物学的交叉视角，审视我们所处的宇宙环境如何孕育、塑造并可能限制生命的出现与延续。第一部分：宇宙的原材料与摇篮第一章：从大爆炸到恒星的诞生我们从宇宙的起源——大爆炸开始。本章详述宇宙从一个奇点如何膨胀、冷却，直至基本粒子、原子核和中性原子形成的宏伟历史。重点解析早期宇宙中氢和氦的丰度，这两种元素是构建后续所有复杂物质的基础。随后，我们将目光投向第一代恒星的形成。这些“元老级”恒星在其核心通过核聚变，完成了宇宙中的第一次“炼金术”，将轻元素合成为更重的元素——碳、氧、氮、硅以及构成岩石行星所必需的铁和硅酸盐。这些重元素的“播撒”，是生命物质存在的先决条件。我们将深入探讨超新星爆发的机制，理解它们如何将这些生命必需的元素抛洒到星际介质中，为下一代恒星和行星系统的形成提供原材料。第二章：星系的工厂与宜居带的绘制恒星并非孤立存在，它们是星系这一宏大结构中的成员。本章探讨银河系等旋涡星系的结构、动力学及其对恒星形成的影响。特别关注银盘的“宜居区带”——远离星系中心高辐射和高超新星爆发率的区域，以及远离银河系边缘缺乏重元素的环境。行星系统的形成过程被详细剖析：从围绕年轻恒星的原行星盘中的尘埃和气体如何通过吸积和碰撞，逐步形成微行星、胚胎行星，直至最终的行星。我们将考察不同恒星类型（如红矮星、黄矮星、蓝巨星）对行星形成和演化的独特影响，理解为何像太阳这样的G型主序星被认为是目前已知的最稳定的生命孵化器。第三章：系外行星的百花园与“宜居性”的多重定义随着系外行星观测技术的飞速发展，我们现在知道行星是宇宙的常态而非例外。本章系统梳理开普勒、TESS等任务发现的系外行星的“族谱”——从“超级地球”到“迷你海王星”的各种类型。讨论的核心转向“宜居性”的概念。它远非仅仅是液态水存在的“金发区”（Goldilocks Zone）。我们深入探讨了以下关键因素： 1. 恒星活动：耀斑和恒星风对行星大气层的剥蚀作用。 2. 行星质量与地质活动：足够的质量以维持内部热源和板块构造，这对于碳循环和磁场生成至关重要。 3. 轨道稳定性：巨行星（如木星）对内部行星轨道稳定性的调控作用。 4. 大气成分：大气压力、温室效应与“失控的温室效应”的临界点。第二部分：生命的化学与地球的独特性第四章：从无机物到生命的化学跃迁生命如何从非生命物质中诞生，是科学中最深刻的谜团之一。本章聚焦于地球早期，探讨“生命起源”的化学路径。我们考察了生命所需的关键分子（氨基酸、核苷酸）在早期地球环境（如深海热液喷口、富含矿物的粘土表面）中形成的理论模型。重点讨论“RNA世界”假说，即RNA如何可能在DNA和蛋白质出现之前，充当了遗传信息载体和催化剂的双重角色。对生命基础化学的探讨，强调了特定化学反应条件在宇宙中普遍性的挑战。第五章：行星保护伞：磁场、大气与板块构造地球之所以能维持长达数十亿年的生命，是由于一系列复杂的行星级保护机制协同作用的结果。磁场的作用：探讨地球内部发电机效应如何产生强大的磁层，有效偏转来自太阳和宇宙的带电粒子流，防止大气层被剥离。大气的稳定：讨论二氧化碳循环（碳酸盐-硅酸盐循环）如何充当一个长期的气候恒温器，调节全球温度，防止地球陷入永久冰封或失控升温。板块构造的驱动力：深入分析板块构造在维持地质活跃性、促进火山活动释放内部气体、以及为生命提供稳定环境（通过回收和再生地壳物质）方面的不可替代性。这些地质活动被视为维持复杂生命所需的长期化学平衡的关键。第六章：演化的漫长之舞与“大过滤”理论生命一旦出现，便开始了漫长而曲折的演化之路。本章考察地球生命演化的关键“瓶颈事件”：原核生物到真核生物的飞跃、多细胞生物的出现、寒武纪生命大爆发等。在此基础上，我们引入“大过滤”（Great Filter）理论的讨论。如果生命诞生的条件在宇宙中是普遍的，那么为什么我们尚未观测到其他先进文明的明确信号？大过滤可能位于生命起源之前（原材料匮乏）、生命发展初期（复杂细胞结构难以形成），或是位于先进文明的门槛之后（技术文明的自我毁灭倾向）。本书将客观评估这些过滤器的位置，以及它们对我们在宇宙中寻找生命前景的启示。第三部分：宇宙视野下的生命未来第七章：太阳系的极限与未来的栖息地虽然地球是生命繁荣的典范，但我们必须审视太阳系内其他潜在的生命避难所。本章详细分析木卫二（欧罗巴）、土卫二（恩克拉多斯）等冰封卫星的地下海洋。尽管它们缺乏恒星光照，但潮汐加热提供的热能和潜在的化学能流，可能支持深海热液生态系统。同时，我们将讨论火星的过去与未来，评估其大气层丧失的原因，以及未来人类如何通过“地球化”（Terraforming）尝试改造其他行星，将其转化为适合人类居住的第二家园。这些努力，是扩展生命在宇宙中立足点的尝试。第八章：星际旅行的物理限制与文明的寿命展望未来，如果生命要超越其母星系的限制，星际旅行是必然的挑战。本章探讨当前物理学对超光速旅行的限制，并分析亚光速旅行在能源、时间膨胀和辐射防护方面的巨大工程挑战。文明的寿命是决定其能否在宇宙尺度上留下印记的关键。本章将探讨技术文明可能面临的内部和外部威胁：资源枯竭、气候失衡、技术失控（如失控的人工智能或先进武器），以及潜在的宇宙威胁（如伽马射线暴）。我们探讨文明如何通过分散化（殖民其他行星）来提高其长期生存的弹性。结语：在广袤中寻找关联本书的最终目标是提供一种宏大的视角：生命，无论其形态如何，都是宇宙演化过程中，物质和能量经过极端复杂组织后所展现出的惊人秩序。我们的存在，是数十亿年宇宙物理和化学定律精确无误执行的结果。理解我们如何诞生于星辰的残骸之中，是理解我们自身存在价值的第一步。本书不提供简单的答案，而是邀请读者以宇宙的尺度，重新审视生命的珍贵与脆弱。

