二、宇宙演化
(1）人类对宇宙的认识过程。在自然科学中，研究地球以外宇宙环境中各种天体的运动、结构、起源和演化的基础学科叫做天文学。16世纪哥白尼的日心说使自然科学第一次从中世纪神学的栓桔下解放出来；17世纪伽俐略、牛顿为研究太阳系天体运动规律而建立的经典力学体系，至今仍是现代工程科学（包括宇航科学）的基础；20世纪30年代对太阳和恒星内部结构和能源的研究导致了核能聚变的概念，为人类利用核能提供了启迪，特别是近半世纪以来，人类探索宇宙的热情一方面有力地推动了遥测遥控、空间技术、计算技术等一系列高新技术的发展，直接服务于全球通讯、资源调查、气象预报等国民经济部门，而这些技术在天文上的应用则使人们对宇宙的认识突飞猛进，第一次有可能从统一的原理来说明从基本粒子到化学元素、从星系到恒星、从太阳到地球、从原生物到人的长达上百亿年的演化史。
(2）宇宙的起源。宇宙发端于距今10。多亿年前的大爆炸，起初不仅没有任何天体，也没有粒子和辐射，只有一种单纯而对称的真空状态以指数方式膨胀着（这种膨胀比后来弗里德曼模型中的膨胀剧烈得多，称为暴胀）。今天我们所知道的自然界中四种基本相互作用力，即引力、强力、弱力和电磁力，那时是不可区分的。随着宇宙的膨胀和降温，真空发生一系列相变（如同水在降到零摄氏度时变成冰那样）：在大爆炸后10-44秒，发生超统一相变，引力作用首先分化出来，但强、弱、电三种作用仍不可区分，夸克和轻子可以互相转变；到大爆炸后10-36秒，大统一相变发生，强作用同电、弱作用分离，物质和反物质之间的不对称性（即质子、电子等这类物质多于反质子、正电子之类反物质的现象）开始出现；10-10）秒以后，弱电相变发生，弱作用和电磁作用分离，完成了四种相互作用逐一分化出来的历史。从3分钟以后经过约70万年，宇宙的温度降到3000K，电子与原子核结合成稳定的原子（这个过程称复合），光子不再被自由电子散射，从此宇宙变得透明。又过了几十亿年，中性原子在引力作用下逐渐凝聚为原星系，原星系聚在一起形成等级式结构的星系集团。与此同时，原星系本身又分裂形成千千万万的恒星。恒星的光和热是靠燃烧自己的核燃料提供的。其后果是合成碳、氧、硅、铁这些早期宇宙条件下不能产生的重元素。在恒星生命即将结束时，它将通过爆发形式抛出富含重元素的气体和尘粒。这些气体和尘粒又构成新一代恒星的原料。在某些恒星周围，冷的气尘会坍缩成一个旋转的薄盘。这些尘粒通过相互吸引碰撞粘合，最后形成从小行星到大行星的形形色色天体。
三、生命起源
(l）生命的本质。生命现象最本质的内容是自复制（可以自我繁殖）和自组织。DNA携带着决定蛋白质结构的遗传信息，是最重要的生物大分子。
(2）生命的起源，在还没有生命的地球上，由于自然的原因，通过化学作用，由简单的物质逐渐演变成复杂的物质，产生出多种有机物和大分子。也就是说，在自然选择下长期进化的生命系统出现之前，就存在着另外一种进化，即“化学进化”，这种化学进化的作用是造就一种分子型材料，这些分子型材料形成了氨基酸、糖等通用的“结构单元”，现存的生物就来自这些“结构单元”。化学进化大致包括四个阶段。①从无机小分子物质生成有机小分子物质；②从有机小分子物质形成有机高分子物质；③从有机高分子物质组成多分子体系；④从多分子体系演变为原始生命。
从多分子体系演变为原始生命，这是生命起源过程中最复杂和最有决定性意义的阶段，它直接涉及原始生命的发生。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。不过，我们可以推测，有些多分子体系经过长期不断的演变，特别是由于蛋白质和核酸这两大主要部分的相互作用，终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后，80年代初，分子生物学家凯奇和奥特曼提出，RNA可能是最早出现的能自我复制的分子。根据化石记录，在45亿年前，即地球形成后的头10亿年内，出现了这种物质。1986年，瓦特提出了"RNA”世界这一术语，认为第一批诞生的生物体由简单自我复制的RNA分子组成，随着它们的进化，它们学会了合成蛋白质和脂类，前者可以帮助它们的复制，后者可以形成细胞壁或膜，最后这种RNA生物体产生DNA，起着一个更可靠的遗传信息库的作用，从而为生物的进一步进化打下了基础。
综上所述，地球上的生命大约起源于45亿年前。
四、人类起源和进化
石炭纪时，地球上首次出现了一种脑内信息大于基因信息的生命体，这就是早期的爬行动物，这在生命史上，是一个象征性的转折点。而后，随着哺乳动物的出现以及包括人类在内的灵长目动物的诞生，在脑进化中两次相继完成的重大飞跃大大地促进了智力的进化。其特点是：①脑重从来没有这么大；②脑重与体重之比从来没有这么高；③从未有这样大的额叶和颖叶；④从来没有这么丰富的神经联结；⑤从来没有这么大的生存竞争压力。自石炭纪后，生命史上有许多事件可以说明脑对于基因已逐步地、当然不是完全地取得了优势。
