人類站在地球生命系統的最頂峰，能夠產生思維並探索生命的本質，但是生命的本質究竟是什麼呢？是什麼在推動著萬物演化的方向，並最終演化出了人類這種高級生命？相對於整個宇宙，人類乃至地球僅是其中的一粒微塵，但是這粒微塵存在的目的究竟是什麼呢？而生命對於宇宙的演化究竟有著什麼樣的作用呢？帶著這些疑問，讓我們一起來探索生命的本質。由於本人知識面還過於狹窄，所以各位讀者就不要苛求後續的論述我都能夠羅列出完整的證據。後續系列文章目的只是想羅列出一條主線，為大家構建一個思考世界的思維架構，而這個架構的搭建是在基於物質本身最基本的需要而持續演化出萬物的基礎上建立起來的。這個架構的建立，能夠為大家剖析社會現象提供一種思路，透過現象看到本質，並從最理性的層面去預測現象的發展方向。
生命起源於地球，地球起源於太陽系，太陽系起源於銀河系，銀河系只是整個宇宙中的一個星系，而宇宙中有著無數的星系。如果想搞明白這條主線，就需要從宇宙的形成開始說起，當然這個探索只是基於人類的認知以及我個人認知的局限性。現代微觀物理學已經在探索暗物質、暗能量等這些作為人類認知無法直接探知的領域，這些領域才是理解萬物最核心的本質，但是這個本質還處於人類的探索中，也許未來有一天人類能夠獲知，也許直到人類滅亡，也無法探知。為了讓本篇文章通俗易懂，同時也局限於我本人物理知識的匱乏，本篇文章僅從我能夠理解的角度進行闡述，希望能夠對各位讀者有所啟發。再次申明，文中有表達不對或者理解錯位的地方還請各位讀者批評指正。
一、宇宙大爆炸
科學家通過精密的計算表明宇宙大爆炸大約發生於137.3 ± 1.2億年前，通過廣義相對論將宇宙的膨脹進行時間反演，可得出宇宙在過去有限的時間之前曾經處於一個密度和溫度都無限高的狀態，這一狀態被稱為奇點，有科學家表明這個奇點其實就是一個無限高密度的能量態。宇宙極早期這一高溫高密的相態被稱作「大爆炸」，這被看作是我們宇宙的誕生起點。1929年，美國物理學家埃德溫·哈勃通過觀測發現，從地球到達遙遠星系的距離正比於這些星系的紅移，從而推導出宇宙膨脹的觀點。所謂紅移是指電磁輻射由於某種原因導致波長增加、頻率降低的現象，當光源移動遠離觀測者時，觀測者觀察到的電磁波譜會發生紅移。
哈勃的觀測表明所有遙遠的星系和星系團在視覺上都在遠離我們，並且距離越遠退行視速度越大。如果當前星系和星團間彼此的距離在不斷增大，則說明它們在過去曾經距離很近。物理學家從這一觀點上進一步推測：宇宙在過去曾經處於一個密度極高且溫度極高的狀態。大型粒子加速器在類似條件下所進行的實驗結果則有力地支持了這一理論。然而，由於當前技術原因，粒子加速器所能達到的高能範圍還十分有限，因而到目前為止，還沒有證據能夠直接或間接描述膨脹初始的極短時間內的宇宙狀態。
宇宙誕生初期是由均勻且各向同性的高密高溫高壓物質構成的，並在極早期發生了非常快速的膨脹和冷卻。大約在膨脹進行到10-37秒時，產生了一種相變使宇宙發生暴脹，在此期間，宇宙的膨脹是呈指數增長的。當暴脹結束後，構成宇宙的物質主要是夸克-膠子、電子、光子、中微子等離子體，以及非常少量的質子與中子等。此時的宇宙仍然非常熾熱，所有粒子都在做著高速隨機運動，而粒子－反粒子對在此期間也通過碰撞不斷地創生和湮滅，從而宇宙中粒子和反粒子的數量是相等的（宇宙中的總重子數為零）。直到其後的某個時刻，一種未知的違反重子數守恆的反應過程出現，它使夸克和輕子（電子、中微子等）的數量略微超過了反夸克和反輕子的數量，超出範圍大約在三千萬分之一的量級上，這一過程被稱作重子產生。這一機制導致了當今宇宙中物質相對於反物質的主導地位。
