第3章 分子与卫星：节点四
真实的情形是，只有原子和虚空存在。
——德谟克利特（Democritus）
你生活在地球上。这就无药可治了。
——塞缪尔·贝克特（Samuel Beckett），《终局》（Endgame）
从星尘到分子
从前文我们看到，宇宙中的物质是如何动用极端的能量并按照其自身的基本运作规则，经过剧烈的过程创造出了星系、恒星和新元素的。这种大起大落的宇宙作为就好像我们日常生活中所见的链锯雕塑（chain-saw sculpture）一般，而引力正是其中的链锯雕塑师。在恒星附近，这种粗放的雕塑提供了更为细微的雕塑所需的新环境，而要理解这种新式结构的原理，我们还需从大尺度过渡到小尺度，去了解一下原子之间的关系。
化学复杂性取决于细微的电磁能流，因为只有后者才能从事纳米级的细致工作，重新摆放单个的原子和分子。但这种细微的自由能流通常只出现在受保护的、罕见的金凤花条件下。温度过高会毁掉分子和原子，因此化学复杂性不可能在恒星内部实现。但化学复杂性毕竟还需要一定的能量，所以也不可能在空空如也的死寂太空中完成。比较理想的环境是靠近恒星，但也不能太近，而且那里要有持续不断、较温和的自由能流。
我们人类能够感受到引力，但在原子出没的纳米世界里，引力则显得无足轻重。引力对诸如细菌或水黾科昆虫之类微小的存在几乎没有什么作用，后者更关注的是局部电荷或水表面的张力。在分子尺度，最重要的是电磁力，一种能使原子和分子聚合离散的力量。分子和原子就生活在由电磁力吸引、刺激、诱惑、套索的世界中。
化学反应最初发生在星际尘埃云（interstellar dust cloud）之中，原因是这里充满了各种新元素。直至今日，星际尘埃云中有约98%的物质为氢和氦，而散落其间的是元素周期表中其他的各种元素。甚至天文学家也时常含糊其词地把比氦元素重的元素统称为金属（metals），所以他们告诉世人：伴随越来越多的恒星走向死亡，宇宙中的金属成分也增加了。同理，我们说太阳比先前各代恒星的金属成分更高，是因为太阳富含更多的金属。
通过分光仪，我们可得知星际尘埃云中不同元素的分布及其含量。同理，使用分光仪，我们也可以确认受电磁力绑缚的原子团组成分子的分布状况，比如确认尘埃云中是否存在水分子、冰分子或硅酸盐（silicate）分子，这些分子的主要成分是硅元素和氧元素，是构成地球上尘埃和岩石最主要的材料。目前，我们已确知星际尘埃云中有很多种简单的分子，其中包括对地球上的生命至关重要的氨基酸（amino acids，制造蛋白质的材料）。
化学是研究电磁力如何合成原子、制造分子的学科，有了这一过程，我们的世界才开始变得丰富多彩。
化学元素的幽会地：原子如何合并成新物质
原子很小。打个比喻：要合并成本句结尾处的句号那么大的一种物质，大约需要合并100万个碳原子。还有，可不要以为原子是个实心球，真实的原子内部基本上是毫无一物的空间。每个原子在核心部位有质子（带正电荷）和中子（不带电荷），质子和中子受强核力的绑缚而成型。其余的部分都是空灵的空间。围绕原子核——但距离很远——旋转的是电子团，差不多每个质子配一个电子。20世纪初，现代核物理先驱欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）曾戏称，原子内部的核就像是“大教堂里的苍蝇”。
卢瑟福比拟的尺度大致不错。但在他做上述比喻时，现代量子物理学还没有问世，而后者证明他的这个比喻还是有些误导。电子极其细小，差不多是质子质量的1/1836。根据量子物理学，我们绝无可能确定电子绕质子飞行的准确速度和位置，我们所能知的只是电子可能的位置，而不是其确切的位置，因为要确认电子的位置就必然要动用能量（比如打开手电筒），只不过这样一来，辅助测量电子位置的能会惊扰电子的飞行速度和轨迹。正因如此，量子物理学家描述电子绕飞的状况时常使用“概率雾”（probability mist）的概念，也就是说，电子在原子核外面的某个距离会更浓重一些，而在其他距离会清淡一些。如果把原子比作大教堂，那么电子的概率雾在大教堂内的多处都有发现，甚至会渗透到大教堂的墙外。[1]
