第一章 宇宙中的生命
雖然達爾文提出了生物從簡單到複雜的生物演變，但關於生命最初是如何開始的，他卻沒有給出答案，他說“人類可能也需要思考一下物質的起源”。
追蹤一下，人體內的每一個原子都至少有幾十億歲曆史，氫誕生於137億年前的宇宙大爆炸，碳和氧等更重的原子是從70億到120億年前在恒星體內產生的。
成年人的細胞大約有50萬億個，寄生的微生物大約有500萬億個，大於人體細胞10倍。每個細胞內大約含有300到400個線粒子，而線粒子體的前身是細菌，在漫長的生物演化過程中，線粒子體前身細菌逐漸與細胞融合，各自分工，成為動物及人體的能量工廠。你不是你，你的意識更像是一個微生物集團的代言。
生物體內，一般來說，有機分子大約含有6千到6百萬原子。人體細胞核內有23對染色體，人體內的染色體1含有大約100億個原子，是自然界中最大的有機分子。一個成年人大約有7×1027個原子組成。生物體及細胞象一台量子計算機，每時每刻都在做著大量精確而複雜的計算。從量子角度，人體更是一個量子集合，人的意識本質就是量子集合的智慧代表。而本書正是試圖從量子的角度，探索生命起源的物質基礎及生命本質。
本質來講，組成人體的有機分子都是由原子組合，所有的物質與生命都是由量子組合。原子指化學反應的基本微粒，原子在化學反應中不可分割。原子直徑的數量級大約是10-10m，原子質量極小，且99.9%集中在原子核。原子核外分布著電子，電子決定了一個元素的化學性質，並且對原子的磁性有著很大的影響。
原子是個空心球體，原子中大部分的質量都集中在原子核上，電子幾乎不占質量，通常忽略不計。如果把原子核放大到葡萄（20mm）大小，那麽原子直徑就有200米左右，而大部分空間充斥著運動的電磁場。
在這樣的空間中，電子大小好比這個運動場中一粒沙子，質子好比一個米粒。生命體就是由這樣的量子及其電磁場組成的。
根據最新數據表明，宇宙裏的恒星總數量約為3 × 1 0 2 4個。而平均恒星每個質量約為1030千克，每千克約包括1027個質子，因此我們的宇宙中大約包含3×1080個質子。而電子數大約與質子數相同，光子數量大約為1089數量級別，中微子與光子數量相當，一個雞蛋大小的地方， 大約含有100以上個中微子。當然我們物質在總體宇宙中占據不到4%，剩餘的為暗物質與暗能量。
而根據現代物理學的觀點，除了我們宇宙之外，還有無數的平行宇宙，霍金在《大設計》裏說根基弦理論計算有10500個數量級別的物理規律可能，這意味著10500個可能的不同宇宙，各有自己的定律。
從量子角度來看，生物中的動植物與物質似乎沒有差別，因為都是量子的產物，但是生命，又體現了其獨特性。宇宙創造了生命，生命高級進化的人類也開始了窺視宇宙本身。
人類的終極探索，無非是弄清楚三個問題：一個是宇宙如何起源的，一個是生命如何誕生的，一個是生命與宇宙的關係。這是作者在另一本物理書《宇宙的第三種猜想》中的話，作者認為物理書基本解決了萬物如何誕生的問題，而這本書要探索的便是生命如何誕生的問題。
第一節 生命是偶然還是必然？
本來生物學家似乎對生命起源問題應該有更多的興趣，但是很多物理學家也投入其中，如果他們試圖弄明白宇宙的奧秘，那麽就需要回答關於生命哲學與試驗上的意義問題。
愛因斯坦幾十年前在《宗教與科學》一文裏試圖揭示物理世界與生命及信仰之間的未來理想關係。愛因斯坦把宗教分為三個階段：恐懼宗教、道德宗教和宇宙宗教。愛因斯坦認為，所有人在經曆宗教的第三個階段就是宇宙宗教感情，人們要求把宇宙作為單一有意義的整體來體現。宇宙宗教感情的開端早已出現在早期的曆史發展階段中，比如在大衛的許多《詩篇》中，以及在某些猶太教的先知那裏。佛教所包含的這種成分還要強烈得多。愛因斯坦的宇宙學宗教試圖超越人格化之上帝，把精神世界與物質世界用現代科學結合起來。
霍金在他的新書《大設計》裏說“宇宙創造過程中，上帝沒有位置。沒有必要借助上帝來為宇宙按下啟動鍵”、“由於存在萬有引力等定律，因此宇宙能夠，而且將是從無到有自己創造了自己。自然發生說是有物而非無物存在的原因，是宇宙和人類存在的原因。沒必要借助上帝引燃藍色導火線，讓宇宙誕生。”因此霍金遭受西方宗教界的嚴厲批判。
