生命的起源与演化1211.docx
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生命的起源与演化1211
公共选修课
现代物理概论
计科11103班叶志杰
学号：
201103323序号：
25
宇宙、地球、生命的起源与演化
通过现代物理概论课的学习，我大略地知道了我们今天的这个地球是怎么样形成的，它为什么会是今天呈现在我们面前的这个美好的世界。
在我很小很小的时候，我一直对这个世界充满了好奇和渴望，常常会思考为什么我们的世界是这个样子，为什么会诞生我们人类，为什么太阳每天会在我们头上早上从东边升起，晚上从西边落下，为什么在我们周围有千奇百怪的植物和动物，为什么我们人类会这样生存在地球上，为什么会有不同的国家、不同的人种、不同的语言、不同的观念………
今天，呈现在我们面前的世界是一个美好的景象，我们可以从各个视角感受到它的神奇和伟岸。
从地球的地表容貌上，让我感受到山岳的雄伟，充满活力的江河，浩瀚海洋的博大形象。
这一切展示着美丽大自然的雄伟与壮丽的气魄。
通过我们观赏山岳的气魄，欣赏江河的汹涌澎湃，浩瀚海洋的博大胸怀，从而感悟神奇的大自然。
生命犹如一条奔腾不息的长河，后浪追着前浪，浩浩荡荡地向前流动。
生物体依靠生殖繁衍延绵不息，形成了这种波澜壮阔的生命长河。
生命是种最为奇妙、最富魅力的自然现象。
在现在的地球上，生活着150多万种动物、40多万种植物和20多万种微生物，构成了一个蜂飞蝶舞、鸟语花香、山清水秀、绚凡多彩的生命世界，繁衍进化，生生不息。
从高山到平原，从沙漠到草原，从空中到江河湖海，从地表到地下，到处都有生命的踪迹。
这时，我们会思考着我们这个美好的世界是怎么形成的，为什么会有如此丰富多彩的生命展现在我们面前，生命是如何发展而来的，从而上推到我们的地球以及宇宙是怎么样形成的，它们发展的前因后果，这也就谈论到了宇宙、地球、生命的起源与演化的问题。
从古至今这个问题让很多人为解开这谜团而奋斗终身，众多的科学家们把他们的短暂一生都投入到研究这个问题中，他们前仆后继，一个一个地向全世界展现他们的最新研究成果，向我们展示宇宙的起源、地球和人类的诞生，以及他们的发展和演化，让我们更进一步地了解。
很多人一直到他们临死前呈现在他们的脑海的还是这个问题。
关于宇宙、地球、生命的起源与演化的问题，是现代科学尚未完全解决的重大问题，是人们关注和争议的焦点。
历史上对这个问题也存在着多种臆测和假说，并有很多争议，随着认识的不断深入和各种不同的证据的发现，人们对宇宙、地球、生命的起源与演化的问题有了更深入的研究。
随着人类社会科学的进步，我们探索的领域不断扩大。
其中，对生命起源的探索一刻也没有停止，人们都渴望了解：
在原始地球早期环境下，物质是如何实现由非生物到生物的跨越？
抑或，在地球形成早期，生命又是怎样来的呢？
然而，在46亿年前，当地球在宇宙中形成之初，地球不仅受到亿万颗慧和陨石撞击，而且用了大约1亿年的时间，才把高达数千摄氏度的温度降了下来。
那时的地球是一个无生命的荒凉沉寂的世界。
过了大约10亿年，地球上似乎才有了简单的蓝藻类微生物。
那么，地球上最初的生命是何时、何地又是如何诞生的呢？
那么什么是宇宙呢？
所谓宇宙（Universe），是指由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。
是一切空间和时间的综合。
一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。
宇宙根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约200亿年。
在中国古代中有不少谈论到宇宙的文章。
《文子·自然》：
“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。
”《尸子》：
“上下四方曰宇，往古来今曰宙。
“二字连用，始见于《庄子·齐物论》曰：
“旁日月，挟宇宙，为其吻合。
”