化学所关注的正是粒子如何幽会，以及粒子在概率雾中间的争斗，而且争斗得非常厉害呢！质子与电子离合聚讼，原有的键价被打破，新型的关联又兴起，结果是崭新形式的物质不断涌现。而驱动这一切的正是下述这个简单的事实：电子带负电荷，彼此相斥，却与带正电荷的质子彼此相吸，可以是本家原子的质子，也可以是邻家原子的质子。化学家研究的正是电子与质子、电子与电子之间的挑逗、对抗、媾和及争端，电子会跑去和邻家原子聚合成分子，有时是几个原子媾和，有时竟多达数百万甚至数十亿个原子，由此而来的复杂结构甚至比星际结构还要复杂。每个分子结构都有一些新涌现的特性，因此，其化学的可能性简直无穷无尽。但无论如何，粒子间的求偶还是有着自身的规则的（虽然这些规则有时比人类之间的求偶还要乖戾），而规则决定着电磁力如何架构化学复杂性。
电子自然是其中的主角。就像人间的恋人一样，电子也同样地不可预测、变化无常，而且总是谁开的价钱好就跟谁走。电子沿着独特的轨道绕质子飞行，轨道不同，能量级也不同。只要有可能，电子就会朝距离原子核最近的轨道跃迁，因为这里需要的能量最少。但每个轨道能够容纳的电子数是有限的，如果靠近原子核的轨道被占满了，那么电子只能将就着在远离原子核的轨道绕行。如果轨道的容量和电子的数目恰好匹配，那自然就皆大欢喜了。这种情况造成的结果就是所谓惰性气体（noble gases），比如氦气（helium）或氩气（argon），这种物质存在总处于元素周期表的右侧。它们不与其他原子聚合，因为它们相对更安于现状。
但假如原子的外层轨道没有被电子占满，问题就来了：这里的紧张气氛会造成电子无休止地抢占轨道位置的状况，也是大量化学工作的重心所在。有些电子在此时会跳到邻家原子的轨道上，而这就造成原有电子缺少一个负电荷，所以该原子会与另一个有多余电子的原子聚合而成离子键（ionic bond）。我们食用的盐就是这样形成的：钠原子最外层的电子时常出轨，这样恰好和外层空位且正在寻找多余电子的氯原子一拍即合。有时候，电子会感觉环绕两个原子核飞行更惬意，所以这两个原子核自然就分享该电子的负电荷，形成共价键（covalent bond）。氢原子和氧原子合成水分子的情形正是这样。但这样形成的分子却有些不平衡，是两个较小的氢原子拱卫着一个较大的氧原子。这种怪异的形状造成正负电荷在分子表面分布不均，令氢原子颇不舒服，所以后者常会受邻家分子中的氧原子吸引。这种吸引力正是水分子能够凝结成水珠的原因，其利用的恰是这种弱氢键（weak hydrogen bonds）。氢键在生物化学中的作用至为根本，因为诸如脱氧核糖核酸（DNA）之类携带基因的分子都是靠氢键实现其功能的。相比之下在金属中，电子的表现颇为不同：大量电子会环绕金属的原子核巡行，所以金属特别适合导电，其实电流不过是大量电子的流动。
碳原子有6个质子，可谓是原子浪漫故事中的主角——唐璜（Don Juan）。碳原子的外层轨道通常有4个电子，但这里的容量却是8个，所以可以想见碳原子肯定很乐于把外层轨道上的这4个电子去除，或在此添加4个电子，或让这4个电子与其他原子共享。这就有了多种选择，所以碳原子可以和其他原子形成各种复杂的分子，有环形的，有链形的，还有其他你想不到的形状的。由此也不难得知，碳在生物化学中为何如此重要。