隨著宇宙的膨脹速度和溫度的降低，粒子所具有的能量普遍開始逐漸下降。當能量降低到1太電子伏特時產生了對稱破缺，這一相變使基本粒子和基本相互作用（強相互作用力、弱相互作用力、電磁力、萬有引力）形成了當今我們看到的樣子。10-6秒之後，夸克和膠子結合形成了諸如質子和中子的重子族，由於夸克的數量要略高於反夸克，重子的數量也要略高於反重子。當宇宙的溫度進一步降低到不足以產生新的重子與反重子時，就會導致重子與反重子在撞擊中的產生質量湮滅，並轉化成能量態的光子，這就使得原有的質子和中子僅有十億分之一的數量保留下來，而對應的所有反粒子都全部湮滅。大約在1秒之後，電子和正電子之間也發生了類似的過程。經過這一系列的湮滅，剩餘的質子、中子和電子的速度降低到相對論性以下，而此時的宇宙能量密度的主要貢獻來自於湮滅產生的大量光子。
在大爆炸發生的幾分鐘後，宇宙的溫度降低到大約十億開爾文的量級，粒子密度降低到大約海平面附近空氣密度的水平。這時的質子與中子依然進行了高速的隨機運動，由於質子帶有正電荷，在電磁力的作用下很難發生碰撞，但是卻很容易與沒帶電荷的中子相撞，這就導致所有的中子與部分質子組合成了氘和氦的原子核（其實也是一種聚變），這個過程叫做太初核合成。而大多數質子沒有與中子結合，形成了氫的原子核。隨著熱輻射的不斷擴散，宇宙繼續冷卻，宇宙的能量密度主要就由來自於靜止質量產生的引力，並超過原先光子以輻射形式的能量密度。在大約37.9萬年之後，溫度進一步降低，電子和原子核的結合力就能夠克服彼此的動力，電子和原子核隨即結合成為原子（主要是氫原子），此時的宇宙主要成分為氣態物質。
雖然宇宙在大尺度上物質幾乎均一分布，但仍存在某些密度稍大的區域，因而在此後相當長的一段時間內這些區域內的物質通過引力作用吸引附近的物質，從而變得密度更大，並形成了氣體雲、恆星、星系等其他在今天的天文學上可觀測的結構。
二、基本元素的產生
1.太初核合成
太初核合成僅持續了大約17分鐘（從空間擴張開始的第3分鐘至第20分鐘），大爆炸剛發生時宇宙溫度太高，組成宇宙的主要物質是夸克-膠子、光子、電子、中微子為主，質子中子僅佔10億分之一。由於溫度太高，粒子的動能超過了夸克之間強相互作用力產生的束縛能，因此無法產生大量的質子、中子等重子；10-6秒之後，隨著宇宙溫度降低，粒子動能減小，並低至粒子束縛能以下，三個夸克在膠子傳遞的強相互作用力之下組合成質子；隨著溫度的進一步降低形成穩定的氫核和中子，但是此時的核力尚不足束縛中子和質子，因此無法形成除氫核之外的原子核。
