与孩子一起画地球与生命年表

对于孩子，关于生命历程有很多话题可说。有兴趣的家长还可以和孩子一起做一张地球与生命年表。找一张大纸， 需要大约1.5米长，画一条直线，在上面标上以毫米为间隔的刻度，然后，读完下面的内容。一边读，一边在你那条直线上做相应的标记，完成之后，我相信孩子会对于地球和生命产生一种非常独特的看法。

我们一向认为自己经历了漫长的岁月，可是要站在地球的角度，你就会产生另外一种看法。你会知道，和生命的历程相比较，数学的历史是多么的短暂。有时候我们会感觉奇怪，因为生命有很多时间来施展自己的雄心壮志，可他们似乎并没有那样做。

请你想像一下，把地球的45亿年（有人认为是46亿年）历史压缩成普通的一天，也就是1440分钟，那么，生命好像是起了个大早却赶了个晚集。

出现第一批最简单的单细胞生物大约是在早上4点钟，地质学家和古生物学家把这个时期叫做太古代，但在此后的16个小时里没有取得多大的进展，那可是30亿年呀，一晃就过去了。

直到晚上差不多8点30分，这一天已经过去六分之五的时间，生命才向宇宙拿出点小小的成绩，不过是出现了一些喜欢活动的微生物。

然后，终于出现了第一批海生植物。20分钟以后，又出现了第一批水母。晚上9点04分，随着寒武纪的到来，三叶虫登场了，几乎紧接着出场的是今天我们可以通过布尔吉斯页岩看到的那些形状美观的动物，布尔吉斯页岩形成于5亿3千万年前。

在晚上9点到10点之间，是水生生物顽强地向陆地扩张的努力过程，同时，鱼类统治了海洋。

快到夜里10点钟的时候，植物开始出现在大地上。过不多久，在这一天还剩下不足两个小时的时候，第一批陆生动物姗姗而来。由于10分钟左右的好天气，到了10点24分，地球上已经覆盖着石炭纪的大森林，他们的残留物成为今天我们不可或缺的东西，变成了煤和石油，因为只有石炭纪才开始有大量的植物覆盖大地。而在此之前的泥盆纪为这些植物和动物的遗骸转变成煤和石油准备好了地形条件。

几乎与此同时，第一批昆虫长出了翅膀。晚上11点刚过，恐龙迈着英雄般的脚步登上了舞台，不过它支配世界也就3刻钟左右。这个时期叫做侏罗纪， 《侏罗纪公园》就是描写那个时候的事情， 是作家笔下的真实。午夜前20分钟，他们不幸地消失了，哺乳动物的时代开始了。

人类在午夜钟声敲响前77秒才出现，这时候我们可以郑重地告诉你，我们到了显生宙新生代第四纪，这就是离我们最近的地质纪年。

按照这个比例，我们全部有记录的历史才不过几秒钟长，很可怜，一个人的一生还不及眨眼的功夫。想想地球生命的历程，不禁很有感触。浪费的每一分钟，失去的每一次机会，都可能成为衰败的开始。在一般人眼里，每一次懈怠都可以用“还有下回”来安慰，可事实并非如此。对于孩子来说，珍惜和管理好自己的时间是一件非常重要的事情，女儿在这方面欠缺很多，这是我下一步要着重解决的问题。

第四纪始于距今250万年。第四纪包括更新世和全新世两个阶段，二者的分界以地球上最近一次冰期结束、气候转暖为标志，大约在距今100万年前后。

第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在这一阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。

哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段——更新世早期，哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征，与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世，哺乳动物的面貌已和现代基本一致。

大量的化石资料证明，人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于人能制造工具，特别是制造石器。从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其他一切动物，劳动创造了人类。

第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其他脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛，两栖类和爬行类变化不大。

高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替变化，逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与对比仍十分重要。

当孩子完成这份地球与生命年表之后，还可以让孩子使用各种不同的颜色来标记不同的阶段，还可以做一些注解，我相信你的孩子对于我们地球与人类的历史一定会有一种全新的看法。

