从地狱生的

天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)设计的德雷克方程(Drake equation)，用来估算银河系中有多少能交流的智能外星文明。我一直觉得，它与其说是一种计算方法，不如说是一种剖析我们无知的方法。这个方程将这个数字表示为一个可探测的地外广播所依赖的各种因素的产物，从多少颗行星可以支持生命，到一个先进文明可能会费心发送信号的时间长度。

最近对太阳系外行星的观察改变了我们对这个等式的一些初始术语的理解，比如有多少比例的恒星有行星，以及有多少比例的恒星可能适合居住(如果我们假设生命需要类似地球的水环境，这是无法保证的)。但德雷克方程中的其他术语仍然是每个人的猜测——尤其是可能适合居住的行星中有生命存在的部分。我们不仅缺乏任何数据，甚至没有任何理论来指导我们。

德雷克的欺骗吗?

一些人得出结论，这使得德雷克方程成为一个空洞的练习——只不过是一种理解的“科学”幻觉。我建议，最好把它看作是一份清单，列出了为什么我们在面对恩里科·费米(Enrico Fermi)的著名问题时不应该妄下结论的原因。费米曾用这个问题来驳斥智慧生命可能在宇宙中广泛存在的观点:“每个人都在哪里?””

如果我们沿着德雷克的列表，从(合理的)已知的已知到已知的未知，我们可能希望限制的下一个术语是，在一个可能存在生命的星球上出现生命的可能性有多大。把自己限制在类地行星上应该会给我们一个下限——但我们已经碰壁了。一些人认为，鉴于有证据表明，地球上的生命几乎一有生命就开始了(最近的发现甚至暗示，生命的起源可能早于海洋的形成，¹虽然还不清楚这是如何工作的)，但当环境合适时，生命一定是不可避免的。其他人更倾向于赞同生物化学家乔治·沃尔德(George Wald)的观点，他在1954年提出，“一个人只要考虑到这项任务的艰巨程度，就会承认生命有机体的自发生成是不可能的”。²瓦尔德承认，当然不可能，但如果生命真的在大约40亿年前地狱般的冥古宙这么快就出现了，他呼吁时间机构让不可能的创始人成为可能。

激烈动荡的时代

从热力学的角度来看，偶然产生一种似是而非的生命起源前聚合物——比如由氨基酸等简单成分生成的肽——的可能性看起来极其渺茫。人们提出了各种巧妙的方案，如热液系统中的合成^3、4或者矿物质的催化作用。⁵但是，这些通往生命的路径不仅在化学上是特定的，而且它们也很难找到任何类似于有利平衡状态的东西。

然而，为什么生命的起源应该是一个平衡过程呢?十有八九不是;冥古宙是地球上最具破坏性的时期之一，火山活动沸腾，行星形成时的宇宙碎屑轰击着它。一旦你开始想象非平衡情况，就有了一个新的论点，它完全不依赖于特定的化学反应或目标。

人们早就认识到，非平衡系统有一种趋向于演化成有序的、结构化的状态——正如诺贝尔奖得主伊利亚·普里高金所说的耗散结构——这是由自组织产生的。正如Erwin Schrödinger在他1944年的书中指出的那样，生物体本身就是自组织的非平衡系统，它会产生熵生命是什么?

七年前，在美国圣菲研究所工作的哈罗德·莫洛维茨和埃里克·史密斯提出，在一个远离化学平衡的系统中，比如早期的地球，像生命实体这样的耗散结构几乎是不可避免的。⁶他们引用了数学物理学家埃德温·杰尼斯(Edwin Jaynes)的一个定理，该定理认为，有序系统在非平衡环境中更受欢迎，因为它们更善于产生熵，因此更像避雷器，可以消散多余的自由能。

不平衡

现在，夏威夷大学的Elan Stopnitzky和Susanne Still对这种情况进行了改进，他们利用对非平衡热力学的最新理解，表明在非平衡状态下，形成重氨基酸和多肽等益生元分子的几率比平衡状态下提高了许多个数量级。⁷他们说:“生命起源前的环境并非处于热力学平衡状态，这一事实可能有助于跨越生命形成的障碍。”

Stopnitzky和Still估计了他们选择的反应中产物的平均非平衡分布作为距离平衡距离的函数。如果这个距离不是太大，平衡中罕见的状态可能会变得更少，因此即使是看起来不可能发生的事件——比如长链肽的形成——也有明显更大的发生机会。斯蒂尔说:“如果我们确切地知道(环境的)细节，那么我们就可以建立更精确的模型，概率可能会更有利。”但我们永远不会得到这些信息。”

尽管如此，从这个角度来看，早期的地球并非生命起源的恶劣环境，而可能正是生命所需要的。