隨著溫度的進一步降低，大約在大爆炸發生3分鐘以後，促使質子中子結合的核力逐漸能夠束縛高速運動中的中子與質子，導致這些粒子在相互碰撞之下組合成了1H（氕）、2H（氘）、3He（氦-3）和4He（氦）等基本粒子，有理論顯示7Li（鋰）和7Be（鈹）在宇宙形成的100秒至300秒的時段內，在太初的夸克膠子海凍結形成質子和中子之後，都曾經形成過。但是因為太初核合成在膨脹和冷卻之前經歷的時間很短，因此沒有比鋰更重的元素可以生成，這段時間宇宙的高溫尚不足以使原子核俘獲電子，因此，這段時間原子核都是以等離子體的狀態下進行著高速運動，無法形成中性元素。緊接著，在大爆炸的20分鐘之際，宇宙變得太涼快，以致所有的核聚變都難以發生，太初核合成未能製造出比鈹重的元素。大爆炸30萬年後宇宙溫度約為3000度，化學結合作用使得原子核能夠捕獲電子，並形成了中性原子。
2.恆星核合成
恆星核合成是解釋重元素是由恆星內部的原子經由核聚變創造出來的化學元素理論。自從大爆炸期間產生氫、氦、鋰之後，恆星核合成就一直持續地創造重元素，經由核聚變的過程形成了從碳到鈣的元素。恆星是將氫和氦聚變成更重元素的核子爐，在溫度比太陽低的恆星內進行質子-質子鏈反應，比太陽熱的恆星進行碳氮氧循環。在所有的恆星內，碳都是由3氦過程產生的，它也是在恆星內部產生自由中子的主要元素，引發的S-過程是涉及慢中子吸收製造出比鐵和鎳（57Fe和62Ni）更重的元素。在這個過程中形成的碳和一些其它元素成為了生命的基礎。
恆星首先是進行氫聚變產生氦，隨著氫的數量越來越少，釋放的輻射壓不足以支撐引力的作用，進而引起坍塌；隨著大量物質坍落，並將動能轉化為熱能，促使恆星核心溫度再次升高，直至達到氦聚變產生的條件，氦聚變產生鈹、碳、氧、氖、鎂、矽等元素；之後進一步坍塌，引發矽聚變，並產生硫、 氬、鈣、鈦、鉻、鐵、鎳等元素。
恆星聚變會發生到哪個階段是依據恆星質量的大小確定的。恆星質量太小，核心永遠不會達到足夠高的溫度，並無法開始氫的核聚變，這樣的天體被稱為褐矮星；質量稍大的恆星，核心溫度足夠高，能夠啟動氫聚變，這樣的恆星叫主序星；質量更大的恆星啟動了氦聚變的叫紅巨星；質量足夠大的恆星啟動了矽聚變並產生鐵的恆星叫超新星，這些大質量恆星是從碳6到鎳的各種同位素的最主要來源。
在恆星生命的後期，低質量的恆星將通過恆星風慢慢地彈出它們的大氣層，形成行星狀星雲；而質量更高的恆星將通過超新星爆炸噴發物質。最後，恆星核合成的各種元素物質經由行星狀星雲或恆星風散布至宇宙內。
3.爆炸核合成
大質量恆星最後的燃燒稱為超新星爆炸，是恆星產生重元素的最後一個時期，叫做爆炸核合成。質量大約在太陽10倍或更多的恆星，當它們演化出無活性的鐵核，就會造成核心急劇坍縮形成密度極高的中子星或黑洞，並產生超新星爆炸。在超新星爆炸的環境裡，矽和鎳之間的元素快速的融合產生，並且在超新星裡有更進一步的核合成發生，使在爆炸中釋放出來的自由中子迅速的被重元素吸收，製造出比鎳重且富含中子的同位素。這種反應導致自然界中的放射性元素的產生，例如鈾和釷，並且這些重元素都有富含中子的同位素。最明確的證據來自超新星1987A的爆炸，在超新星1987A爆炸時偵測到大量湧現的γ射線，證明了核合成的發生，而γ射線正是原子衰變裂解時放出的射線之一。
4.宇宙射線散裂
宇宙射線散裂導致某些現今存在於宇宙中的輕元素形成。來自於宇宙線散裂過程的結果撞擊著星際物質，這些宇宙線的撞擊分割了目前存在於宇宙中的碳、氮和氧核，導致了輕元素的產生，此外，這些核子也會被宇宙線中的質子撞擊。最終導致了氦3、和鋰、硼、鈹等元素的形成
三、恆星形成