化学的基本规则似乎是普世皆然的。我们之所以这样说，是因为从分光仪显示的结果看，地球上存在的许多简单分子在星际尘埃云中同样存在。但相比之下，星际化学相当简单，迄今被人类所发现的星际分子至多不超过100个原子。这一点并不令人惊讶。毕竟在太空中，原子彼此之间的距离要大得多，所以彼此搭便车甚至碰面的机会都要难得多。况且，太空的温度也颇低，所以启动原子聚合而成长期稳定的分子所需的能量也不多见。星际化学令人振奋的一面反倒是：星际居然不只能够制造出简单的分子，如构成行星的水和硅酸盐，还有许多生命赖以成型的基本分子，如作为蛋白质主要成分的氨基酸。事实上，我们现在已经确知：简单的有机分子在宇宙中是很常见的，而这又使得地球之外存在生命的命题多了一重可能性。
节点四：从分子到卫星、行星和太阳系
围绕尚处于青年阶段的恒星的简单化学分子为下一个节点复杂性的不断提升创造了必需的金凤花条件，因为后者提供了构建诸如行星、卫星和小行星之类的新天体所必需的材料。与恒星相比，行星的化学成分往往更丰富，而且温度温和适宜，所以为复杂化学活动提供了较为理想的金凤花环境。至少在其中一颗行星（即我们自身所在的地球）上，类似上述的化学反应最终制造出生命体，也许还有许多这样的行星。
在相当长的时间里，人类只知道有一个太阳系存在。但到了1995年，天文学家确认了系外行星（exoplanet）的存在，也就是说有行星围绕银河系之中的其他恒星运转。这一发现起因于天文学家们观察到恒星在运行时会有轻微的晃动，而且在有行星掠过的时候，恒星的亮度也会有细微的变化。从那时起，我们已了解到：大多数恒星都有自己的行星，所以仅在我们的银河系，就可能有数以百亿计的各式各样的行星体系存在。截至2016年年中，天文学家们又确认了3 000多颗系外行星的存在。在此后的一二十年内，科学家们对其他行星体系的研究会让我们更清楚地认识最常见的行星体系会是怎样的构成。不久以后，我们就可以继而研究这些行星的大气层，由此便可知有多少行星可能适合生命存在。我们已经知道，许多行星和地球的大小相当，而且许多与其环绕的恒星距离很合适，也就是说可能有生命得以萌生的液态水。
由系外行星的发现，我们得知，如同节点三一样，节点四在太空也曾多次被跨越，而第一次跨越的时间可能是在宇宙史的早期，但究竟是围绕哪一颗恒星，我们可能再也无法确认了。不过有关类似的节点跨越，我们已具备了相当多的知识。
行星体系的形成过程相当复杂，也相当混乱，但其本质是恒星形成过程的副产品，条件是恒星附近空间有较丰富的化学元素。宇宙大爆炸后的数十亿年以后，星际间布满了富含多种化学元素的物质云团。这些云团约有98%的成分为氢和氦，其间关键的差异就在剩余2%的具体成分。如同在宇宙早期，引力仍然倾向于把这些物质云团变得星星点点且更密实。在我们生活的这个区域附近，除了引力之外，还有一次超新星大爆发，结果使星际物质四散分离，然后在45.67亿年前开始了巨型物质云团的收缩。这次超新星大爆发还留下了独特印记，时至今日，我们还能够在太阳系的陨石之中找到当初的放射性物质。
物质云团收缩的结果，是最终形成了多元的太阳星云（solar nebulae），其中之一变成了太阳。太阳吸纳了上述云团99%的物质。但对我们人类而言，真正有意思的是云团剩余的物质，后者变成了环绕太阳飞行的圆形碎片。伴随引力对太阳星云的进一步挤压，环绕其飞行的气团、尘团和冰渍越转越快，直至在向心力的作用下形成一个类似比萨饼面团的扁平形状，也就是我们今天所见的太阳系的外观。现在，我们依然能够观察到附近恒星形成区域的原行星圆环（protoplanetary disks），由此可知这一过程是很常见的。
有两种过程决定了旋转的物质圆环最终演化成行星、卫星和小行星。第一个过程是化学分选（chemical sorting）。新近形成的太阳有大量的带电粒子，其剧烈的爆炸——被称作太阳风（solar wind）——把较轻的元素，比如氢和氦，驱离内（层）轨道，从而制造了两个截然不同的区域。太阳较靠外的区域，如同宇宙中的大部分区域一样，主要成分是更原始的元素，如氢和氦，而较靠近太阳的区域则是岩石密布的行星——也就是我们常说的水星、金星、地球和火星，这里因为失去了大量氢和氦，所以化学元素反倒罕见地多样。氧、硅、铝和铁占到了地球地壳成分的80%以上，此外的钙、碳、磷等元素也发挥了一些次要的作用。在地球上，氢元素的作用只可谓是中等，而氦元素则很难得见。