在我们多元化的汉语中，“宇”代表上下四方，即所有的空间，“宙”代表古往今来，即所有的时间，“宇”：
无限空间，“宙”：
无限时间。
所以“宇宙”这个词有“所有的时间和空间”的意思。
把“宇宙”的概念与时间和空间联系在一起，体现了我国古代人民的独特智慧。
“宇宙”一词，最早出自《庄子》这本书，“宇”代指的是一切的空间，包括上、中、下、前、后、左、右等一切方向，是无边无际的；“宙”代指的是一切的时间，包括过去、现在、未来等所有延续，是无始无终的。
什么是地球呢？
所谓地球，地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。
赤道半径为6378.2公里，其大小在太阳系的行星中排列第五位。
地球有大气层和磁场，表面的71%被水覆盖，其余部分是陆地，是一个蓝色星球。
地球是包括人类在内上百万种生物的家园，也是目前人类所知宇宙中唯一存在生命的天体。
地球已有45亿岁，有一颗天然行星月球围绕着地球以27.32天的周期旋转，而地球自西向东旋转，以近24小时的周期自转并且以一年的周期绕太阳公转。
地球这个名字来源于对大地形状的认识，最早可以追溯到古希腊学者亚里士多德从球体哲学上“完美性”和数学上的“均衡性”提出“地球”这个名称和概念。
西方人常称地球为盖亚，这个词有“大地之母”的意思。
地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是系中直径、质量和密度最大的类地行星。
住在地球上的人类又常称呼地球为世界。
什么是生命呢？
所谓生命，生命是泛指有机物和水构成的一个或多个细胞组成的一类具有稳定的物质和能量代谢现象（能够稳定地从外界获取物质和能量并将体内产生的废物和多余的热量排放到外界）、能回应刺激、能进行自我复制（繁殖）的半开放物质系统。
生命个体通常都要经历出生、成长和死亡。
生命种群则在一代代个体的更替中经过自然选择发生进化以适应环境。
病毒在有寄主可寄生的时候，会表现出生命现象；但在没有寄主可寄生的时候，不会表现生命现象，所以病毒是介于生命与无生命物质之间的一种奇妙的生物。
生命就是物质系统。
目前主要分为二大类：
一是无机生命如一粒光子、一台电脑、一颗星。
二是有机生命如细胞、动物、植物。
有机生命是地球这样的星体环境中所特有的，以水为载体组成的具有自行吐故纳新、精度复制、温和分裂等能力。
不可逆转但总是持续不停地重复着或延续着这些能力的物质系统，根据人类的约定俗成，有机生命简称为生命详见（出生时间与命运）。
一般人不难区分什么东西是有生命的，什么东西是没有说生命的。
但给生命下一个科学的定义却是千百年来一个困难的问题，至今没有完全解决。
这个问题直接关系这对人类自身的理解。
关于生命起源的几个假说：
1．特创论（或神造说）。
这一假说认为，现在地球上的各种生物都是由神创造出来的，生命是上带或神按照一定的目的，一次性地创造出来的。
这一假说极为简单地把生命的起源推到了一个不可知、也无法证明的上帝和神的身上，这是在有科学之前，由于人类的愚昧无知而提出的。
这一假说把生命起源的问题，划归神学的范围，因而是极不科学的。
2．自生论（或自然发生说）。
这一假说是很多人根据一些错误的观察而提出的，认为生命是自然而然地由非生命物质产生的，而且是从非生命物质中突然产生出来。
例如，中国古代有“腐革化萤”、“朽木化蝉”、“白石化羊”等说法；希腊有“泥土变鱼”的传说；17世纪欧洲有“腐肉生蛆”的说法等。
这一假说本来出自原始社会人类的自然观，认为生命来自非生命物质，具有朴素的唯物主义因素，但因为是观察粗糙、错误而得出的结论，所以这一假说实际上又否认了生物与非生物之间的转化条件，因而否认了生物与非生物之间的界限。
3．生源论（或生生说）。
法国微生物学家巴斯德用一系列实验证明了，生命是不可能自然发生的，生命只能由同类生物通过繁殖而产生。
这一假说虽然证明了“自生论”是错误的，但又否认了非生物转化为生物的可能性，从而否认了生物与非生物之间的联系。
按这一假说的看法，生命不能自然发生，只能以繁殖的方式产生，那么地球上最初的生命又是怎样产生的呢？