恆星形成以前，宇宙中遍布著分子雲，這些分子中有75%都是氫氣，25%是氦氣，其它元素不到1%。而所有的恆星都誕生於分子雲。分子雲在引力的作用下首先發展成為巨大的纖維狀結構，緻密纖維狀結構在偶然外力的作用下會碎裂成星前雲核，也就是恆星的前身。在超臨界的纖維狀結構中已經發現了緻密雲核的準周期鏈狀結構，典型的雲核投影間距接近纖維狀結構的寬度，雲核處於自引力束縛狀態，並逐漸孕育出了原恆星。
原恆星在形成的初始階段幾乎完全被密集的星雲氣體和灰塵所掩蓋。原恆星包含在塵埃中，並在分子雲中吸積氣體和塵埃繼續生長，直到其質量成長到形成主序前星。通常質量少於約50倍太陽質量的碎片會形成恆星。而在這個過程中，氣體被釋放的勢能所加熱，而角動量守恆也會造成星雲開始產生自轉，然後形成了原恆星。
恆星演化始於巨大分子雲的引力坍縮。典型的巨大分子雲直徑大約100光年並且包含高達6,000,000太陽質量的質量。當它崩潰時，一個巨大分子雲會分裂成越來越小的碎片。在每一個碎片中，坍縮的氣體都會釋放重力勢能轉化成熱能。隨著溫度和壓力的升高，碎片凝聚成為原恆星的超熱的氣體旋轉球。在巨分子雲環繞星系旋轉時，一些事件可能造成它的引力坍縮。例如：巨分子雲可能互相衝撞，鄰近的超新星爆發拋出的高速物質也可能是觸發因素之一。此外，星系碰撞造成的星雲壓縮和擾動也可能形成大量恆星。
四、太陽的形成
太陽系的形成和演化始於46億年前一片巨大分子雲中一小塊的引力坍縮碎片。坍縮導致質量集中在中心，形成了太陽，其餘部分攤平並形成了一個原行星盤，繼而形成了行星、衛星、隕星和其他小型的太陽系天體系統。有很多衛星在是從環繞在行星周圍的氣體和塵埃組成的星盤中形成，其他的衛星是通過俘獲而來，或者來自於巨大的碰撞（地球的衛星月球屬此情況）。
星雲假說主張太陽系是從一個巨大的有幾光年跨度的分子雲碎片重力坍縮的過程中形成。對古隕石的研究發現短暫的同位素（如鐵-60）的蹤跡，該元素只能在爆炸及壽命較短的恆星中形成。這顯示在太陽形成的過程中附近發生了若干次超新星爆炸。其中一顆超新星的衝擊波可能在分子雲中造成了超密度區域，導致了這個區域坍縮，從而觸發了太陽的形成。因為只有大質量、短壽恆星才會產生超新星爆發，太陽一定是在一個產生了大質量恆星的大恆星誕生區域（銀河系前身）裡誕生的。
這些被成為「前太陽星雲」的坍縮氣體區域中的一部分形成了太陽。這一區域直徑在7000到20,000天文單位（太陽和地球的平均距離），其質量剛好超過太陽，組成跟今天的太陽差不多。由太初核合成產生的元素氫、氦、和少量的鋰組成了塌陷星雲質量的98%。剩下的2%質量由在前代恆星核合成中產生的重元素金屬組成，在這些恆星的晚年它們把這些重元素拋射成為星際物質，之後被形成太陽的坍縮氣體雲吸引。
坍縮導致星雲的濃縮，進一步導致濃縮區域原子相互碰撞頻率增高，並把它們的動能轉化成熱能，質量集中的中心越來越熱。大約經過10萬年，在引力、氣體壓力、磁場力和轉動慣量的相互競爭下，收縮的星雲扁平化成了一個直徑約200天文單位的原行星盤，並在中心形成一個熱緻密的原恆星。
又過了大約5000年，太陽核心的溫度和壓力變得巨大，並啟動了氫聚變，聚變產生的輻射壓逐漸能夠抵抗引力收縮，直至達到靜力平衡。此時太陽正式成為了一枚主序星，並變成了今天的模樣。
五、太陽系行星的形成