物理學界還盛行“弱人存原理”，霍金及一些物理學家認為，人類之所以存在，是因為我們宇宙恰恰處於一百多億年的年齡中。很多問題非常巧合，如果地球的體積再輕或者再重20%，恐怕地球的軌道偏心率將接近1，地球到達近日點時候就會使海洋沸騰，到達遠日點時候就會使海洋冰凍，都不利於生命演化與人類生存。如果質子再重0.2%，或者誇克質量高再10%，那麽任何物質都不會形成穩定的原子核。而碳的形成依賴於核子內的強作用力與電磁作用力，如果作用力強度改變不到1%，碳與氧就無法形成，生命就沒有存在的條件。
霍金認為，能夠支持智慧觀察者的複雜結構的宇宙體係是非常脆弱的，自然定律形成了一個極端微調係統。如果不是物理定律一係列的細節達到令人吃驚的巧合，那麽人類與類似生命似乎永遠不可能形成。
與“弱人存原理”相比，“強人存原理”認為我們存在的事實不僅對我們的環境，而且對自然定律的可能形式與內容本身加以限製。產生這種思想的原因是，似乎奇妙的人類生命發展不僅是太陽係罕有的特征，而且是我們整個宇宙特征。
很多科學家認為宇宙是多重的，我們宇宙之外還擁有大量的宇宙，億萬多個宇宙可以解釋自然定律的微調，使得其他行星有機會因為物理定律環境而變得尋常。
開普勒太空望遠鏡目前已經監測到近3000顆行星，其中有多至50顆或可能適合生命存在。2013年4月18日，美國航天局等研究機構宣布，開普勒天文望遠鏡已觀測到太陽係外迄今“最像地球”的行星。研究人員在《科學》雜誌上說，有兩顆行星位於一個名為開普勒—62的行星係統的“宜居帶”中，這裏溫度條件適宜，理論上其表麵可保有液態水，甚至可能有少許大氣，這也就意味著，那裏可能有生命存在。開普勒—62行星係統距地球約1200光年，位於天琴座。在該係統中，5顆行星圍繞一顆恒星運行，開普勒—62e和開普勒—62f是其最外圍的兩顆，它們的體積分別隻有地球的1.6倍和1.4倍，受到的熱量輻射也隻是地球的1.2倍和0.4倍，公轉周期分別為122天和267天。此外另一個研究小組的天文學家在《天體物理學雜誌》上，報告了位於天鵝座的行星係統開普勒—69也擁有宜居帶行星開普勒—69c。其恒星尺寸為太陽的93％、亮度為太陽的80％，距地球約2700光年，而開普勒—69c尺寸為地球的1.7倍，公轉周期為242天。
根據一個新模型，銀河係內有超過1%的恒星係統擁有支持複雜生命存在的行星。他們的模型顯示，銀河係有多達1.2%的恒星擁有存在複雜生命的行星。
科學家宣稱宇宙中恒星數量可能是現在預估計的3倍，數量大約是3×1024，比地球上所有的海灘和沙漠的沙子總數還多，約相當於地球70億人口所有身體細胞的總和。更多恒星的存在也意味著有更多的星球，外星生命存在的可能性也更大。按照科學家認為的有多達10500個數量級別的平行宇宙，宇宙之內生命肯定比較普遍，甚至有更高級文明的外星人。在英國皇家學會做的民意調查中，有44%的英國人相信外星生命的存在，28%的人不相信，而剩下的28%則表示不確定。
第二節 量子意識
正如達爾文所說，探索生命起源，要探索物質起源。物質世界與生命世界，本質都是各種量子組成的結構集合體。量子世界與宏觀物質世界、生命世界存在著不同，似乎量子是生命與物質的中間體，因為結構不同而組成不同的世界。我們有必要從量子世界理解生命的演化。
在雙縫實驗中，電子會因為有人用觀察設備試圖觀看電子路徑而改變方向，在時間延遲實驗裏，光會因為人遮擋住其路徑而選擇另一條道路，似乎量子擁有自己的意識。在很多量子實驗中，量子係統能夠形成協調性，而且很多物質擁有自己的記憶特征，並能夠天然地進行自我組裝，尤其有機分子，因為結構不同形成不同的分子表達結構，表現出不同的特征。
量子力學建立以後，對於量子力學的物理解釋和哲學意義這個問題，一直存在著嚴重的分歧和激烈的爭論。許多著名物理學家、哲學家、實驗物理學家、數學家等都卷入了這場爭論。爭論之深刻、廣泛，在科學史上是罕見的。在1927年和1930年這兩屆物理學盛會的索維爾會議中，關於量子力學的辯論，愛因斯坦兩次都被以玻爾為首的哥本哈根派打敗。愛因斯坦強調量子世界深層的因果關係，量子現象背後必然存在原因。而哥本哈根派強調量子世界的幾率，波粒二象性，不確定性，不能同是測量量子的兩個狀態，而很多科學證據也證明了哥派是對的。
現代物理學證據證明，量子力學並非不確定。比如2010年，美國科學家設計出一種肉眼可見的量子機械，讓一個極小的半導體“量子鼓”同時處在振動和不振動的疊加態中，進一步縮小了量子力學和我們現實感之間的距離。該研究成果獲評《科學》雜誌2010年十大科學突破之首。1996年，物理學家將電子空穴和自旋子分開，自旋和軌道這兩種性質伴隨著每一個電子。電子衰變為兩個不同部分各自攜帶電子的部分屬性：一個是自旋子，具有電子的旋轉屬性；另一個是軌道子，具有電子繞核運動的屬性。
