鱼能进化成人，为什么一堆铁矿石不能进化成一艘航母？

一堆铁矿石无法自然变成一艘航母，不在于进化问题，而在于物理法则。

这个问题的背后，实际相当于在问，为什么碳基能不断自然迭代，而铁基无法自然迭代？

根本原因在于，从分子层面来说，铁矿石比起鱼类来说实在是太简单了。它在自然状态下的能量和物质循环，根本无法支撑起复杂的自然迭代。

首先，从元素性质来说，碳化物是最丰富多样的。

四个外层电子，可阴可阳。

它不仅可以与氢、氧、氮、硫、磷，等多种非金属形成共价化合物（共4个共价键），它自己和自己也能结合，形成单键、双键，三键等不同的形式。

这些特性可以让碳为中心的有机物，形成稳定而无比丰富的碳链和碳环。

已知的有机化合物多达3000万种，每年新发现或合成的种类多达数百万种：

• 各种烃、醇、酚、醚、醛、酯、胺、腈、杂环、硝基、重氮、偶氮化合物，各类酸，各类氨基酸、肽、多肽、蛋白质，各类糖类、单糖、低聚糖、多聚糖，以及其它高分子化合物。

有机物的种类不仅丰富多样，互相之间还有极其复杂繁多的反应。

这些性质，都是铁等其它元素远远不能比的。

自然迭代的复杂度，我们仅仅从蛋白质的迭代来举例：

构成生命的蛋白质基本单元——氨基酸，总共也就22种。

不过这22种氨基酸经过不同的排列组合，就可以形成大量种类的蛋白质一级结构，也即初级结构（primary structure）。

不同的氨基酸，通过α-氨基与α-羟基间的脱水结合，形成肽键。

肽键是刚性的平面（如图）：

随着更多氨基酸的结合，组合成多肽，则会发生折叠，从而形成二级结构（secondary structure），也即次级结构。

由于肽键是刚性的，所以不能随便折叠，而是有规律地盘绕折叠。

• α-螺旋结构和β-折叠结构，是通过氢键维持的最基本二级结构。

一级结构中，只需要氨基酸发生一丁点的改变，就能改变二级结构，从而影响整个蛋白质的功能。

• 例如，镰形细胞贫血症，可以仅仅只是血红蛋白中一个特定氨基酸的改变而导致。

某些蛋白质分子中，甚至还可能形成超二级结构，也即二级结构聚集体，甚至形成介于二级和三级之间的结构域。随着多肽链的增长，就会进一步折叠卷曲，形成复杂球状分子结构，这便是三级结构（（tertiary structure)）。

• 三级结构通常十分紧密，内部空间往往只能容纳极少的水分子。

随着数条独立的三级结构，再通过非共价键的方式相互连接，最终形成的聚合体，便是四级结构（quaternary structure)。

一个蛋白质分子的典型结构是这样的：

仅仅22种氨基酸，通过一、二、三、四级结构，不断的迭代，便可以产生成千上万种蛋白质，仅仅人体内便存在约10万种不同结构的蛋白质分子。

相比较于分子形式简单的铁矿石，碳基分子迭代和复杂化的容易程度远远高得多。

即便如此，碳基生命的出现和演化，依旧被很多苛刻的条件所限制。

各种碳化物最稳定的温度，在10℃~30℃的范围内，尤其是各种蛋白质、酶、肽的活性温度。

温低于10℃甚至接近0℃时，行星表面大面积结冰，会影响到高等生命的形成。

碳基生命需要以水循环为核心，如果地球温度升高30℃，便会因为大量水蒸气，产生的严重温室效应，造成海洋不可逆的消失。

巧合的是，地球的平均温度，已经主要的温度变化范围，正好在这个范围内。

大约10亿年后，地球接收到的太阳辐射会逐渐增加10%，地球均温将会升高到50℃以上。根据大气成分导致温室效应的不同效果，温度可能更高……直到那个时候，可能才会迎来地球生命的崩溃。