太阳系形成的第二个过程是吸积（accretion）。围绕太阳不同层次轨道旋转的零星物质逐渐聚集起来。在较靠外的多是气体的区域，这一过程可能相对轻柔。引力把大量气体物质聚集起来，形成了体积较大的气态行星（gassy planets），比如木星和土星，其成分主要是氢和氦，以及少许的浮尘和冰。而在较靠近太阳的内部区域，吸积的过程要剧烈、混乱得多，因为这一区域的物质元素大多是固态的。有些浮尘粒子和冰渍聚合而成小块的岩石和冰块，在空中歪歪斜斜地漂浮行驶，有时彼此碰撞成碎片，有时彼此合并成体积更大的物质。再大一点儿，就形成了流星（meteors）和小行星，分别沿各自的轨道运行。这些流星和小行星再彼此碰撞或合并，就会形成更大的物体，直到引力扫清了周围残留的碎屑。最终，这一过程造就了我们今日所见的多种行星，环绕着太阳沿各自的轨道运行。
当然，这种简单的叙述还不能突显吸积过程的混乱和剧烈。有些物体会窜到其他物体的飞行轨道上，从而把幼小的行星和卫星踢出原有的轨道，或干脆将其击碎。巨大的原行星木星就可能因此曾向太阳系的内部迁徙，其巨大的引力阻止了任何可能的行星在这一被称为小行星带的区域形成。天王星的轨道也有一些莫名其妙的倾斜，其现在运行的轨道很可能是与另一巨大的天体撞击所致。此外，还有许多小行星的表面呈锯齿形，很可能是早期太阳系形成时与其他天体剧烈撞击留下的疤痕。
天体之间发生撞击持续了很长时间，甚至在太阳系步入稳定期之后仍不时发生。事实上，我们地球的卫星（月亮）就很可能是地球早年与火星大小的原行星忒伊亚（Theia）发生撞击后形成的，时间大致是在太阳系形成后的一亿年。这次撞击把巨大的物质云团抛向太空，这一云团起初可能像土星环——可能也是卫星被打碎后的遗骸——一样绕地球飞行，直至经吸积过程形成卫星。
经过5 000万年的时间，太阳系终于被形塑成它类似当今的模样，因为它在形成后一直相当稳定。整个宇宙中数以百亿计的行星体系的形成机制可能与此大致相类，虽然各自的形制颇有不同。但所有行星相比恒星，其温度都要低一些，化学成分也要丰富多样一些，所以只有行星才具备各种新式复杂性生发的金凤花条件。最终，至少在其中的一颗行星上——也许还有许多这样的行星——真的制造出了生命。
行星地球
我们的太阳系位于我们称之为银河系的星系中，大致在银河系螺旋臂猎户座猎户支臂一颗恒星的郊区。银河系是一组约有50个星系的大星系群中的一个，这一星系群还有一个不那么响亮的名字，叫作本星系群（Local Group）。本星系群处于室女星系团（Virgo Cluster）较靠外的一个区域，而后者约有1 000个星系。而室女星系团又从属于本超星系团（Local Supercluster），后者由数百个星系团组成。要横跨本超星系团，即使你坐上光速飞行器的话，也足足需要一亿年的时间。2014年，又有科学发现表明，本超星系团实际上从属于一个更大的宇宙帝国，该帝国可能有10多万个星系，而要跨越该帝国可能需要光速飞行四亿年。这一帝国也有一个名字，叫作拉尼亚凯亚超星系团（Laniakea Supercluster，来自夏威夷当地的语言，意思是“无法度量的天”）。这是人类目前所知的宇宙中最大的有型实体。我们据此假想：拉尼亚凯亚超星系团一定受暗物质的支撑，这种来自暗物质的巨大引力把所有星系聚拢到一起，使其各居其位，虽然与此同时宇宙还在不断地膨胀。
现在，我们要回到拉尼亚凯亚超星系团的郊区，回到我们的本星系群、我们的银河系和猎户支臂，因为在那里才能找到我们的太阳和地球。地球经吸积过程最终形成之后，链锯雕塑最后一次为它的内部结构赋型。地质学家把这一过程称作分化（differentiation）。
