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本书为“科学家带你读科幻” 之地外生命卷。作为太阳系的宠儿——人类，同时又是太阳系的孤儿。作为这里*的智慧生命，人类对智慧生命的探寻从未停下脚步。在本书中，科幻作家从多个角度和层面，探讨了地外文明的种种可能。

如果大雪纷飞马传思001

另一个地球丙等星018

大漠寻星人赵华023

天外来宝——陨石杜芝茂060

2.013 刘洋069

云鲸记阿缺087

谈谈《2.013》中的数学杨凡077

说好的反重力引擎，在哪里？ 王彬130

虫巢迟卉137

真社会性文明164

——虫子的文明会是什么样子？ 王建雄

乡村教师刘慈欣169

碳基生命地球的30亿年间米亚王211

刘慈欣，高级工程师，科幻作家，中国科幻小说代表作家。亚洲首位世界科幻大奖“雨果奖”得主。十次荣获中国科幻奖“银河奖”。长篇代表作《三体》三部曲被普遍认为是中国科幻文学的里程碑之作。

汪诘，“科学声音”执行秘书、中国科普作家协会会员、科普视频和影片主创、导演，代表作《时间的形状：相对论史话》获第八届国家文津图书奖，科幻小说《时间囚笼》获第十八届百花文学奖，喜马拉雅FM2018 年商业科技十大实力主播、2019 年商业价值主播。

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编辑推荐

★著名科幻作家刘慈欣为本书顾问

★多篇作品获得华语科幻星云奖

★多篇作品获得银河奖

★部分篇目被改编为电影

★部分篇目被选入部编版教材

★未来感蓝色能量盒，为孩子的想象力助力，平放打开是个时间机器，竖放是本大书，便于收纳。

★科幻小说加科普解读，创意无限。

★一览*前沿的未来科技，打开眼界。

★语文课程与科学课程生发的奇妙反映，跨界思维。

★焕发孩子探求知识的好奇心，培养科学精神。

★天团阵容，诚意满满！

★将近百位科幻、科普名家联手巨制，好看不停歇。

书摘插图

碳基生命地球30亿年间

    米亚王

如果问你：你的身体是由什么组成的？你也许会低头一边看看自己，一边答出：头、手、肚子、腿……要是再细致一点呢？也许你还会说出：心脏、血液、骨头、毛发……

    继续这样不断逼问组成人体的小单元，后会停止在“原子”上：人体是由大约5×1030个原子组成的。

    就像一座用成千上万片乐高积木组装出的变形金刚模型。虽然远看这尊模型栩栩如生，动感十足，但凑近看看，它是由一片一片小积木，按照复杂的设计图纸、遵循特定的安装顺序，搭建成的精密模型。

    由118种化学元素组成的元素周期表包含了人类迄今在自然界中发现的全部元素。但组成人体不需要那么多种元素，只需要13种主要元素就够了。这其中含量的，要数氧；排行第二的，是碳；第三是氢。组成人体的这三种元素占据了人体超过90%的体重！

    氧和氢能在三甲中占据两席，是因为你身体重量的70%来自水，而水正是氧和氢两种元素组成的无机物？可凭什么碳能排行第二？

    这是因为碳可以称得上人体的“微型骨架”。不光在人体各种细胞中能找到它，它还是构成细胞的那些大分子有机物的核心元素。

    去掉水，人体干重的40%是蛋白质。皮肤里有胶原蛋白，肌肉里有肌原纤维，毛发和指甲里有角蛋白，就连酶和抗体也都是蛋白质。构成人体的蛋白质有10万多种，这些蛋白质仅仅由20多种氨基酸组成。

每个氨基酸的“骨架”都是由1到多个碳原子加上少量其他原子连接在一起组成的短链。然后氨基酸再头尾相接一个个连在一起，连成长长的链条。小一些的蛋白质仅仅由几十个氨基酸构成，而长一些的能连接起上万个氨基酸，构成巨大的蛋白质分子。

    还有人体神秘的DNA。组成DNA的基本结构是脱氧核糖核苷酸，这是一种由碳、氢、氧原子组成的简单环状结构。每枚小小的脱氧核糖核苷酸借助碳原子与另外一个脱氧核糖核苷酸连接，形成长链。