碳基生命也更加依赖主序星上的黄矮星（例如，太阳）。

即便是红矮星，可能生命也很难诞生。红矮星光线太弱，宜居带距离恒星太近，受到恒星极大的引力影响，可形成潮汐锁定，造成极端的气候。同时红矮星经常爆发强烈的耀斑，超强X射线和电离辐射，可直接摧毁碳基生命。

而比太阳更大的主序星，不仅寿命短，还可能发生伽马射线暴，超新星爆发、甚至坍缩为黑洞。其宜居带的行星，哪怕出现了生命也不利于往高等演化。

我们通常认为火星上曾经可能存在过生命。

假如，曾经火星上也存在一种动物，进化到“鱼”的阶段，但它们最终可能随着火星的“死去”而灭绝，永远也没有机会进化成“人”。

但无论怎么样，生命的演化过程，总是能自然发生的。而铁矿石到航母，从物质循环的角度来说，是无法自然发生的过程。

最后我们再从热力学的角度来看看。

薛定谔在《生命是什么》一书中，提出了生命以负熵为食的观点。

生命体，也是热力学上的耗散结构。不清楚概念的，可以简单理解为：这是一种伴随着物质和能量循环的动态稳定有序结构。

首先无论生物小分子还是生物大分子，相对于无机物，它们都是足够不稳定的。演化成生命后，通过不稳定的分子循环，宏观整体逐渐变得稳定，甚至可以有数十年，甚至数百年的寿命。

这靠的是什么？靠的是身体内不断地新陈代谢。

就拿人体来说，无论你吃喝拉睡，处于什么样的状态，只有你活着，机体内就存在能量和物质的损耗，你就必须通过新陈代谢不停地更新补充。

在受精卵形成的刹那，你的身体就开始了能量和物质的有序循环，至少你死亡的刹那，你这个个体的有序循环才停止。

你身体内的各种复杂的化学反应，远远比航空母舰内部的化学反应丰富复杂了成千上万倍。

仅仅一个细胞内，每秒钟就会发生千万次的化学反应。

可以说稳定的耗散系统，是一种结构能够自然演化迭代的结构基础。

不用说，航空母舰背后需要支持的整套现代工业体系，需要有的完备钢铁、电子设备、通信系统、导航系统的支持。

甚至不用说，锻造钢材、合金，以及焊接的非自然的数千度高温。

也不用说，分布在地球各地各层的各种材料的非自然汇聚。

甚至就连一块放在地上的铁矿石，它都无法自动完成一阶阶跳上楼梯，然后一阶阶跳下楼梯的循环过程。

铁矿石自身最多能完成还原和再氧化的循环过程，除此之外，再无其他。

也就是说，无论从物质的角度，还是能量的角度，铁矿石都无法支持这种复杂的自迭代过程。

从熵的角度来说，我们成长繁衍的过程是熵减的，这依赖外部的更大熵增（子女成长的熵减过程，似乎正是伴随着父母的更大熵增过程）。

生命演化起于微末，最初演化的熵增熵减也是微末的。直到生命演化得更加的复杂，更加的有序，才伴随着更多的局部熵减出现。然而生命演化的熵增熵减，总是被地球自身的熵增熵减所限制。

从某种意义上来说，如果地球生物量及总有机质长期维持不变，那么在维持不变的这个阶段，生命整体对整个地球系统的熵增熵减贡献，也几乎接近于零。

然而从铁矿石提炼到锻造，再到最终形成一块可使用的航母钢板，从钢板自身的有序性来说，是高度熵减的。但它的锻造过程，总是伴随着外部环境突然性的熵增过程。

如果说生命的循环，如同云和雨的循环，是物质、能量，以及地球自然熵增都足以支持自然循环过程。

那么，从铁矿石到航母，就如同打碎的杯子再融化塑造成新的有着精美花纹的杯子，是一个无论从物质、能量，以及地球自然熵增都不足以支持的非自然非循环过程。

它必须再借助外力，这个外力可以是对物质更有序化的处理，可以是更高的能量（温度）、可以是总系统更高的熵增。

所以，一堆铁矿石要自然变成一艘航母，违背的并不是进化论，而是物理学。