这一假说是无法解释的。
4．宇宙生命论（或泛生说）。
这一假说提倡“一切生命来自生命”的观点，认为地球上最初的生命来自宇宙间的其他星球，即“地上生命，天外飞来”。
这一假说认为，宇宙太空中的“生命胚种”可以随着陨石或其他途径跌落在地球表面，即成为最初的生命起点。
现代科学研究表明，在已发现的星球上，自然状况下是没有保存生命的条件的，因为没有氧气，温度接近绝对零度，又充满具有强大杀伤力的紫外线、X射线和宇宙射线等，因此任何“生命胚体”是不可能保存的。
这个假说实际上把生命起源的问题推到了无边无际的宇宙中去了，同时这个假说对于“宇宙中的生命又是怎样起源”的问题，仍是无法解释的。
5.新自生论（或化学进化说）。
这个假说也主张生命是由非生命物质产生的，但与“自生论”不同，认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的，是宇宙进化到某一阶段的产物，不是现在条件下由非生命物质产生的。
近几十年来，随着现代科学技术的发展，对于生命起源的化学进化问题，从天文学、地质学、物理学、化学、生物学、古生物学、古生物化学等多学科，进行了综合研究，取得了很大进展。
这一假说提出：
在几十亿年的漫长岁月中，地球上由没有生命的无机物逐步发展成今天的生命世界。
这一化学进化的说法，已经为广大的学者所接受、所承认。
那么宇宙、地球、生命之间有什么联系和内在的关联呢？
它们是怎么起源和演化的呢？
宇宙、地球、生命的起源与演化有怎么样造就了今天我们这个世界呢？
目前学术界影响较大的“大爆炸宇宙论”是1927年由比利时数学家勒梅特提出的，他认为最初宇宙的物质集中在一个超原子的“宇宙蛋”里，在一次无与伦比的大爆炸中分裂成无数碎片，形成了今天的宇宙。
1948年，俄裔美籍物理学家伽莫夫等人，又详细勾画出宇宙由一个致密炽热的奇点于150亿年前一次大爆炸后，经一系列元素演化到最后形成星球、星系的整个膨胀演化过程的图像。
但是该理论存在许多使人迷惑之处。
宏观宇宙是相对无限延伸的。
“大爆炸宇宙论”关于宇宙当初仅仅是一个点，而它周围却是一片空白，即人类至今还不能确定范围也无法计算质量的宇宙压缩在一个极小空间内的假设，只是一种臆测。
况且从能量与质量的正比关系考虑，一个小点无缘无故地突然爆炸成浩瀚宇宙的能量从何而来呢？
1929年，美国天文学家哈勃提出了星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，他通过对星系光谱的研究，发现星系的运动有如下特点：
所有星系都在远离我们而去（星系都在互相远离的宇宙膨胀说）；星系离我们越远，它的退行速度越快；星系之间的距离在不断扩大。
哈勃定律只是说明了距离地球越远的星系运动速度越快--星系红移量与星系距离呈正比关系。
但他没能发现很重要的另一点--星系红移量与星系质量也呈正比关系。
宇宙中星系间距离非常非常遥远，光线传播因空间物质的吸收、阻挡会逐渐减弱，那些运动速度越快的星系就是质量越大的星系。
质量大，能量辐射就强，因此我们观察到的红移量极大的星系，当然是质量极大的星系。
这就是被称作“类星体”的遥远星系因质量巨大而红移量巨大的原因。
另外那些质量小、能量辐射弱的星系（除极少数距银河系很近的星系，如大、小麦哲伦星系外）则很难观察到，于是我们现在看到的星系大多呈红移。
而银河系内的恒星由于距地球近，大小恒星都能看到，所以恒星的红移紫移数量大致相等。
宇宙起源的问题有点像这个古老的问题：
是先有鸡呢，还是先有蛋。
换句话说，就是何物创生宇宙，又是何物创生该物呢？
也许宇宙，或者创生它的东西已经存在了无限久的时间，并不需要被创生。
直到不久之前，科学家们还一直试图回避这样的问题，觉得它们与其说是属于科学，不如说是属于形而上学或宗教的问题，然而，人们在过去几年发现，科学定律甚至在宇宙的开端也是成立的。
在那种情形下，宇宙可以是自足的，并由科学定律所完全确定。
关于宇宙是否并如何启始的争论贯穿了整个记载的历史。
基本上存在两个思想学派。
许多早期的传统，以及犹太教、基督教和伊斯兰教认为宇宙是相当近的过去创生的。