電子可以分裂及“量子鼓”的兩個狀態測量說明愛因斯坦的疑問並非完全錯誤，而愛因斯坦研究大統一理論，也是準備用新理論代替統一量子力學與相對論。至少愛因斯坦本人認為相對論並非完美，正如他認為的量子力學不完美一樣。在宇宙的深層裏麵，微觀量子世界與宏觀相對論時空世界，必然產生聯係。
當然新理論還要囊括占據宇宙23%的暗物質與73%的暗能量。
愛因斯坦與玻爾的哲學辯論，為物理學的思考及發展奠定了很大的思想空間，雖然留下無數謎團，也正說明了人類對真實世界的認識的局限性。
20世紀50年代，物理學家大衛·玻姆發表了他的第一本書《量子理論》，成為該領域的一部經典教科書，他成功構建了一個隱函數體係。粒子擁有確定的位置和動量，周圍彌漫著直到宇宙盡頭的“量子勢”，以維護愛因斯坦的“上帝不擲骰子”觀點。觀測儀器會和量子勢之間發生作用，從而使粒子改變它的行為模式。
玻姆認為，量子理論和相對論之間的矛盾，暗示了在自然宇宙中存在一種更基本的層麵。無論是量子理論還是相對論，都指向這一更深層的理論。而這種更基本的層麵，代表了一種不可分割的整體和一種隱含的秩序，在此之上才產生了我們對這個經驗宇宙的解釋秩序。
玻姆的隱含秩序不僅適用於物質也適用於意識，它能解釋物質和意識二者之間的關係。隱含秩序代表更基本的真實，精神和物質被看作是這一更基本真實在我們的解釋秩序中的一種投射。
玻姆用聽音樂的經驗來討論意識的性質。他認為，對運動和變化的感受構成了人們的音樂經驗。剛剛過去的和當下的感受在大腦中同時呈現，剛過去的成為對當下的解釋，這是一種轉化，而不是一種記憶。玻姆認為，這正是意識從隱含秩序中的浮現。
玻姆把對運動、變化、流動以及相關類似的經驗，如聽音樂，作為一種隱含秩序的體現。他稱支持這一觀點的證據來自簡·皮亞蓋特對嬰兒的研究。這些研究顯示，兒童必須學習時間和空間，因為這是解釋秩序的部分，而他也有一個“硬件”來理解運動，這是隱含秩序的部分。他認為語法形成了大腦中的“硬件”。但玻姆從未提出任何具體的大腦機製，將他的隱含秩序和意識聯係起來。
目前有幾種不同的量子意識理論。代表人物除了大衛·玻姆之外，還有古斯塔夫·波洛伊德、大衛·查爾默斯、羅傑·彭羅斯與斯圖亞特·哈梅羅夫等人。
2011年1月29日，在曼哈頓菲羅克忒忒斯多學科研究中心舉行的一場題為“真實的性質”辯論會。這場辯論會的主題是——物理學和數學能完整描述真實嗎？其中涉及到量子與生命的關係，將科學家、藝術家和學者們集中到一起，以圓桌會議的形式進行科學探討，致力於在科學與人文兩個截然不同的世界之間架起溝通的橋梁。
古斯塔夫·波洛伊德（GustavBernroider）認為玻姆的“隱含—解釋”理論構架說明了神經過程和意識之間的關係。2005年，波洛伊德發表論文詳細論述了這一過程的物理基礎。文章的主要觀點是，量子相幹是由和神經過程有關的一種足夠長的離子通道支撐。他提出，這種通道能和周圍的**、蛋白質以及同一細胞膜中的其他通道產生糾纏。離子通道控製著整個神經軸突膜的電勢差，在大腦的信息處理過程中起著核心作用。
澳大利亞國立大學大衛·查爾默斯（David Chalmers）提出了多種量子力學方式來解釋意識，他認為：問題在於我們如何解釋，最有可能的解釋是，在意識狀態不可能被疊加的條件下，意識狀態和係統的整體量子狀態有關。大腦作為意識的物理係統，在非疊加的量子狀態中，該係統的物理狀態和精神現象之間相互關聯。
美國物理學家亨利·斯塔普（Henry Stapp）1993年出版了著作《精神、物質和量子力學》，他的解釋更為客觀，結合了自行坍塌理論等。斯塔普認為，意識對大腦神經興奮進行最高水平的控製。量子大腦事件發生在整個大腦，是從大範圍的大腦興奮中進行選擇。神經興奮被看做一種編碼，每一個意識經曆都是來自這一編碼的選擇。據此理論，大腦是個以記憶為輸入數據的自行編程的計算機，記憶本身是來自過往經驗的編碼。
量子大腦動力學（Quantum brain dynamics）最早起源於20世紀60年代，其代表人物是物理學家Hiroomi Umezawa和赫伯特·弗洛裏希與馬利·吉布（Mari Jibu）等人。根據量子大腦動力學理論，占大腦70%的水分子有兩個電極，構成了量子場，稱為皮層場。皮層場中的量子被稱為皮層子。皮層場和生物分子產生的量子相幹波相互作用，在神經元和神經網絡中傳播。
