自我复制有多难

分子团每一次自我复制所产生的随机性错误，才是大自然演化的终极奥秘。科学家们真正面临的挑战是，第一个能够自我复制的有机分子团，到底是在什么样的环境中诞生的呢？

从逻辑上来说，有两个必不可少的条件：一是需要有一个能让有机分子自由活动的环境，这样才有可能让小分子聚集成大分子；二是需要存在一个天然的物理屏障，这样才能保证小分子能聚集的同时又不容易散开。那么，地球上是否存在这样的天然环境呢？在哪里最有可能出现这样的天然环境呢？

满足第一个条件看上去并不难，只需要一个液态环境。因为在干燥的陆地上，由于重力的作用，稍大一点儿的分子就会落在地上。不容易移动，极其不利于大分子之间的接触，也就很难形成更加复杂的大分子结构。

不过，在纯粹的液态环境中也有一个麻烦：分子在液体中会均匀地扩散开来。这就好像我们把一块方糖扔到一瓶水中，那么糖分子最终一定会均匀地扩散在水中，而不可能反过来重新聚集成一块方糖。这是由热力学第二定律决定的。这种效应也不利于大分子稳定聚集在一起形成复杂结构，所以，生命诞生的环境必须满足第二个条件—— 天然的物理屏障。

生命的诞生不仅需要水，更需要独特的物理环境

什么是热力学第二定律

这恐怕是所有物理定律中最难说清楚的定律之一。而且“热二”（热力学第二定律的简称）的表述形式也特别多—— 不下10种，比如最早的表述是这样：不可能把热量从低温物体传递到高温物体而不产生其他影响。或者这样：不可能从单一热源吸收能量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。这两种表述算是最通俗易懂的，但是严谨程度不够。后来的科学家继续把这条定律发展成这样：在一个系统的任意给定平衡态附近，总有这样的态存在，即从给定的态出发，不可能经过绝热过程得到。又发展成这样：对于一个有给定能量、物质组成、参数的系统，存在这样一个稳定的平衡态，即其他状态总可以通过可逆过程达到。现在被广泛接受的对“热二”的表述为：任何孤立系统中的熵（系统混乱程度的度量值）只能增大不能减小。

分子只有在特定条件下才能形成更加复杂的结构

或许有些人会质疑：这些所谓物理法则，是不是限制了科学家们的想象力，从而成为一种思维禁锢呢？

这种质疑是站不住脚的，如果脱离已知的物理法则去思考生命的起源，就好像不懂力学定律却要制造火箭一样，永远只能是空想。

在地球上能满足第一个条件的环境，科学家们首先想到的就是海洋，但问题是海洋很难满足第二个条件，因为海洋中的水太多了，分子无法自然聚集起来，这两个条件似乎存在着矛盾，很难同时满足。直到1977 年发生了一件令生物学家们激动不已的事情，让生物学家们看到了一个过去未曾想过的奇特环境！