让孩子学会画生命树

生命的起源，不但对于科学家是一个诱人的课题，就是对于孩子也是一个可以引起他们极大兴趣的事情。与科学家不同的是，他们更愿意以童话的形式来解读这些千古之谜。

每个人在他生命的某个阶段都非常喜欢画画，通常是在童年，家长这时候都会非常欣喜地看着孩子的作品，还有很多时候，家长会耐心地欣赏孩子创作的过程。这个时候，是教给孩子画生命树的绝佳时机。

让孩子或者给孩子画上一棵生命进化树，而不是仅仅给他们简单地看那些科普读物上面的图画，可以使他们更好地、非常形象地接受目前所知的生命进化过程，这不但是给孩子们解释一些令他们迷惑的问题，而且可以给孩子灌输进化论的思想。渐进的和突变的交替发生的思想不但具有生物学的意义，而且具有普遍的方法论意义。即使是与生物学距离很远的数学，其发展的历史也遵循这样的一个规律。

画生命树的方法实际上就是谱系图方法，这种方法不单对于孩子理解和掌握生命进化的历程很有好处，而且这种方法还可以用到其他许多的方面，尤其可以锻炼孩子归纳分类的能力。许多孩子学习成绩不理想就是由于归纳分类能力不强造成的，我女儿刚来北京的时候我曾经带着她到北京儿童医院请专家做过心理测验，结果是在这方面她的能力非常糟糕。医生说，这会对她的学习和生活带来非常不利的影响，事实也确实是这样。

对于太阳系或银河系来讲，是生命使地球获得了与众不同的意义。据我们现在的认知，在我们已经认识的星球里只有地球获此殊荣。在地球安静下来之后，又经历了漫长的岁月，大约是40亿年吧，40亿年以后，我们坐在这里看这本书。孩子可能会问：在这中间又发生了什么？地球生命是从哪里来的？可能源自火星，可能诞生于空中。但这些都还是一种猜想。 当然， 我们不要小看这些猜想， “猜想” 往往是科学成果的“种子”。

最近这些年，来自美国和欧洲的一些天文学家正在讨论这样一个问题：生命是否起源于火星而非地球，地球上的生命是否是由陨石带来的？芬兰研究人员毛利威尔托嫩在给美国天文学会的一份报告中指出，近来的天文观察和实验结果，使得有关的科学家们越来越相信，地球人的祖先很可能来自火星。很遗憾，所有这些目前还只是一种推测，而且也不知道这种推测还要延续到什么时候。

当前，大多数科学家都认为，生命起源于一种类似现代的细菌那样的“先祖”，这个细胞后来进化为植物、动物和人类等各种生命形式。然而， 一个由10位来自欧美国家的天文学家组成的专家小组提出，比地球小，并且离太阳更远的火星，早在地球冷却之前，就已经适合生命的存在。

来自瑞典皇家技术学院的资深学者米莱考斯基说，火星先于地球出现生命，我们人类的祖先很可能是某种形式的“火星人”。科学家们还相信，如果生命形式真的起源于火星，那么这种生命形式是很容易到达地球的。科学家认为，火星陨石是由彗星或小行星撞击火星表面造成的。这种撞击足以将火星表面的携带微生物的岩石，抛到火星引力鞭长莫及的地方。他们估计，虽然只有不到1%的这类岩石来到了地球，但它们已经足以将生命的种子传到地球上来。可是，另外一些科学家们也指出，还存在另一种可能性，这就是生命起源于地球，然后传播到了火星。

又据说，地球高层大气中的微小水滴具备形成复杂有机大分子的条件，生命也可能诞生于这些水滴之中。在英国剑桥举行的英国皇家气象学会千年会议上，美国海洋和大气管理局及美国科罗拉多大学的科学家提出了上述假说。

和孩子说这些看来大相径庭的看法似乎马上会引起孩子们思维的混乱，其实不然，这些看来矛盾的说法可以让孩子比较早地认识“假说”的意义，而且一定要让孩子知道，对于科学来讲“假说”具有极大的价值。