弗洛裏希最早提出了神經網絡中會產生量子相幹波，他認為，由於生物係統中生化過程波動的擾亂，尚不清楚是什麽次序支持。量子大腦動力學認為皮層場不僅互相作用，而且會擴展到對整個神經網絡的控製。量子大腦動力學的支持者認為，意識並非由某種確定的途徑產生。一方麵，吉布和雅蘇認為，在神經網絡中，皮層場和生物分子波的能量量子之間的相互作用產生了意識。另一方麵，維泰羅認為，量子大腦動力學中的量子狀態產生了兩極，一極是主觀的外部世界的表現，另一極是自我，這一自我向外部世界表現開放。根據該理論，意識既不是自我，也不是外部世界表現，而是處於開放的二者之間。
一些量子意識的證據表明：許多實驗力圖證明神經過程與量子狀態有關。
2003年到2009年之間，埃裏克·康特等人做了一係列實驗，來證明人類在感知和認知模糊數字的過程中，其精神狀態中存在量子相幹效應，並取得了證據，為分析認知主體的時間動力學提供了理論支持。
（參考資料：《物理學和數學能完整描述真實嗎》2011年5月01日 科技日報常麗君）
萬物始於量子魂
2007年5月德國 《P.M.》雜誌對德國物理學家Hans-Peter Duerr教授進行了專訪，Hans-Peter Duerr提出了量子魂的概念。Duerr 教授認為：量子物理告訴我們，真實世界是一個龐大的精神體。它也向我們展示了，世界和未來是敞開的，充滿了各種可能性。這一認知給予我們無盡的樂觀與鼓勵。我們生存於其中的世界，比我們想象的要大得多。量子物理對自然的描繪更確切，因為量子世界遵循多元邏輯，不是非此即彼，而是亦此亦彼，量子是一個中間體。我們必須習慣的，就是這個不可捉摸，不置可否。量子物理中的場不僅僅是非物性的，它還沿入、更深層更寬廣的空間，那與我們日常熟悉的三維空間已毫不相關了。一個純粹的信息場，——好像一種量子碼，和物質或能量已無關。這個信息場不僅僅在我體內，它充斥著整個宇宙。宇宙是完整一體的，因為量子碼沒有疆界。隻有這個“一”，具有不可分性。
這與大物理學家惠勒生前提出過的論斷很相似。惠勒認為：“萬物源於比特”。他認為，物理世界的所有單元，從最根本、最基礎的意義上來說，具有非物質的來源和解釋。也就是說，我們所說的實在歸根結底產生於“是－否問題”
的提出及其所激起的儀器反應的記錄。簡而言之，所有的物質性事物，究其根源，都是“理論上的信息”。
南京大學生張辰宇教授及其團隊在 2 0 1 1年9月2 0《細胞研究》（C e l l research）的一篇論文中發現：植物的微小核糖核（microRNA）可以通過日常食物攝取的方式進入人體血液和組織器官，進而發揮生物學作用。該研究證明植物微小核糖核酸可能是食物中的“第七種營養成分”（其他六種分別是水、蛋白質、脂肪酸、碳水化合物、維他命和稀有元素）。張辰宇認為，“微小RNA十分特殊，從某種意義上來說，我們吃的不僅僅是食物，還有信息。”這個發現，讓“吃什麽補什麽”、“一方水土養一方人”這些“老話”似乎有了理論依據，對於中國人來說，還為在傳統的中草藥中發現一類全新的活性分子提供了依據。
即使是最簡單的細菌也比任何的化學製品複雜的多，很多科學家試圖從大量的實驗裏模擬生命誕生的過程，但是都失敗了。這是因為在化學實驗室條件下，化學語言和生物學語言並不一致。
美國宇航局天體生物學家薩拉·沃克（Sara Walker）試圖把信息論應用於生物係統，他認為：“生物學信息的最重要特征並不是它的複雜性，而是它分層級性的組織方式。在所有的物理係統中信息都是從底部向上流動，從某種意義上說，係統的部件決定了整個係統的特性。比如預測天氣，先要搜集各個地區的溫度和氣壓，然後計算出天氣係統作為一個整體的移動方向和變化趨勢。在有機體內，底部朝上的信息流和頂部朝下的信息流傳遞方式可能相互混合，一個細胞是否反映了一個基因特性取決於環境對整個細胞造成的機械壓力或者電場。”
科學家一直試圖通過電子計算機模擬出一個有意識的、自我補充能量與複製的生命體，但是目前為止還沒有發現成功的案例。科學家希望將生物信息導入物理學和化學之中，使物質作為生物信息的中介來最終解釋生命的起源。