我们可以有把握地说，至少在900万年前，地球上还没有出现人的智力。人的智力存在年限是地球年龄的千分之几。为什么人的智力出现这么晚？这是因为高级灵长目动物及鲸目动物的脑的独特性能在全新世以前毫无进展的缘故。智力的进化和人类的起源是相互联系的。古人类学家和分子遗传学家正在对何时、何地和怎样从猿的系统分化出来并如何进化成现代人的问题，卷人一场论战。古人类学家以化石遗骸和人工制造物为证据，坚持认为现代人类是由其居住在世界各地的古老祖先进化而来的，这一进化历程历时数百万年。相反，分子遗传学家根据人类线粒体DNA谱系推断，当今人类所有各个种族共同的女性祖先，也就是人类始祖夏娃，其生存年代大约距今150万一180万年之间。
根据目前所发现的人类化石，科学家们推断，大约在距今200万年前，古猿进化演变成了最初的原始人类。
五、人类基因组计划
根据科学分析，人类细胞里23对染色体所含的DNA分子中，包含人类所有基因，它们由大约30亿个碱基对（或核昔酸链）构成的线性序列表达，其中除间隔序列、非编码序列和各种重复序列，有2％一5写的序列真正为人类5万一10万个基因编码。这30亿个碱基对构成的线性序列便是人类基因组。人和动物的差别，人和人的差别，都在于DNA序列的结构和表达不同。人类基因组中包含着决定人体发育和衰老、健康和病亡的遗传信息。通过基因组织研究，搞清30亿对碱基如何交替组成，就有望弄清楚人类各种疾病的根源，从而揭示生命的所有奥秘。它是一项改变世界、影响到我们每个人的科学计划，专家形容其为“生物学的阿波罗登月计划”。
“人类基因组计划”(HGP）于1990年由4个国家的资助机构开始启动，先后有6个国家加人。1999年9月，中国获准加人人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%，也就是3号染色体上的3000万个碱基对，使中国成为继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。2000年6月，人类基因组工作草图宣布绘就；2001年2月，科学家们联合发表论文，正式公布了人类基因组草图的具体测定和分析结果。2003年4月，包括中国政府总理在内的六国政府首脑发表联合声明，对人类基因组计划的完成表示祝贺，标志着在包括中国在内的有关国家科学家的共同努力下，人类基因组序列的“完成图”已经完成。
六、认知科学
一般认为，人的智力高于动物主要表现为学习的能力高于动物。人的学习，在社会和生活中也就是认识和求知。通过学习认识世界并获取关于自然、社会和人类自身的知识，这是人类优于其他动物的地方。
在古希腊德尔菲神庙中曾有“认识你自己”的题词，但这只是古人认识自我的一种哲学反思。现代认知科学运用自然科学、社会科学和人文科学的综合知识、手段和方法，探索人类的认识活动和求知过程。从科学分类的角度看，自然科学认知的对象是我们存在的自然界，社会科学认知的对象是我们生活的社会，认知科学的对象则是认识和求知活动本身。
由于认知活动是复杂而高级的智力活动，所以，认知科学是一个领域广泛的科学群，其中包括哲学中的认识论和逻辑学，生命科学中的心理学、脑科学、神经科学，以及社会学、语言学、行为科学（包括对动物认知行为的研究）、人类学、系统科学（系统论、控制论、信息论、混沌学等），也包括计算机科学技术中的人工智能、机器人、传感器、人工语言研究等。在具体研究中，认知科学并不是以上各种学科的叠加和拼凑，而是在多学科的学术空间开辟新领域，甚至进行实验研究。
爱因斯坦曾经说过，“这个世界永远不可理解的是，它是可理解的。”这是对自然界可理解性的追问。认知科学所追问的是“我们是怎样认识和理解世界的？怎样才能更好地认识和理解世界？我们为什么会认识和理解世界？”世界是物质的，生命是物质世界的奇迹，智力是生命世界的花朵，认知活动是最典型的智力活动。在这个意义上，认知科学涉及到了科学的根本问题。
七、脑科学
动物神经系统的活动，特别是大脑的活动，是已知最复杂的物质和意识运动。从猿到人，劳动工具的制造和使用，高级语言的发明和运用等，既是大脑进化的结果，又反过来推动了大脑的进化。猿脑和人脑都分为左右两半球，结构基本相同，但猿脑的枕叶大于额叶，人脑正好相反，额叶大于枕叶。研究表明，脑的进化每次都保留原有部分，但脑进化的功能总是为新生皮层所控制，人、海豚和鲸的大脑新皮质最明显。从爬行动物、哺乳动物、灵长类动物，大脑逐次进化非常明显，从感觉到知觉再到学习记忆能力逐次提高，行为模式逐次复杂。
在西方，古希腊时期的一些著名医生就通过解剖认识了脑的思维功能。近代以来随着解剖学和生理学的进展，尤其是神经生理学的进展，发现了神经元（神经细胞）、神经电和脑电、神经化学递质，尤其是认识了大脑的结构和功能区，发现大脑两半球有不同的高级智慧功能：左半球长于数学、逻辑和语言等抽象思维，右半球长于综合、直觉、想像等形象思维。当然，大脑是一个整体，思维是一个极其复杂的过程，以上研究都只是分析性和局部性的。为了深刻理解大脑，科学家也研究了感觉现象，并在计算机和数学基础上开始人工智能研究，目标是创造接近人脑学习能力的智能系统。智能系统的基本能力是特征识别，其次是适当的决策能力，可能还要有意识。但创造有意识的智能系统是困难的。
总之，大脑是能够思维和产生意识的物质，因而可以说是最高级的物质。思维是最复杂的物质和意识活动，我们对脑的研究才刚刚开始，脑科学的发展将对我们自身产生极其深刻的影响。
责任编辑：cyth
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