（十七世纪时邬谢尔主教算出宇宙诞生的日期是公元前4004年，这个数目是由把在旧约圣经中人物的年龄加起来而得到的。
）承认人类在文化和技术上的明显进化，是近代出现的支持上述思想的一个事实。
我们记得那种业绩的首创者或者这种技术的发展者。
可以如此这般地进行论证，即我们不可能存在了那许久；因为否则的话，我们应比目前更加先进才对。
事实上，圣经的创世日期和上次冰河期结束相差不多，而这似乎正是现代人类首次出现的时候。
另一方面，还有诸如希腊哲学家亚里斯多德的一些人，他们不喜欢宇宙有个开端的思想。
他们觉得这意味着神意的干涉。
他们宁愿相信宇宙已经存在了并将继续存在无限久。
某种不朽的东西比某种必须被创生的东西更加完美。
他们对上述有关人类进步的诘难的回答是：
周期性洪水或者其他自然灾难重复地使人类回到起始状态。
宇宙发展的历程：
1.宇宙在根本上随时间不变
两种学派都认为，宇宙在根本上随时间不变。
它要么以现在形式创生，要么以今天的样子维持了无限久。
这是一种自然的信念，由于人类生命——整个有记载的历史是如此之短暂，宇宙在此期间从未显著地改变过。
在一个稳定不变的宇宙的框架中，它是否已经存在了无限久或者是在有限久的过去诞生的问题，实在是一种形而上学或宗教的问题：
任何一种理论都对此作解释。
1781年哲学家伊曼努尔·康德写了一部里程碑式的，也是非常模糊的著作《纯粹理性批判》。
他在这部著作中得出结论，存在同样有效的论证分别用以支持宇宙有一个开端或者宇宙没有开端的信仰。
正如他的书名所提示的，他是简单地基于推理得出结论，换句话说，就是根本不管宇宙的观测。
毕竟也是，在一个不变的宇宙中，有什么可供观测的呢？
2.宇宙是随时间变化的
然而在十九世纪，证据开始逐渐积累起来，它表明地球戏及宇宙拭其他部分事实上是随时间而变化的。
地学家们意识到岩石以及其中的化石的形成需要花费几亿甚至几十亿年的时间。
这比创生论者计算的地球年龄长得太多了。
由德国物理学家路德维希·破尔兹曼提出的所谓热力学第二定律还提供了进一步的证据，宇宙中的无序度的总量（它是由称为熵的量所测量的）总是随时间而增加，正如有关人类进步的论证，它暗示只能运行了有限的时间，否则的话，它现在应已退化到一种完全无序的状态，在这种状态下万物都牌相同的温度下。
3.万有引力
稳恒宇宙思想所遭遇到的另外困难是，根据牛顿的引力定律，宇宙中的每一颗恒星必须相互吸引。
如果是这样的话，它们怎么能维持相互间恒定距离，并且静止地停在那里呢？
牛顿晓得这个问题。
在一封致当时一位主要哲学家里查德·本特里的信中，他同意这样的观点，即有限的一群恒星不可能静止不动，它们全部会落某个中心点。
然而，他论断道，一个无限的恒星集合不会落到一起，由于不存在任何可供它们落去的中心点。
这种论证是人们在谈论无限系统时会遭遇到的陷阱的一个例子。
用不同的方法将从宇宙的其余的无限数目的恒星作用到每颗恒星的力加起来，会对恒星是否维持恒常距离给出不同的答案。
我们现在知道，其正确的步骤是考虑恒星的有限区域，然后加上在该区域之外大致均匀分布的更多恒星。
恒星的有限区域会落到一起，而按照牛顿定律，在该区域外加上更多的恒星不能阻止其坍缩。
这样，一个恒星的无限集合不能处于静止不动的状态。
如果它们在某一时刻不在作相对运动，它们之间的吸引力会引起它们开始朝相互方向落去。
另一种情形是，它们可能正在相互离开，而引力使这种退行速度降低,这是一种现在受到普遍怀疑的宇宙学理论。
该理论认为在存在的星系之间的膨胀空间中新物质会产生出来。
若干世纪以来，很多科学家认为宇宙除去一些细微部分外，基本没有什么变化。
宇宙不需要一个开端或结束。
即使是在发现宇宙正在膨胀之后，这种想法也没有被放弃。
托马斯.戈尔德（ThomasGold），赫尔曼.邦迪（HermanBond）及弗雷德.霍伊尔（FredHoyle）于40年代后期提出，物质正以恰当的速度不断创生着，这一创生速度刚好与因膨胀而使物质变稀的效果相平衡，从而使宇宙中的物质密度维持不变。
这种状态从无限久远的过去一直存在至今，并将永远地继续下去。