在作者另一本物理書《宇宙的第三種猜想》裏，作者提出圓轉聚合的宇宙模型與九層宇宙學說，認為宇宙是一個自我旋轉運動的，無數多的力弦粒子經過多層聚合，構成一個多層的宇宙。這其中包括物質及生命都在宏大宇宙中一個物質在不同層次裏，但是層級不同會有不同的表現，一個量子既擁有自己的屬性，也擁有其所在分子、基因、生物體及天體物質中所承擔的屬性。對於粒子物質的表現，更體現在其不同的結構裏，比如碳因為結構不同可以表現為柔軟的石墨，也可以是世界最堅硬的金剛石。但是在生命係統裏，碳是重要的元素。
第三節 太空中的生命元素
生命的基因遍布宇宙，生命本身就是物質量子化的聚合運動，量子賦予了生命的動力與原始力。宇宙、太空都參與了地球生命的進程。我們有必要在宇宙的邏輯，審視生命是必然還是偶然。因此我們可以探視一下，生命關鍵的有機物在宇宙中的位置，這樣我們會更好地理解，宇宙中生命是否具有普遍意義。
在地殼裏，氫如果按重量計算，占總重量的1%；如果按原子百分數計算，則占17%。氫在自然界中分布很廣，水便是氫的“倉庫”——水中含11%的氫；泥土中約有1.5%的氫；石油、天然氣、植物體也含氫。在整個宇宙中，按原子百分數來說，氫卻是最多的元素。據研究，在太陽的大氣中，按原子百分數計算，氫占81.75%。在宇宙空間中，氫是宇宙發生的太初元素，氫原子的數目比其他所有元素原子的總和約大100倍。
氧是地殼中最豐富、分布最廣的元素，在地殼的含量為48.6%。在大氣中占23%。大多數元素在含氧的環境中加熱時可生成氧化物。有許多元素可形成一種以上的氧化物。
地球上的水資源比較豐富，地球大部分被海洋覆蓋，無論是在地下，還是在大氣、河流、湖泊裏麵都擁有良好水資源，這為生命的誕生及延續提供了基本的保障。
最新科學研究證明，在太陽係很多的行星都擁有水或者曾經擁有水，而最近科學家通過月球撞擊試驗發現，月球擁有大量的水。科學家已經獲得了迄今最有力的證據，證明土星的一顆小衛星——土衛二表麵之下擁有一個巨大的鹹水海洋。
美國航天局2012年9月27日宣布，從“好奇”號火星車發回的圖像顯示，一些火星岩石中含有火星古老河床碎石，表明火星表麵確曾有水流淌過。“好奇”
號找到了一條火星古老河床的證據，它與地球上一些河床相似，“好奇”號傳回火星礫岩層中石子大小和形狀的信息，從這些碎石的大小，我們可以了解到，水流速度約為每秒3英尺（約合0.9米），水深大概在人的腳踝到臀部之間。
2013年3月，美國宇航局的“好奇”號火星車在一個古代河床的沉積岩中鑽取的岩石粉末樣本中，科學家發現了硫、氮、氫、氧、磷和碳，其中一些是形成生命所需的重要化學要素。分析得出的數據顯示，“好奇”號勘探過的黃刀灣可能是一個古代河係的盡頭，也可能是一個間歇濕潤湖床，能夠為微生物提供化學能量以及其他必要條件。該岩石是由含有黏土礦物、硫酸鹽礦物和其他化學成分構成的細粒泥板岩，遠古潮濕環境不同於其他火星地形，並未遭受嚴重的氧化和酸化侵蝕，含鹽度並不高。好奇號火星車機載化學實驗室的創新性分析顯示，遠古火星可能支持微生物體存活。
2013年發表在3月7日的《科學》雜誌上的研究表明，遠古火星的洪水可能來自深層的地下水庫，火星生命可能存在於800多米深的地下，這裏的環境可能滿足火星液態水的存在。即便火星上的古老河流或湖泊被蒸發了，深層地下依然有機會留存著大量水分，無論這些水是以液態形式還是固態形式存在。而科學家在地球下1.6公裏就發現了不可思議的微生物，它們嗜好放射性礦物能量。
2011年7月，歐洲南方天文台說，一個國際天文學家小組在太空中首次發現過氧化氫分子，分析指出在太空中，氫原子與氧原子在宇宙塵埃的顆粒表麵可以發生反應，形成過氧化氫。氫分子再與過氧化氫分子反應，就會產生水。
2011年6月，天文學家最新觀測發現距離地球750光年之遙有一顆奇特的年輕的類太陽恒星，它爆炸式地噴射大量水滴至太空之中，釋放的水液速度比高速子彈運行更快。
這項發現表明原恒星可能在宇宙中“播撒”液態水，伴隨著環繞恒星周圍的下落灰塵的逐漸增多，這些恒星胚胎從南極和北極噴射物質流。這顆恒星釋放的大量水滴相當於亞馬遜河水流速度的數億倍。這些恒星水滴的時速可達到20萬公裏，這相當於機械手槍射擊子彈速度的80倍。”這項研究發表在《天文學&天體物理學》期刊上。
2011年7月，由美國加州理工學院牽頭的兩個天文學家小組在距離地球120億光年的宇宙深處，發現了一個有史以來探測到的最大最遠的關於水的蹤跡，科學家將其稱為“巨型海洋”，這個“貯水池”由水蒸氣組成，以雲狀物存在。
經過估算，它的含水量約有10萬個太陽質量，相當於地球上水量的140萬億倍。與一般星係相比，它的密度高出1~2個數量級，溫度高出5倍。來自這個類星體的光譜信號可能是宇宙不足16億年時發出的。這證明了一個事實：水在宇宙中真的是無處不在。