年轻的地球曾极度升温并发生融化。升温是剧烈的吸积过程所致，出现大量放射性元素（系超新星爆发时留在太阳系的物质），还有就是因体积增大而造成压力剧增。最终，年轻的地球变得极端炽热，其大部融化成黏泥（gooey sludge）一般，而在此液化的过程中，地球的不同层次依密度重新排列，最终形成了它目前拥有的结构。
较重的元素，主要是铁、镍及部分的硅，从炽热的黏泥渗透至地球的核心部位，形成金属核。而伴随地球的旋转，其核心部位产生了一个巨大的磁场，有效地保护了地球的表面，使其不受太阳风带电核粒子的侵害。较轻一些的岩石，如玄武岩，在地球核心的上部形成了第二层，厚度大约3 000千米，这种半熔化的岩石与气体和水混合，被称作地幔。火山爆发时喷出的熔岩就是从这里来的。而最轻的岩石，如多种花岗岩，则漂浮至地球的表层，待冷却固化后就形成了薄如蛋壳般的第三层，叫作地壳。如今的地壳被大洋和大陆所覆盖。在大洋底部，地壳最薄之处仅有5 000米的厚度，但在大陆，地壳最厚的地方可高达5万米。地壳最有意思的地方是它的化学成分。在地壳层，物质可以呈固态、液态和气态，而且可以经火山爆发、小行星撞击、年轻时代太阳的灼热及地球上最初大洋的缩合等反复加热或冷却。在地壳及地幔，热能与多种元素的循环造成了大约250种新的矿物质。[2]包括二氧化碳在内的各种气体和从火山口及其他地表石缝汩汩流淌出的水共同构成了第四个层面：地球最初的大气层（atmosphere）。而由小行星和彗星（comet）带来的各种气体、水源、复杂分子及其他物质又进一步丰富了地壳和大气层。
炽热的熔芯使年轻的地球充满活力，因为总有能量从核心向外层渗透并搅动表层，致使表层温度升高，使地幔中柔软的岩浆循环往复，而地表还有星罗棋布的火山。来自地心的热能至今依然驱动着地球表层的变迁。如今，我们能够利用GPS全球定位系统跟踪地表的移动状况并由此得知：地球表层的地壳事实上每时每刻都在移动，移动的速度差不多和我们手指甲生长的速度相当，但最快时也有可能达到每年25厘米。
地质学家把地球史划分为几个时段，其中最大的时段单位是宙（eon）。第一个时段被称作冥古宙（Hadean eon，意思是“像地狱一般的”时代），从地球形成之初至大约40亿年前，此后太古宙（Archean eon）开始。假如你到冥古宙时期去拜访，就会发现当时的地球还处于吸积的剧变过程中，恰似一场撞车大赛在进行中。月球及其他行星上至今残留的猛烈撞击的痕迹说明，大约在40亿至38亿年前，内太阳系（inner solar system）依然处于小行星及其他迷失的太空天体大规模狂轰乱撞的时期。这一时期被称作后期重轰炸期（Late Heavy Bombardment），其原因可能是木星和土星的变轨，结果大批天体被随机地抛向刚刚成型不久的太阳系。如今，大多数小行星处于木星和火星之间，就好像一个从未实现的行星的建材和支柱一般，原因是木星的引力拖拽实在是太强了。目前，据人类所知，这一区域尚有38万颗小行星存在。虽然大多数小行星的体积不大，但这么多游离的天体无论如何对系内行星是个巨大的威胁。[3]
研究地球：地震仪与放射性测定年代法
尽管有好莱坞的制片试图说服我们，但我们人类的确还无法向地球的深处开挖。我们至多能向下挖掘约12千米，而这不过是地球半径的0.2%。在俄罗斯西北部的科拉半岛（Kola Peninsula），人们就钻了这样一个洞，以便利地质考察。我们之所以能够了解地球内部的情况，是因为科学家们有另外一项巧妙的技术，大致相当于地质学家的X射线探测器。我们知道，地震会引发地球从内到外的震颤，地震仪就是用来测量地表各处地球震动的幅度的。通过比较各地不同的震级，我们就可以计算出震动从内部向外传导的速度和距离，我们还得知不同类型的地震经过不同材料的传导速度也有所不同，有些地震只能固体传导，而有些也可以通过液体传导。因此，通过使用不同的地震仪跟踪地震的传导情况，我们就可以获知地球内部的构造。