除了人类、动物，就连植物的主要身体组成成分：纤维素、淀粉也要靠碳原子作为核心骨架连接而成。食草动物吃植物、食肉动物吃食草动物，碳就这样顺着食物链流动起来。

    由于碳在构成地球生命中起着重要的“骨架”作用，有人管地球上的生命形式为“碳基生命”，意思就是以碳原子作为基础，建构而来的生命。

    碳基生命作为地球所有生命的基础，已经延续了30亿年，自打地球上个生命诞生就开始了：

   约46亿年前，地球刚刚形成，表面沸腾着熔岩海洋，空气里只有二氧化碳、氮、水蒸气等物质。在亿万年的时间里，空气中那些甲烷、氨、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢等物质，饱受紫外线、雷电的冲击，这些无机分子形成了氨基酸、脱氧核糖、嘌呤等有机小分子。初一些短小的碳链形成了。

    38亿年前，地球慢慢冷却下来，水蒸气化成雨落在地面上，海洋形成了，空气中的有机小分子也随着水一起进入海洋。温暖的海洋提供了适合的环境，有机小分子聚缩在一起，从氨基酸变成了蛋白质，从脱氧核糖核苷酸变成了DNA，碳骨架变长了。

    这些碳骨架大分子有机物聚在一起，形成包裹着界膜的圆圆小液滴，与海洋环境分开了。它们从环境里吸收对自己有用的营养，把废弃物排出膜外。初的生命--单细胞细菌诞生了。其中的一些能够利用空气中的二氧化碳和水，进行光合作用，放出氧气，就像现在地球上的植物所做的那样。大气中的氧气变得越来越多了。

    不过，如果地球上的生命只停留在单细胞生物，那么现在存活的生命可能只有大肠杆菌这样的简单生命。好在生物的演化并没有停下脚步，单细胞细菌度过了漫长的30多亿年，直到6亿年前，批多细胞生物出现了。

    这些多细胞生物不再单打独斗，而是细胞与细胞进行组合，形成器官、组织，碳基生命的构造变得越来越复杂了。

    无脊椎动物、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类依次出现在地球上。700万年前，猿类中的一些成员让自己适应了离开大树，用双脚踏上了土地。25万年前，智人在东非出现了。属于人类的时代开始了，由人类缔造的文明也就此拉开序幕。

    地球生命在繁殖中延续，在基因突变中演化，在自然筛选中留下适应环境的物种，坚韧地延续了30多亿年。

新生命按照DNA的指令，吸收环境中的碳原子和其他原子组装自己的身体。而老生命逝去时，又将组成身体的各种原子放归地球，让它们重新进入生命的轮回。构成你身体的某一粒碳原子，没准就曾经是恐龙身上的那一枚，或是来自某一次小型星撞击的天外产物。

    虽然生命可通过繁殖传递，但是记忆却无法传递。伴随着人类的诞生，语言、文化接连产生。这些知识的火种却无法通过遗传让下一代继承，而只能通过口口相传、纸张保存这样的方式，延续人类文明。

在刘慈欣的《乡村教师》中，一名似乎默默无闻的乡村教师用牛顿第三定律挽救了地球。正是像他这样的千百位教师、作者、父母……日复一日、年复一年地向下一代传递着人类的文化积淀。

我们每一个人，都是这地球碳基生命、文化传承上的小小一环，虽然不起眼却足够牢固，我们连接着过去，也延续着未来。这长长的链条延绵不断，续写着地球30多亿年的生命史，延续着人类在万年间打造的灿烂地球文明。

前言

序（一）

许多人看科幻作品，感觉特别神奇。从来没有到达过的世界，从来没有听说过的社会，从来没有见过的

人，从来没有走过的路……科幻似乎是一条通达想象世界的宽阔大道，带着我们离开自己的身体，穿过空间的夹层，到达另一个“渴”望却不可即的维度或空间。

如果你也是有这种感觉的人，那么拿到这套书就会非常兴奋。因为，它跟你的思维和兴趣高度吻合，会让你在想象力和科技的世界中继续遨游。科幻作品是一种现代社会才产生的文学。据说，至今只有两百多年历史。但这两百年却是人类社会浓墨重彩的两百年。因为，我们的生活方式、认知方式和行为方式都发生了前所未有的变化。温饱不足的问题正在被彻底铲除，愿望变成现实的速度正在加快。到了21世纪第三个十年快开始的时候，我们已经在考虑怎么快速地跟与我们擦肩而过的未来握手致意的事情了。也恰恰因为走入了这样的时代，让我们更加无法离开科幻文学。

科幻是现代生活的描述者。她带着我们观察世界的变化，观察未来的蛛丝马迹。当然，这种观察不一定都是赞叹，也可能有所批判。我们用科学做过许多好事，也有许多不当心、不慎重的时候。所以，当科学进入生活，我们都应该睁开双眼细心观察才对。科幻还是未来的谋划者，她给我们有用的方法，帮助我们设计宇宙、地球、国家和自己的未来。同样，这种设计有好有坏。但至少有一点大家可以放心，科幻小说是用文字写成的，我们在这里尝试用文字设计，尝试用文字修改，我们还没有真实地去落实。所以，请牢牢记住这样的话：有所为有所不为。设计是为了创造更好的未来。