水是“萬能溶劑”，水可溶解幾乎所有的元素，因此海洋中含有生命所需的全部物質。現已查明，原始海洋聚集了豐富的生命化學物質，同時，由於能阻止紫外線對生命的殺傷，海水又是生命的“保護傘”，生命與海洋有“不解之緣”。最早的化石記錄可追溯到在35~37億年前格陵蘭、澳洲和南非地層中發現的微體生物化石，類似於現代藍菌。由於古老的生物沒有硬體而極難保存，因此有人推斷42億年前就可能有生命從大洋出現。
在太古代，生命剛剛起源的時候，地球上還沒有綠色植物。那個時候，地球處於高溫、缺氧的環境，與今天深海海底環境十分相似。因此，科學家們非常想通過研究深海環境，來想象當年太古代的情景，探尋生命起源之謎。
碳對於生命來說極其重要，碳廣泛存在於地球大氣和地殼，宇宙太空中。很早就被人認識和利用，碳的係列化合物——有機物更是生命的根本，碳能在化學上自我結合而形成大量化合物。
2011年9月，美國卡內基研究院的研究人員對來自地表以下700公裏深處地幔層的鑽石進行了分析，發現其包含的雜質成分與海洋底殼一致，為碳循環深及地表以下數百公裏提供了第一個直接證據。科學家曾推測，碳循環可能深入到地球的內部，但一直沒有證據支持這一觀點，論文發表在9月15日的《科學快遞》網絡版上。
從星際有機分子到地球有機世界的演變由於星際物質非常稀薄，天文學家們起初認為星際氣體都是單個原子或離子，分子是根本不可能存在的。但是，科學家們1963年在仙後座探測到了羥基（OH），1968年在銀河係中心區探測到了氨（NH3）和水，1969年發現了甲醛（HCHO）。星際有機分子的發現有助於幫助人類了解星雲及恒星的演變過程，同時也增大了外星生命存在的可能性，因此它也被譽為“20世紀60年代天文學四大發現”之一。
截止2001年，科學家們已找到120多種星際分子，其中約2/3是由碳、氫、氧等元素組成的有機分子，約1/3是由硫、矽等元素組成的無機分子。在金牛座的星際雲中發現了氰基己三炔（HC7N）有9個原子，分子量99，含有長碳鏈結構，接近於有機化合物。1978年發現的氰基辛四炔（HC9N）含有11個原子，分子量123，是結構最複雜的有機分子。1974年在人馬座B2星雲中找到了大量乙醇分子（乙醇也即酒精），其含量有8000億億億升，是地球體積的7000多倍！
2010年，科學家又在距離地球700光年的在英仙座的星際介質中，發現一種有機分子蒽（俗稱綠油腦），化學式為C14H10，這是目前為止，在太空中所發現最複雜的有機分子之一。像蒽這種複雜的碳氫化合物，受到紫外輻射影響，再結合水和氨等化合物後，就可以合成氨基酸等有生物之前與生命發展相關的基礎分子。兩年前他們也在同一塊區域發現另一種複雜有機分子（萘俗稱臭樟腦），看來這個區域孕育著生命的搖籃。
2012年9月，天文學家們發現在一顆距離地球約400光年遠的恒星周圍的氣體雲中存在單個最小糖分子乙醇醛。丹麥哥本哈根大學天文學家詹斯·約根森（Jes.rgensen）表示，此次他們小組探測到的是地球上同樣存在乙醇醛，這種物質在形成核糖核酸（RNA）的化學反應過程中起著非常關鍵性的作用，而RNA則是在所有生命體細胞中起到關鍵性作用的重要生物分子結構體。這是科學家們首次在太空中距離一顆類太陽恒星如此近的距離上觀察到糖分子的存在。
2013年3月，科學家安東尼·瑞米簡領導的研究小組，通過射電望遠鏡在人馬座B2區域發現氰基甲烷亞胺和乙烷亞胺分子。這些物質被認為是“前體分子”，這就意味著在它們所參與的化學反應中起到了“啟動”的作用，是分子鏈反應的早期步驟。安東尼·瑞米簡認為，嘌呤和氨基酸的化學前體如同生命種子，此外，隕石也是隱藏生命分子的地方，如果隕石中發現了氨基酸和DNA堿基，比如腺嘌呤，這就意味著其形成機製發生在宇宙空間中，我們最終將能夠回答人類是否是宇宙唯一生命的疑問。
在一些暗氣體星雲中，由於對光及紫外線的屏蔽作用，更可能有很多無機分子、甚至更複雜的有機分子。因為那裏有足夠多的塵埃雜質，甚至溫暖溫度有可能已經形成生命，對於生命來說，早在太陽係與地球誕生之前，最早的複雜的有機分子甚至生命，就已在茫茫太空漂泊了。
宇宙生命的前傳
現代科學試驗及考察已經證明，在極端寒冷、高溫、酸、堿、鹽、的條件下，生命是能夠存在的。生命可以出現在地下一千多米下麵、深海、太空高輻射環境中，在沒有陽光、沒有氧氣、營養物質極端缺乏的條件下，照樣能夠有生物體甚至動物存在。