美国海洋和大气管理局及美国科罗拉多大学的科学家发现，大气中悬浮的微小水滴中近一半杂质是有机物。这些有机物是随水一起从海洋中蒸发的，它们在水滴周围形成一层有机物薄膜。这些仅几微米大小的水滴在同温层中可停留一年之久，在此期间它们会彼此融合，并与其他悬浮微粒相结合。

随着水的蒸发，水滴中有机物浓度越来越高。在强烈阳光的照耀下，这些有机物可能发生化学反应，使简单的有机分子结合成复杂分子。原始的DNA（脱氧核糖核酸） 和蛋白质也许就是这样形成的。 这或许可以成为细胞膜起源的新解释。

生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。生命的构成元素如碳、氢、氧、氮、磷、硫等是来自“大爆炸”后元素的演化。资料表明前生物阶段的化学演化并不局限于地球，在宇宙空间中广泛地存在着化学演化的产物。在星际演化中，某些生物单分子，如氨基酸、嘌呤、嘧啶等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中，接着，在行星表面的一定条件下产生了像多肽、多聚核苷酸等生物高分子。通过若干前生物演化的过渡形式最终在地球上形成了最原始的生物系统，即具有原始细胞结构的生命。

“至此，”有些教科书上就是这样说的，“生物学的演化开始，直到今天地球上产生了无数复杂的生命形式。”

38亿年前，地球上形成了稳定的陆块，各种证据表明液态的水圈是热的，甚至是沸腾的。现生的一些极端嗜热的古细菌和甲烷菌可能最接近于地球上最古老的生命形式，其代谢方式可能是化学无机自养。澳大利亚西部瓦拉伍那群中35亿年前的微生物可能是地球上最早的生命证据。

原始地壳的出现，标志着地球由天文行星时代进入地质发展时代，具有原始细胞结构的生命也开始逐渐形成。但是在很长的时间内尚无较多的生物出现，一直到距今5.4亿年前的寒武纪，带壳的后生动物才大量出现，故把寒武纪以后的地质时代称为显生宙。

不管怎样说，我们现在还是接受这样的观点，地球在某一天出现了有机物，他们最初的形态不过是一些有机分子，后来结合成有机大分子，再后来出现了海洋生物。

不过，就目前来讲，关于在人类有记忆和传说之前的所有那些生物的知识，几乎全部是从沉积岩中那些生物遗迹和生物化石的研究和分析中得出来的。科学家们在大量的页岩、砂岩和石灰岩中，寻找史前生物的遗骸，然后根据发现它们所在的地层年龄推测它们生活的年代和生活的范围。科学家们还根据这些遗骸化石的相似性来寻找它们的亲缘关系。

这有点像推理小说中的侦探，只是他们的探索目标是生物产生和进化的过程。他们收获不小，除了生命来源这个谜尚未破解之外，已经将生命的历程理清了一个大概。而且还告诉我们，生命来到这个世界实属不易。

不但要知道天气，还要让孩子知道气候

地球气候的变化对数学的历史有很大的影响，看到后面你就会深信不疑，所以，我们有必要让孩子知道地球气候的变迁。

孩子们很容易理解天气的变化，他们从出生就有切实的感受，春夏秋冬对他们来说并不陌生，可是他们不太容易理解在地球的历史上气候所发生的变化。更不知道的是，气候对数学发展历史的深刻影响。

很多孩子不知道我们地球上的气候在不同的时期是不相同的。他们不知道在过去的数亿年中，比现在更炎热和更寒冷的时期曾经交替出现，今后还会是这样。引起气候变化的原因是多种多样的，包括太阳辐射强度的变化，大气层中气体成分的变化，洋流的改变，还有地球板块的漂移等等。

稚嫩的孩子知道不好的人类活动造成了沙漠，但是他们无法解释原生沙漠是怎么回事，甚至没有原生沙漠这个概念；他们知道战争可以改变历史，但是他们不知道大自然才是改变历史的更为强大的力量；他们知道丝绸之路曾经是东方和西方的贸易走廊，但是他们不知道为什么会悄然中断。