太陽系裡諸多行星被科學家認為形成於太陽形成中剩下的氣體和塵埃形成的圓盤狀分子與塵埃雲。目前被接受的行星形成假說稱為吸積。太陽啟動核聚變之後產生了強大的輻射壓，並與引力導致的收縮力形成靜力平衡，之後，環繞了太陽周邊的分子與塵埃雲就能夠在預定的軌道上圍繞太陽旋轉，而不再坍縮至太陽中心。這些分子與塵埃雲在引力作用下開始收縮，逐漸形成1—10公裡直徑的塊狀物, 然後它們互相碰撞形成更大尺寸的天體，並通過進一步相撞逐漸加大它們的尺寸, 在接下來的幾百萬年中大約每年增加幾釐米。
由於內太陽系（距中心直徑4天文單位以內的區域）過於溫暖以至於易揮發的分子如水和甲烷等難以聚集，所以那裡形成的行星只能由高熔點的物質形成，如鐵、鎳、鋁和石狀矽酸鹽等，這些元素就構成了石質天體，並成為類地行星（水星、金星、地球和火星）。由於這些物質在宇宙中很稀少，大約只佔星雲質量的0.6%，所以類地行星不會長得太大。類地行星胚胎在太陽形成10萬年後長到0.05倍地球質量，然後就停止聚集質量。隨後的這些類地行星相互撞擊與合併，並成長為更大的天體。
行星形成時代結束後，內太陽系有50－100個月球火星大小的行星胚胎。這些天體在引力作用下，互相拖動對方直到它們相撞合併，如此持續了大約1億年，直到形成我們今天所知的4個類地行星雛形。其中一次的巨大碰撞導致了月球的形成, 另外一次碰撞剝去了早期水星的外殼。
類木行星（木星、土星、天王星和海王星）形成於更遠的凍結線之外。介於火星和木星軌道之間的物質冷到足以使易揮發的冰狀化合物保持固態。由於類木行星軌道上的冰比類地行星上的金屬和矽酸鹽更豐富，所以類木行星的質量長得更大，並大到可以俘獲氫和氦這些最輕和最豐富的元素，因此，凍結線以外的微行星在3百萬年間聚集了4倍地球的質量。
這四個類木行星在所有環繞太陽的天體質量中所佔的比例可達99%。理論學者認為木星處於剛好在凍結線之外的地方並不是偶然的。因為凍結線聚集了大量向內太陽系內部落去的冰狀物質蒸發而來的水，並形成了一個低壓區，加速了軌道上環繞的塵埃顆粒的速度，進而阻止了它們向太陽落去的運動。這條凍結線就起到了一個壁壘的作用，導致大量物質在距離太陽約5天文單位處迅速聚集，成為一個大約有10個地球質量的胚胎，然後開始吞噬周圍星盤的氫而迅速增長，只用了1000年就達到150倍地球質量並最終達到318倍地球質量。土星質量顯著地小可能是因為它比木星晚了幾百萬年形成，當時所能使用的氣體變少了。
六、小結
在物理學上有一個概念叫做結合能，具體是指兩個或多個粒子結合成更大的微粒釋放的能量，或相應的微粒分解成原來的粒子需要吸收的能量。在更廣泛的層面上，結合能是指將一個整體分為若干個部分所需要的能量或者相反過程放出的能量。一個處於基態的整體相比於組成它的分散的個體擁有更低的能量，這是這個系統能夠處於穩定狀態的原因。將結合能的理論應用於整個物質界，對於理解地球生命的產生以及後續演變方向至關重要。
在原子核尺度上，原子核的結合能源於核子之間的核力。它等於核子或原子核組成新原子核時釋放的能量，同時也等於將原子核分解為自由的、未結合的核子需要的能量；在原子尺度上，原子的原子結合能源於原子內部的電磁作用，是使原子分解為電子和原子核所需的能量；電子結合能是原子釋放電子成為離子所需要的能量，通常稱為電離能；在天體物理學上，天體的引力結合能是指將該天體的物質全部移動到無窮遠處需要的能量，這和引力勢能不同；引力勢能是指將兩個在萬有引力作用下的物體比如地球和太陽之間距離增加到無窮大，而物體保持完整所需要的能量。