既然量子具有選擇性，看來，生命的演化要放在幾十億之年之外的宇宙角度思考，生命演化時間或遠超地球本身！何況從給科學生命體的定義來看，像煙草葉病毒及噬菌體病毒科學界不認為是單獨的生命，但本身卻體現了其與傳統大有機分子不一樣的智能性。
傳統理論認為最早誕生於地球上的生命出現於35~39億年前，但是有些科學家認為，生命比地球曆史更早。2013年4月，美國遺傳學家阿列克謝·沙羅夫（Alexei Sharov）與理查德·戈登（Richard Gordon）在研究數據中顯示，生命進程的演化曆史很有可能遠遠早於地球的出現，生命最早可能出現在100億年前，比地球45億年的預測年齡古老得多。在太陽係形成的時候，可能已經存在著類似細菌的生物體，或者一些存在於銀河係古老區域的簡單核苷酸，可能通過彗星、小行星或其他太空碎片來到地球。
甚至有科學家判斷，人類與外星人擁有共同的基因。如果宇宙中生命積木間的關聯可能比原先設想得更為緊密，人類與外星人可能有著一樣的基因結構。這早在1953年著名的米勒—尤裏試驗，已有10種氨基酸可以通過人工合成，該試驗模擬了地球早期的環境，氨基酸同樣也在太空隕石、彗星中獲得發現，越來越多的科學家認可地球生命來源與太空中的生命種子。一些科學家認為某些大型的隕星既溫暖又含水，與地球早期的某些溫度環境大致相似。
假如地球生命來自太空，那麽生命基因是如何傳播到地球上的呢？一個來源於隕星，一個來源於彗星，或者兩者兼之。
隕星是太陽係中最古老的物質之一，它們與太陽係幾乎同時誕生，它們的化學組成包含有數十億年前太陽係初生時的信息。有科學家認為，隕星在38~45億年前，將組成生命的重要材料帶到地球，隕石碎片中的核堿基用作基因編碼，讓優秀的特征傳給後代。這就是進化過程的開始，然後進化到現在出現的所有的生物。
英國卡迪夫大學錢德拉-維克拉瑪辛赫是一位富有爭議的科學家，他認為地球生命起源於外太空。他聲稱2012年12月流星雨墜落至斯裏蘭卡境內的一塊直徑為5厘米的隕石，已發現外星生命存在的“確鑿證據”，這塊隕石遍布著類似地球海洋中的海藻化石。這塊隕石非常獨特，具有多孔狀結構，密度低於地球上任何地方的岩石。雖然一些研究人員對這項研究提出了置疑，認為這塊隕石可能遭到地球汙染，甚至還認為這根本就不是一塊來自太空的隕石。但是大多科學家承認隕石裏包含著複雜的生命前體分子及能量元素。
2011年3月，英國生物學家特裏·基博士和他的研究組發現富含鐵的隕石和酸性水體接觸會形成磷酸鹽。在超過80℃的溫度環境下，磷酸鹽會轉變為焦磷酸鹽，他相信，這種物質正是三磷酸腺甘（ATP）的前身。這種大分子在細胞呼吸機製中起到關鍵性作用。ATP讓所有活體細胞得以將以糖的形式儲存的能量轉化為驅動自身細胞生命活動的動力。他指出，焦磷酸鹽的高活性顯示可以促進早期地球火山口附近溫暖的酸性池塘內複雜化學反應。酸性水中焦磷酸鹽會被釋放進入地球環境，可能開啟地球化學循環和細胞形成序幕的時刻。
美國宇航局艾姆斯研究中心的化學家喬治庫珀（George Cooper）對此認為：三羧酸循環被許多生物學家認為是最古老的一種生物過程之一。是需要型生物體內普遍存在的一種重要代謝途徑，並且在真核生物的線粒體和原核生物的細胞質中存在。
俄科學家葉甫蓋尼· 德米特裏耶夫宣布，他在隕石中找到了已經石化的生物片段，這些已經石化了的生物片段是證明有外星生命存在的有力證據。在實驗室中獲取的數據表明，這些隕石殘留物種鈷和鈦的含量均為3%，銅為6%，鎳為7.5%，鋅為20%，其中錳的含量是普通玻璃中的40多倍。在此前長達1 5 年的研究過程中，科學家們得出結論稱，這些特殊的物質很可能是由某種類似於地球上遠古海洋生物的地外生命的骨架
演化而成的。
科學家在另外兩塊來自火星的隕石中發現微型“生物化石形態”，暗示著遠古時期火星存在著生命體。科學家在對火星隕星的新一輪高科技分析測試中發現了新的證據，為證實火星遠古時期存在生命增添了幾份神秘感。以上的觀測分析儀器將提供隕石樣本更好的化學成份信息，使科學家獲得隕石中“生物形態”的生物和地質特征的形成過程。