宇宙在任何时候，平均来说始终保持相同的状态。
稳态理论所要求的创生速率很小，每100亿年中，在一立方米的体积内，大约创生1个原子。
稳态理论的优点之一是它的明确性。
它非常肯定地预言宇宙应该是什么样子的。
也正因如此，它很容易遭受观测事实的质疑或反驳。
当宇宙背景辐射被发现后，这一理论基本上已被否定。
大爆炸理论空前成功地解释了我们现在的宇宙及其特性，特别是在有关宇宙膨胀、微波背景辐射及各种轻元素的不同丰度等方面，而几乎所有的通常意义上的物质都是由这些轻元素组成的。
始自大爆炸的宇宙将面临三种不同的命运：
一个封闭的宇宙将由于自身引力作用而最终走向塌缩，开放的宇宙将永远膨胀下去，平直宇宙则介于二者之间，它也会永远膨胀下去，膨胀速度不断减慢，但永远不会达到静止。
最后的结局从宇宙开始就已决定了。
它取决于宇宙的总体密度，一个被宇宙学家称之为Ω的值。
平直宇宙，处于准确的平衡状态，其Ω值被定义为1。
如果Ω大于1，哪怕仅超过一点点，宇宙就会拥有足够的质量也可以说是能量，从而靠其自身引力阻止膨胀的趋势，把所有的物质拣回到一个难以想象的奇点，如果Ω小于1，宇宙正以快与其"逃逸速度"的速度在膨胀，且会继续膨胀下去。
我们到目前还没有完全确定哪一种可能性是正确的。
但一个最终判决正在到来，基于近来几种方式的天文观测表明Ω在0.2至0.3之间。
这么低的值的可能性很大。
许多理论学家倾向于Ω等于1。
但不论观测还是理论都没有得出过大于1的结论。
如果Ω小于或等于1，那么宇宙将回存活足够长的时间以允许许多有趣的事件发生。
封闭的宇宙则不会让所有激动人心的事件全部发生。
在这篇文章中，我们暂且认为宇宙会永远膨胀，并可以持续到无穷的时间。
对于宇宙的极早期，我们知之甚少，虽然如此，现代物理还是把答案归咎于大爆炸。
大爆炸宇宙学模型：
1948年，伽莫夫等在美国《物理评论》杂志上发表了关于大爆炸宇宙学模型的文章：
提出宇宙是由甚早期温度极高且密度极大，体积极小的物质迅速膨胀形成的，这是一个由热到冷、由密到稀，不断膨胀的过程，尤如一次规模极其巨大的超级大爆炸．
根据这一学说，在宇宙的最早期，即距今大约150亿年前，今天所观测到的全部物质世界统统都集中在一个很小的范围内，温度极高，密度极大．大爆炸开始后0.01秒，宇宙的温度约为1000亿摄氏度，其物质的主要成分为轻粒子（如光子、电子或中微子），而质子和中子只占十亿分之一．所有这些粒子都处于热平衡状态．由于整个体系在快速膨胀，因此温度很快下降．大爆炸后0.1秒，温度下降到300亿摄氏度，中子与质子之比从原来的1下降到0．61．1秒钟后，温度已下降到100亿摄氏度．随着密度的减小，中微子不再处于热平衡状态，开始向外逃逸．电子棗正电子对开始发生湮没反应，中子与质子之比进一步下降到0.3．但这时温度还太高，核子仍不足以把中子和质子束缚在一起．大爆炸后13.8秒，宇宙温度下降到30亿摄氏度．这时质子和中子已可形成像氘、氦那样稳定的原子核．化学元素从这时候开始形成。
35分钟后，宇宙温度进一步下降到3亿摄氏度，核形成停止了．氦和自由质子的质量之比大致保持在0.22～0.28这一范围内．由于温度还很高，质子仍不能和电子结合起来形成中性原子。
中性原子大约是在大爆炸发生后30万年才开始形成的，这时的温度已降到3000摄氏度，化学结合作用已足以将绝大部分自由电子束缚在中性原子中．到这一阶段，宇宙的主要成份是气态物质，随着温度的进一步降低，它们慢慢地凝聚成密度较高的气体云，到109年后，进一步形成各种星系，1010年形成恒星系统．这些恒星系统又历了漫长的演化，才形成了我们今天所看到的宇宙。
大爆炸宇宙学模型发展至今，特别是关于轻元素丰度的解释和微波背景辐射的测量，说明大爆炸宇宙学模型正在走向成熟．但这并不能说明该理论无可挑剔．相反，大爆炸经理论存在诸多包括视界问题、平坦性问题（现已被暴涨理论所解释）、奇性问题、磁单极子问题、重子不对称问题、暗物质问题和宇宙常数等困难，这些有待于进一步研究．相信对这些问题的不断解决，必将进一步完善大爆炸宇宙学模型。
理论物理学家已经提出了一些看似可行的观点来解释宇宙的开始。