一般來說，一個被束縛的系統相比於它對應的未束縛的組成部分擁有更低的能量，也因此擁有更少的質量。對於一個結合能很低的系統，各組成部分結合後的質量的虧損是極小的；而對於一個結合能很高的系統，質量的虧損就會很大且容易測得。對於一個結合能很低的系統，各組成部分結合後的質量的虧損也會很小；而對於一個結合能很高的系統，質量的虧損就會很大。
在一個靜態系統中，所有形式的能量表現為靜質量。而由於結合能而損失的質量轉化為了熱、光、原子或原子核的較高能級或其他形式的能量。根據愛因斯坦的質能方程，質量虧損和能量損失是一致的，所以一旦物質冷卻下來或者從高能級躍遷至低能級，系統剩餘的質量將比最初在高能量狀態下時低。這裡舉一個例子：兩個物體在空間中通過引力場相互吸引。引力使兩個天體加速，使它們通過互相靠近使引力勢能轉化為動能而加速。如果兩個物體之間沒有除引力之外的其它作用力就會互相飛越後分開，或是發生完全彈性碰撞，並最終回到開始的位置。這就說明一個沒有損失能量的系統不會結合成一個穩定的物體，只有因加速而獲得的動能全部損失之後，才能結合成一個穩定的物體。
類似的情況在化學和核物理等方面都有所體現。在孤立系統中進行的放熱化學反應並不改變系統質量，一旦反應中放出的熱量被「移」出這個系統，那麼系統質量就會發生改變，物質結構就會發生改變，吸熱反應則反之。一個原子核的結合能與其中核子數量（質子與中子數量之和）的比值稱為原子核的平均結合能，又稱比結合能。隨著原子序數的增大，原子核的平均結合能發生變化，在鐵元素平均結合能達到最大，之後開始緩慢下降。由較低平均結合能的原子核轉變為較高平均結合能的原子核時就會釋放能量。核裂變與核聚變是分別將重核和輕核向著平均結合能增大的方向轉變的過程，因此都能放出巨大能量。恆星中發生的核聚變反應能產生的最重的元素是鐵，因為如果要聚變成更重的元素就需要吸收能量。
宇宙大爆炸剛發生時宇宙溫度非常高，夸克等基本粒子能夠獨立存在，隨著溫度降低，夸克在高溫下能夠維持的狀態就無法持續，只有尋找更低的能量態，這就導致了每3個夸克組合成了質子與中子，而聚變產生的能量大部分變成了輻射能，並企圖維持原來的溫度環境，剩下的少部分能量轉變成質子與中子內部的結合能；隨著溫度進一步降低，質子與中子的獨立狀態也變得無法維持，為了適應新環境就必須尋找更低的能力態，這就促成了原子核的產生，而質子與中子聚變釋放的大部分能量變成了輻射能，並企圖維持原來的高溫環境，剩下的少部分能量就變成了原子核的結合能；隨著溫度再一步降低，游離的原子核也無法獨立存在，就需要與電子結合變成了中性的原子，釋放的大部分能量變成了輻射能，少部分能量變成了原子結合能；隨著溫度持續降低，游離的原子為了形成更低的能量態，就選擇與其它元素組合成小分子，原子之間的化學反應大部分能量轉化成輻射能，並企圖維持原來的溫度環境，少部分能量轉化為分子的結合能；小分子進一步尋找低能量態就結合成了大分子，如此持續下去就形成了宇宙的萬物。而萬物隨著溫度的降低，持續往低能態演化，並釋放能量，成為了萬物演化的基本規律。