太陽係外圍的柯伊伯帶與奧爾特雲地帶有一個巨大的彗星庫，有數以萬億到十萬億的彗星存在，這些彗星是太陽係形成時的殘留物，彗星物質主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等組成，而彗核則由凝結成冰的水、二氧化碳（幹冰）、氨和塵埃微粒混雜組成，是個“髒雪球”！在地球形成時刻，很可能這些髒雪球就成為地球一部分，並在隨後的幾十億年的地球演化中，大量彗星掠過地球，留下的氨基酸形成了這種有機塵埃，彗星也能以這種方式將有機物質像下小雨一樣灑落在地球上——這就是地球上的生命之源。
彗星可能隨處可見，這些彗星常與初形成的行星相撞，對年輕行星的成長與演化，有很深遠的影響。地球上大量的水，可能是與年輕地球相撞的許多彗星之遺留物，而這些水，後來則孕育了地球上各式各樣的生命。
太陽係形成後的四十多億年中，靠近太陽係中心區域的彗星，或與太陽、行星和月球相撞，或受太陽輻射的蒸發，已消失迨盡，我們現在所見的彗星應來自太陽係邊緣。如假設殘存在太陽係外圍的彗星物質，曆經數十億年未變，則研究這些彗星，有助於了解太陽係的原始化學組成與狀態。
1999年，美國宇航局發射的“星塵號”彗星探測器，在2004年到達並穿越“威爾德-2號”彗星周圍五公裏厚度的塵埃和冰粒雲，收集了從該彗星表麵散逸出來的彗星物質微粒。2006年，返回地球發現了大量複雜的碳化物分子。這些化合物能夠參與其他有機化合物生成時所進行的化學反應。2008年，研究人員終於證實就在該樣品中發現了生命形式關鍵的組成成分——氨基甘胺酸，以及含氮的有機化合物——胺類物質。過去曾在隕石上發現過氨基酸，而在冰冷的彗星上發現氨基酸，氨基酸對生命來說至關重要，它是構成蛋白質分子的基本單位。這還是第一次。目前所研究的樣品僅來自彗星彗發，而彗核則是彗星上有水濕環境並富含有機分子，這一切都為原始細菌的生長和繁殖提供了理想條件。彗星可能會含有更複雜的氨基酸混合物和更高水平的氨基酸，蛋白質，甚至生命。
即使在極低溫度下也能夠孕育出複雜有機物，美國宇航局加州噴氣推進實驗室（JPL）的科學家發表在《天體物理學通報》上的文章表明，實驗室中模擬宇宙中的極低溫環境並觀察多環芳香烴物質分子的反應，在這一實驗中，他們所設定的溫度值低至5K，即-268℃。他們使用紫外輻射轟擊這些粒子，模擬宇宙中來自恒星的紫外光輻射。檢驗的結果顯示這些多環芳香烴物質已經發生了變化：它們的結構中吸收進了氫原子，並失去了它們原先環狀的原子鍵，從而形成了一種更加複雜的有機質。這一變化正是一種有機質最終轉變為氨基酸或核酸的過程中所需要經曆的，前者是蛋白質的基本片段，後者則含有DNA物質。
這種結構牢固的有機質在宇宙中的氣體和高溫塵埃中是普遍存在的，科學家們對於在如此低溫的環境下，冰粒表麵發生的有機化學過程感到驚訝。生命演化所需的最早期步驟可能開始於宇宙中最寒冷的區域，科學家們認為構成生命的基本組成物質，包括水和有機質，最初都是從這些孤立的冰粒開始的。這些水冰和有機質一開始可能附著於彗星和小行星表麵，隨後墜落地球，從而將“前生物”
物質帶到地球，這些物質最終將演化成為生命。從冰凍有機質到黏菌之間的轉變所需複雜的過程。
2013年3月，美國加州大學伯克利分校、夏威夷大學馬諾阿分校的研究人員在一個超真空室模擬空間環境，形成一個冰冷的雪球，雪球中包括二氧化碳、氨和各種碳氫化合物，如甲烷、乙烷和丙烷等。研究人員采用高能量的電子模擬太空中的宇宙射線對雪球進行轟擊，引發化學反應。而後，加州大學伯克利分校的理查德·馬蒂斯和阿曼達·斯托克頓借助一台分析儀對有機殘留物進行了分析，發現了複雜分子的存在，檢測到具有9個不同的氨基酸和至少兩個二肽，這些物質可在地球上促進生物進化，含有兩個氨基酸分子的二肽是所有生物共享的重要基礎組成分子。這一發現開啟了生命基礎分子搭乘彗星或者隕石來到地球的傳播路徑，由此可形成生命所需要的蛋白（多肽）、酶和糖等更複雜的分子。該成果發表在《天體物理學雜誌》在線版上。
科學家一直認為，複雜的生命化學過程起源於地球早期的海洋，新的實驗模擬了深邃太空條件，表明在冰冷的星際塵埃上有可能創建新的複雜生命成分，並有可能運送到地球，從而啟動生命。研究論文的合著者之一，加州大學伯克利分校化學家馬西斯說：“地球上生命的最基本生物化學組成部分可能起源於地球之外。哈雷彗星可以是複雜分子如二肽的溫床。彗星撞擊地球可能遞送這些分子，並形成更複雜的蛋白質、糖等生命成分。”
由於彗星形成這類彗星含有保存完好的數十億年前太陽係形成初期的物質顆粒，因此也可追蹤到太陽及行星形成的線索，這證明生命的基本組成成分在宇宙空間廣泛傳播。