告诉孩子，地球的气候对于数学的历史也会产生巨大的影响。埃及尼罗河每年一次的泛滥促进了埃及土地测量技术的发展，接下来你可以看到埃及的数学成就集中在面积的计算。两河流域的干旱气候使得那里的人们使用独特的书写“纸张”，那一块块未经烧制的泥砖竟然可以保留几千年而上面的数学成果毫发无损。寒冷的气候阻挡了数学从南欧向北欧方向传播。极度干旱降临丝绸之路的时候，不但断了商人的财源，也使得东西方的数学朝着完全不同的方向发展。

所以，如果你想从数学历史的脉络来给孩子创造数学熏陶的氛围，地球的气候，尽管占据的篇幅不大，却不可以回避。原始的地球大气主要由很轻的氦气和氢气组成。很快就散发到宇宙中去了。与此同时，火山喷出的气体组成了新的大气，它主要由水蒸气、二氧化碳和少量的氮气组成。随后，连绵不断的大雨形成了海洋并溶解了大部分的二氧化碳。水分子在紫外线的作用下发生分解，大气中开始出现了氧气和臭氧。由于臭氧层对紫外线的阻隔作用以及植物的光合作用，大气中的氧气的浓度始终保持稳定。在最近的6亿年中，大气中化学成分的比例基本上没有变化。

温室效应对生命的出现起了重要作用。事实上，在40亿到30亿年前，太阳的辐射强度只有现在的25%，然后开始直线上升。假如在大约20亿年前大气的组成不与现在类似的话，那么地壳将会全部被冰雪覆盖，但这种景象未能发生，其原因就是由于浓密的二氧化碳和水气产生了很强的温室效应，使地球保持了温暖，并使得在35亿年前在地球上出现了最初的生命。

在大约7.5亿至5.8亿年前， 地球表面曾4次几乎全部被冰雪覆盖，称为雪球时期。那时，太阳的辐射能大约比现在少6%， 促使地球变冷， 陆地主要集中在赤道附近。此外，由于冰雪覆盖的地球反射了部分阳光，加速了地球变冷的速度。后来，由于大雨停止和火山不断喷发，大气中的二氧化碳的浓度变高——比现在高350倍，产生了强烈的温室效应，才使冰雪逐渐融化。

在大约1亿年前的白垩纪，地球达到较高的温度。当时，地球的平均温度为22.8摄氏度，比现在高7摄氏度多，地球两极的冰雪也全部融化。气候如此炎热的原因，是由于火山喷发产生的大量二氧化碳造成了强烈的温室效应。此外，由于板块漂移造成了大陆的重新分布，也使聚集在赤道附近的热量可以通过海洋暖流输送到地球的各个区域。

在最近100万年间，由于地球轨道的变化，发生了地球冰期与温暖期交替出现的现象，天文学家米兰柯维奇指出，地球气候变化存在着三个天文周期：每隔2.58万年，地球的自转轴倾角变化一个周期——称为岁差；每隔约4万年，地球黄道与赤道的交角变化一个周期；每隔约10万年，地球公转轨道的偏心率变化一个周期。

最后的大冰期称为第四纪冰期，它开始于8万年前，1.8万年前达到顶峰。现在的阿拉斯加、加拿大和今天美国的北部都被一整块冰覆盖着，冰层的厚度将近1000米。在欧洲，冰层推进到了今天的汉堡和柏林。但在南半球，冰层的推进却缓慢得多。后来温度迅速回升，在大约1.2万年前冰层开始融化。最后一次大冰期就这样结束了。

大约在1.1万年前，地球刚脱离上一次的冰期却又忽然回到另一个冰期， 这就是著名的新仙女木冷期， 它大约持续了1000年，这是因为北大西洋深水输送带突然中断造成的。

在新仙女木冷期后的最初几个千年，地球的气候曾经很热。在9000至5000年前。地球的温度升高了几摄氏度，形成了所谓的“气候最适期” 。

在公元1400年至1500年，地球的温度又突然下降，历史上称为“小冰期” 。 在1434年至1435年，英国曾连续降雪40天。在1608年冬季，英国所有的牲畜都被冻死，整个康斯坦茨湖都结冰了。1789年冬， 几乎所有欧洲的河流都冻结了。只是在19世纪后半期冰川才开始后撤。