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人文生态学
1.11.2 第二节 地球表面的有序化与晶体生长

第二节 地球表面的有序化与晶体生长

可以设想:当初围绕太阳有大量的气体与灰尘,它们自己是随机波动的,逐渐凝聚,最后冷却而形成地球与其它行星,其中有些元素与化合物凝成为固体,有些则成为液体。固体与液体具有比气体较低的熵;当气体云团凝聚时,引力能量转化成为热能向空间辐射,经历减熵过程。

固相、液相、气相在空间的布局完全不同,也不混合在一起;不同的固体与气体按照密度分出层次,液体状的铁类物质沉入地球中心。因此在太阳系的空间中,铁是稀少的,但在地球内部是丰富的,其它行星可能有类似情况。这些铁类物质本身又分离成为有组织结构的晶体阵列,在此过程中要消耗大量的引力能;根据计算,地球形成所消耗的引力能是2×1039尔格。与此相比,自地球形成以来的45亿年中,太阳辐射到地球上的总能量为150×1039尔格。

地球内部的温度梯度表明,它今天仍在继续冷却。地球内部经历低熵状态,在高温下的内部热能传到地球表面,再按高熵状态在低温下向外部空间辐射。这就容许有减熵过程的可能性。地质学家有时把这种经历低熵状态的矿石形成,归因于地热渗透过程的强化。

既然地球形成的过程是原始高温气态物质逐渐凝聚而经历减熵过程,于是有人提出一个有兴趣的问题:在太阳变为核燃烧大火炉以前,生命是否就已经存在?今天有充分证据说明:碳基生命作为简单的晶体生长,在这个大火炉形成以前,确实存在,但没有高级生命,因为那时还缺乏聚合能。根据以上的讨论可知:在一个包含晶体的系统内,存在着很大的减熵潜力,存在着许多相态之间的边界条件,存在着很大的温度梯度,存在着气体与液体之内的湍流(旋涡)。这四方面的条件说明:在地球开始形成时,它上面存在有晶体生长的生命。

自从整个太阳系形成45亿年以来,由于太阳光的照射,地球表面不断地有序化,复杂的有机化合物逐渐分离出来,高级生命形成的条件就具备了。

整个太阳系的全部演化过程是:初期阶段,一个星际空间的气体云与尘土云,由于各自波动的随机性,开始凝聚;随后在漫长的年代内,这些凝聚逐渐形成一个体系,中心有主星体聚集大量核燃料,不断对周围空间及卫星辐热能量;到最后阶段,主星体要回光返照将变为白矮星。所以从我们太阳系的演化过程,推及到其他恒星系统都是一个长期连续减熵的过程。

从上面的讨论,可以断定:地球表面经历过低熵状态演化。另外,地质资料证明:地球表面当初是以从细晶粒的复杂化合物开始的,经过地质年代,这些复杂的化合物变成沉积的有序化的简单化合物。这一事实说明:地球表面实际上在地质年代中经历减熵过程。同时日光对地球已经照射45亿年,地球上空的大气层把这种高温热量的大部份,辐射到外层空间。所以从地球表面直到上空大气层都在经历减熵,从而可以推知,地球表面在动植物生命诞生之前,可能有生长的晶体生命。