后，科幻还是一种心灵的抚慰剂，它让我们在嘈杂紧张的当代生活中找到温馨，找到快乐。当然，不小心也能找到担忧，甚至找到恐惧。无论你找到了什么，都应该知道，科幻是情绪的缓冲剂，我们需要这些缓冲，让我们从现实生活中抬起头，能从星空浩瀚的层面上观察自己，也观察世界。过去的几十年里，科幻作品已经逐渐从以小说为主发展到以电影为主了。电影有更好的视听呈现手段，能让我们身临其境。所以，读者朋友可以结合书中的内容，再去寻找可能的影视资源来欣赏。老话“行万里路读万卷书”在今天的科技时代，已经可以在足不出户、“大字不识”的状态下完成了。不相信吗？VR创造的真实世界，完全不用离开自己的小天地。有高科技的语音设备，不懂的语言照样能进行理解。等到下一个十年，我们的世界又会怎样？无论怎样，我们应该做好面对的准备。而好的准备，就是从阅读面前的科幻开始。

是为序。

吴岩

科幻作家

南方科技大学科学与人类想象力研究中心主任

2019年10月24日

序（二）

请想象一下曾经真实出现过的一个场景：

在美国纽约曼哈顿第六大道的人行道上，一位中年男士对着手中一个有些像童靴的玩意儿，一边大喊大叫，一边蹦蹦跳跳，差点儿撞上了一辆出租车。时间定格

在197 3 年4 月3日。那个中年人名叫马丁·库珀。他手中的“试验品”，便是“原始”的手机。

库珀后来回忆说，关于移动电话，他初的模糊想法始自20世纪60年代。当时想象的是它属于未来的科幻世界——有朝一日，人们一出生就分配到一个电话号码

，他们可以把通信器材放到口袋里，四处走动。其灵感或许就来自于当时流行的科幻电视剧《星际迷航》，剧中有类似这样的诱人场景。

的确，许多技术在开始的时候就像科幻故事中的情节一样。事实上，我们今天所生活的世界，在很大程度

上是诸多幻想家在几百年前着力描述过的世界。从幻想到现实，人类的思维和智慧划出了一条不平凡的轨迹。

特别是，伴随着科学探索的进程所萌生的科学幻想，从诞生伊始便是科学发现、技术创造和创新思维的原动力之一。在现代科学出现之后，科学与科学幻想更是

呈现出一种互动互促的关系，并以一种特殊的方式跟文学结合在一起，从而成就了科幻小说这一崭新的文学类型。自20世纪以来，科学与科幻小说两者之间的双

向交流与渗透日趋深入。科幻小说提出思想，激励着科学家解决现实世界中的问题。科学家把这些思想纳入到自己的理论中，进行深入的探究，把今天的科学幻

想变成明天的科学现实。身为发明家兼科幻作家的雨果·根斯巴克——当今科幻界鼎鼎有名的“雨果奖”就是以他的名字命名的，于1926年创办的世界上本

纯科幻小说杂志《惊奇故事》上印有这样一句广告词：“今日夸大的幻想，明日冷酷的事实”。他所定义的科幻小说的三个基本要素，大致也彰显了科学幻想的

功能：“浪漫传奇”——一种叙事架构或惊悚冒险；“科学事实”——融入故事中的对现有科学原理的大段说明；“预言式愿景”——对可能的新科学发现或发

明进行的细节性描述。

科幻小说实际上也是在创造一种替代性的历史或情境，是一种探究各种可能形态的“思想实验”，是一种瞻望未来图景、启迪创新思维、开阔思路视野、系念明

天生活的文学。

幻想是思维的翅膀，科学才使人真正飞翔。很难说有什么是不可能的，因为昨天的梦想，就是今天的希望和明天的现实。

呈现在读者朋友面前的这套书所描述的，正是科学与科幻小说探索已知和未知世界的奇妙旅程。

尹传红

科幻作家

《科普时报》总编辑、中国科普作家协会常务副秘书长

2020年4月9日

书籍介绍

本书为“科学家带你读科幻” 之地外生命卷。作为太阳系的宠儿——人类，同时又是太阳系的孤儿。作为这里*的智慧生命，人类对智慧生命的探寻从未停下脚步。在本书中，科幻作家从多个角度和层面，探讨了地外文明的种种可能。