一般认为存在许多次大爆炸，而非一次，不断地从以前形成的时空中产生出来，每次大爆炸，宇宙都迅速涨大，并从产生它的母体中分离，这个新的宇宙与其它宇宙相互隔离并且是以其自有的方式演化。
对于我们存在的这个宇宙，对数时间轴有一个确切的始点：
10E-44秒，这个时间称为普朗克时间，被认为是时间的量子单位，不能把时间划分得比这儿再小了，正如一种基本粒子电子不能再分割成更小的成分一样。
它从生它的母体中分离，这个新的宇宙与其它宇宙相互隔离并且是以其自有的方式演化，对于我们存在的这个宇宙，对数时间轴有一个确切的始点：
10E-44秒，这个时间称为普朗克时间，被认为是时间的量子单位，不能把时间划分得比这儿再小了，正如一种基本粒子电子不能再分割成更小的成分一样。
根据现有理论，时间轴上下一个重要的事件于发生于10E-7量级之后，即10E-37秒的时候，在此时新生的宇宙具有难以置信的高温和密度。
超高能量的量子场使空间以很大的加速度在膨胀。
与此同时，产生了非常小的密度起伏，否则这个微小寂寞的宇宙将充满光滑又毫无特征的能量场。
这些微小的变化随空间的膨胀而保留了下来。
他们以后便成为了我们现在所看到的星系、星系团和大尺度结构的种子。
在10E-32秒的时候，这样的暴涨停止了，随后宇宙膨胀的步子温和多了。
这里要提醒大家注意的是：
暴胀理论预言的宇宙Ω0等于1，至少也是理论的最简单情况，物理学家正设法使这种理论能产生出开放的宇宙来。
关于太阳系的起源的学说已有40多种。
本世纪初期迅速流行起来的灾变说，是对康德－拉普拉斯星云说的挑战；本世纪中期兴起的新的星云说，是在康德－拉普拉斯学说基础上建立起来的更加完善的解释太阳系起源的学说。
人们对地球和太阳系起源的认识也是在这种
曲折的发展过程中得以深化的原因。
地球起源问题自18世纪中叶以来同样存在多种学说。
目前较流行的看法是，大约在46亿年前，从太阳星云中开始分化出原始地球，温度较低，轻重元素浑然一体，并无分层结构。
原始地球一旦形成，有利于继续吸积太阳星云物质使体积和质量不断增大，同时因重力分异和放射性元素蜕变而增加温度。
当原始地球内部物质增温达到熔融状态时，比重大的亲铁元素加速向地心下沉，成为铁镍地核，比重小的亲石元素上浮组成地幔和地壳，更轻的液态气
态成分，通过火山喷发溢出地表形成原始的水圈和大气圈。
从此，行星地球开始了不同圈层之间相互作用以及频繁发生物质-能量交换的演化历史。
形成原始地球的物质主要是上述星云盘的原始物质，其组成主要是氢和氦，它们约占总质量的98％。
此外，还有固体尘埃和太阳早期收缩演化阶段抛出的物质。
在地球的形成过程中，由于物质的分化作用，不断有轻物质随氢和氦等挥发性物质分离出来，并被太阳光压和太阳抛出的物质带到太阳系的外部，因此，只有重物质或土物质凝聚起来逐渐形成了原始的地球，并演化为今天的地球。
水星、金星和火星与地球一样，由于距离太阳较近，可能有类似的形成方式，它们保留了较多的重物质；而木星、土星等外行星，由于离太阳较远，至今还保留着较多的轻物质。
关于形成原始地球的方式，尽管还存在很大的推测性，但大部分研究者的看法与戴文赛先生的结论一致，即在上述星云盘形成之后，由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星，地球亦就在其中诞生了。
根据估计，地球的形成所需时间约为1千万年至1亿年，离太阳较近的行星（类地行星），形成时间较短，离太阳越远的行星，形成时间越长，甚至可达数亿年。
至于原始的地球到底是高温的还是低温的，科学家们也有不同的说法。
从古老的地球起源学说出发，大多数人曾相信地球起初是一个熔融体，经过几十亿年的地质演化历程，至今地球仍保持着它的热量。
现代研究的结果比较倾向地球低温起源的学说。
地球的早期状态究竟是高温的还是低温的，目前还存在着争论。
然而无论是高温起源说还是低温起源说，地球总体上经历了一个由热变冷的阶段，由于地球内部又含有热源，因此这种变冷过程是极其缓
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