作者简介

Edited by: John D. Barrow, University of Cambridge

Edited by: Simon Conway Morris, University of Cambridge

Edited by: Stephen J. Freeland, University of Maryland, Baltimore

Edited by: Charles L. Harper, Jr, John Templeton Foundation

目录信息

Table of Contents
Foreword: The improbability of life George M. Whitesides
Part I. The Fitness of 'Fitness' - Henderson in Context: 1. Locating 'fitness' and Lawrence J. Henderson Everett Mendelsohn
2. Revisiting The Fitness of the Environment Owen Gingerich
3. Is fine-tuning remarkable? John F. Haught
4. Complexity in context: the metaphysical implications of evolutionary theory Edward T. Oakes
5. Tuning fine-tuning Ernan Mcmullin
Part II. The Fitness of the Cosmic Environment: 6. Fitness and the cosmic environment Paul C. W. Davies
7. The interconnections between cosmology and life Mario Livio
8. Chemistry and sensitivity John D. Barrow
9. Fitness of the cosmos for the origin and evolution of life: from biochemical fine-tuning to the Anthropic Principle Julian Chela-Flores
Part III. The Fitness of the Terrestrial Environment: 10. How biofriendly is the universe? Christian de Duve
11. Tuning into the frequencies of life: a roar of static or a precise signal? Simon Conway Morris
12. Life on earth: the role of proteins Jayanth R. Banavar and Amos Maritan
13. Protein-based life as an emergent property of matter: the nature and biological fitness of the protein folds Michael J. Denton
14. Could an intelligent alien predict earth's biochemistry? Stephen J. Freeland
15. Would Venus evolve on Mars? Bioenergetic constraints, allometric trends, and the evolution of life-history invariants Jeffrey P. Schloss
Part IV. The Fitness of the Chemical Environment: 16. Creating a perspective for comparing Albert Eschenmoser
17. Fine-tuning and interstellar chemistry William Klemperer
18. Framing the question of fine-tuning for intermediary metabolism Eric Smith and Harold J. Morowitz
19. Coarse-tuning the origin of life? Guy Ourisson
20. Plausible lipid-like peptides: prebiotic molecular self-assembly in water Shuguang Zhang
21. Evolution revisited by inorganic chemists R. J. P. Williams and J. J. R. Fraústo da Silva
Index.
· · · · · · (收起)