在现代起源故事中，要确定地球的年龄及其他诸多年代数据只是到了20世纪下半叶才成为可能，而这一切都得自科学的灵巧和智慧。
地球现代史的第一步是在17世纪启动的。当时，现代地质学的先驱们意识到：人们有可能把地球史上发生的事件进行排序，虽然还不清楚某些事件究竟是何时发生的。那时候，有个住在意大利的丹麦牧师叫尼古拉斯·斯丹诺（Nicolaus Steno），他经过仔细地研究沉积岩（sedimentary rocks），证明了不同岩层形成的顺序是可以确定的。所有的沉积岩都是一层一层地形成的，所以最底下的一层通常是最古老的，而穿透其他层次的沉积岩肯定地质年代更晚近。
19世纪初，英国测绘学家威廉·史密斯（William Smith）发现，不同地区的岩层中确有完全相同的化石出现。一个合理的假定是：类似的化石一定来自相同的年代，因此，我们完全可以由此确认世界各地在历史上同一年代形成的岩层。把这些原理和数据叠加到一起，19世纪的地质学家们就成功绘制出一个地球史的相对年代表，这一时间表至今仍被现代地质年代测定系统所接受，其中最早的年代是寒武纪（Cambrian period），因为这一层次沉积岩中的化石用肉眼都能看得非常清楚。
但当时的人们并不知道寒武纪的确切年代，而且许多地质学家根本不相信仅通过岩层就可以确定历史发生的绝对年代。1788年，英国地质学家詹姆斯·赫顿（James Hutton）这样写道：“我们的发现可谓是前不见起点，后不见终点。”[4]甚至迟至20世纪初，人们确定绝对年代的办法也不过是通过找到历史记录，以是否有人提到过为最终依据。也就是说，诚如“一战”后试图书写现代起源故事的韦尔斯所称，当时人们的绝对年代表仅仅能向前追溯几千年的时间。
尽管韦尔斯还不知道，当时的人确实已经发现了一些线索，而这些线索最终让世人能够了解到更确切的历史年代信息。这里的关键是放射性测定年代法，其实所谓放射性是一种形式的能，早在1896年即被亨利·贝克勒尔（Henri Becquerel）发现。其原理如下：在诸如铀等原子核较大的原子中，由于带正电荷的质子较多，所以其强大的拒斥力会造成原子核的不稳定，直至最终原子核发生解体，并同时喷射出高能电子或光子，甚至整个的氦核。伴随部分原子核被抛出，该元素也发生了根本性改变，遂演变成只有较少质子的元素。比如铀最终会蜕变成铅。20世纪初，欧内斯特·卢瑟福发现：即使我们不能确定某个具体的原子核何时解体，但放射性衰变本身却是相当有规律的过程，尤其是在计算出数十亿粒子放射性衰变过程的均值之后。相同元素的同位素（isotope，即质子数相同但中子数不同）衰变速率不同，但各自的速率却是相当稳定的，因此，我们完全有可能非常精确地测定某种特定同位素中一半的原子衰变所需的时间。比如，铀238（有92个质子和146个中子）的半衰期（half-life）是45亿年，而铀235（有92个质子和143个中子）的半衰期为7亿年。
卢瑟福因此认识到：如果能够测定样本真实衰变所需的时间，那放射性衰变完全可以成为地质学家考察绝对历史年代的一座地质钟（geological clock）。1904年，卢瑟福尝试测定了一份铀样本的衰变期，然后得出结论说：地球的年龄约有5亿年。这一基本思路是正确的，但他对地球年龄的估算值却引发了广泛争议，因为时人普遍接受的是地球年龄不超过1亿年，二者之间的差别毕竟太悬殊了。
不过，随着时间的推移，越来越多的地质学家开始相信：地球的年龄可能比当初认定的时间要长得多。但放射性衰变测定年代的技术在当时还是难以掌握的，所以直到20世纪40年代，相关的技术问题才伴随“曼哈顿计划”的实施最终得到解决，“曼哈顿计划”不但制造出世界上第一颗原子弹，还开辟出了许多相关的新方法。要制造原子弹，就必须能够严格区分铀的同位素，这样才能生产出纯铀235的样本。美国物理学家威拉德·利比（Willard Libby）最终设计出区分并测定铀同位素的精密技术，而这对放射性衰变测定而言可谓至关重要。
1948年，利比的团队成功测定古埃及法老左塞尔（Zoser）墓中器物的具体年代，该器物由美国纽约大都会博物馆提供。[5]研究人员使用了碳14年代测定技术，碳14是碳的一种放射性同位素，其半衰期为5 730年，对研究诸如木质器物之类的有机物品非常实用。这使时人认识到：不同的放射性材料适用于不同的尺度，不同材料的年代测定也需要不同的放射性元素。对地质学家而言，铀衰变成铅的原理特别有用，而且还可以利用铀不同同位素衰变速率不同的原理实现交叉检验。[6]1953年，克莱尔·彼得森（Clair Patterson）利用铀衰变成铅的原理成功测定了一块铁陨石的绝对年代。彼得森还做出了正确的认定，即陨石是太阳刚刚形成后的原始材料构成的，而循此，便可以进一步测定整个太阳系的形成年代。根据彼得森的测算，地球的年龄大约是45亿年，比上述卢瑟福的测算要长得多。值得庆幸的是，彼得森测算出的地球年龄至今仍为人所接受。
随着放射性测定年代技术的成熟，又有其他一些测定年代技术陆续问世，这样就可以实现多方相互确认。对于相对晚近的最近几千年的事件，我们还可以通过计数古树的年轮得到确认，比如狐尾松（bristlecone pines），这种树的寿命往往长达几千年。天文学家有自己独特的方法确认宇宙史的年代；生物学家发现DNA的进化相当有规律，所以可以通过比较两个物种基因组（genomes）的差异来确定其相对祖先分化的程度。这类技术都是建立在对过程——比如放射性衰变——的悉心研究基础之上，还使用了各种精密的测算仪器，因此，我们的现代起源故事正是围绕这种精确的历史年表展开的。
迄今为止，我们所看到的是复杂性实体的生发，虽有趣，但还没有生命。不过，我们马上就要抵达另一个至为根本的节点，即生命的出现。有了生命，我们会看到一种全新的存在类型，更高的复杂程度，还有一系列的新概念，包括信息、目的，甚至还有自我意识。
[1] Peter Atkins, Chemistry: A Very Short Introduction(Oxford: Oxford University Press, 2015), loc. 788, Kindle.
[2] Robert M. Hazen, “Evolution of Minerals,” Scientific American(March 2010): 61.
[3] John Chambers and Jacqueline Mitton, From Dust to Life: The Origin and Evolution of Our Solar System(Princeton, NJ: Princeton University Press, 2014), 7.
[4] Doug Macdougall, Why Geology Matters: Decoding the Past, Anticipating the Future(Berkeley: University of California Press, 2011), 4.
[5] Doug Macdougall, Nature’s Clocks: How Scientists Measure the Age of Almost Everything(Berkeley: University of California Press, 2008), 58–60.
[6] Tim Lenton, Earth Systems Science: A Very Short Introduction(Oxford: Oxford University Press, 2016), loc. 1297, Kindle.