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生命是地球上最美好的事物，也是物质存在最复杂的方式。生物能够生长、繁殖，主动地对外界环境的变化做出反应，并且有自我保护的机能。作为地球上生命的最高形式，人类还发展出了思维和丰富的精神生活。
生命现象的复杂和巧妙使得人想知道生命是如何产生的。在现代科学出现之前，几乎所有的民族都认为生命是上帝或者神仙造的。这种想法也很自然：连一个简单的器具（例如古代人烧制的陶器）都需要有智慧的人来创造，那么比陶罐复杂亿万倍的生命还能“自然”形成吗？
近代和现代科学的出现给生命的产生提供了另一个解释。生物体也是由和组成无机物同样的化学元素构成的。构成人体的主要化学元素氢、氧、氮、硫、磷、钾、钠、钙、镁就可以在自然界的非生命物质中找到（例如水、空气中的氮气、硫化氢、磷酸钙、氯化钠等）。如果这些元素的原子用更复杂的方式彼此连接，就可以形成生物体所需要的复杂分子，在适当的条件下，这些分子就可以形成最初的生命。经过亿万年的竞争和进化，低级生物可以逐渐演变为高级生物，最终进化成为人类。
问题是，这些过程发生的概率有多大？到目前为止，生命还只有在地球上才找得到。太阳系中其他的任何行星或者卫星，都还没有生命的迹象被发现。对太空的无线电波的监测也没有发现任何智慧生物发来的信号。生命到底是地球上发生的一次偶然事件，在这个宇宙中绝无仅有，还是带有普遍性？这是人类目前下大力气去探索和研究的问题。
如果我们把眼光放到整个宇宙的进化历史，生命现象的出现真的是要靠幸运才能发生的事件。从宇宙大爆炸到生命出现，需要“过五关斩六将”。只要有一步情形不同，生命也无从产生。从这个意义上讲，生命在我们这个宇宙中的出现是偶然的。
在形成我们的宇宙的那场大爆炸发生后，最初形成的化学元素只有氢（约占3/4）和氦（约占1/4）。这些物质叫做常规物质，只占我们宇宙组成的约4％，其余的约29％是暗物质（和常规物质极少相互作用，因而难以用仪器测到的物质，它们的存在是从星系的团聚需要推断出来的），大约67％是暗能量（使宇宙加速膨胀的能量）。如果宇宙就停留在这个状态，生命就无从产生。生命需要更重的元素。
幸运的是，在大爆炸后，宇宙中物质的分布不是完全均匀的。这可以从宇宙中最初的光所留下来的3K背景微波辐射得到证实。密度稍大的区域会吸引周围的物质向自己靠拢，使这些区域的物质密度越来越大，最后导致星球的诞生。
但是如果这样形成的星球只是物质密度极大的气团，没有其他的事情发生，宇宙中的常规物质也继续是氢和氦，也不会有生命形成。幸运的是，星球内部极高的温度和压力使得氢原子中的电子脱离原子核，并且使得原子核彼此靠近。当原子核之间的距离到了强作用力（使质子和中子结合到一起的近距离作用力）起作用的范围内时，强作用力开始发挥作用，轻元素的原子核之间可以聚合，形成更重的元素。这就是核聚变。核聚变能够进行到什么程度要看星球的质量有多大。原子核越大，正电荷越多，互相排斥的力量越大，彼此靠近就越困难，就需要更高的温度和压力。所以越大的星球，核聚变进行的程度越高。
太阳中的核聚变反应，只能生成氦，反应就停止了。所以太阳只能给我们提供光和热，在生成新元素上毫无贡献。组成我们身体的化学元素是过去更大的星球所产生的。
当星球的质量大于3个太阳质量时，核聚变反应可以继续进行，每次增加一个α粒子（氦的原子核）。这样，氦（原子量4，后同）可以继续燃烧，生成铍（8）和碳（12）。这个过程叫做α过程。
当星球的质量大于8个太阳质量时，α过程还可以继续进行，碳可以燃烧，生成氧（16）、氖（20）、镁（24）、硅（28）。
当星球的质量大于11个太阳质量时，硅还可以再燃烧，生成硫（32）、氩（36）、钙（40）、钛（44）、铬（48）、铁（52）、镍（56）。所以大质量的星球就是太上老君的“炼丹炉”，在那里生产各种化学元素。没有这些“炼丹炉”，组成我们身体的化学元素（氢除外）就无法形成，也就没有我们。这些大质量，现在已经死亡的星球才是我们真正的祖宗。
所有这些反应都是释能反应，所以恒星能够发光、发热。但是要形成比镍重的元素，就需要吸收能量（所以重元素的裂变能够释放能量，核电站就是利用重元素如铀和钚的裂变来释放能量的）。这是星球内部的环境无法做到的。但是超新星爆发时的剧烈条件可以形成各种重元素，所以地球上的重元素一定来自超新星爆发。我们身体所需要的铜、锌、硒、碘等比较重的元素就是在这个过程里形成的，这些星球也可以算做我们的祖宗。
热核反应是在星球的内核中进行的（那里的温度和压力最高），外层的氢并不参与反应。星球死亡时，喷洒到太空中的物质主要还是氢，再加上那些较重的元素。这些物质又可以团聚，形成新的星球。我们的太阳就是第二代或者第三代星球。
但是只有各种化学元素还不足以形成生命。如果各种元素的原子互不相干，每个原子中的电子只围绕自己的原子核转动，这个世界就只由原子组成，没有分子，更不会有生命。幸运的是，不同原子的外层电子轨道之间可以相互重叠，电子可以围绕两个原子核转动，或者从一个原子转移到另一个原子，使得原子可以形成分子，也使得生命的出现成为可能。现在的问题就是，不同元素的原子之间，能够在自然条件下生成组成生命的复杂分子吗？
科学研究表明，在太空环境中有大量的星际尘埃。它们拥有巨大的表面积，上面可以吸附水、氢、氨、甲烷等分子。在高能射线的照射下，再加上矿物表面的催化作用，就可以形成各种有机物。美国的“星际尘埃使命”（stardust mission）所收集到的星际尘埃，就含有芳香化合物（由碳原子和氢原子组成的环状化合物）和脂肪类化合物（由碳原子连成的长链，上面再连上氢原子），以及甲基和羰基这样的含碳功能基团。
1969年9月28日降落于澳大利亚墨其森地方的墨其森陨石（Murchison meteorite）重100多千克，陨石中含有15种氨基酸，包括组成蛋白质的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸。在从陨石中取样时最容易被污染的丝氨酸和苏氨酸反而没有被测出，说明那15种氨基酸的确来自太空。而且这些氨基酸是消旋（没有旋光性）的，即两种镜面对称的分子都有，说明它们是非生物来源的。除氨基酸以外，墨其森陨石还含有嘌呤和嘧啶，即地球上生物的遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）的组成部分。该陨石还含有大量芳香型（环状）碳氢化合物、直链型碳氢化合物、醇类化合物、羧酸（含有羧基的碳氢化合物）。
宇宙中还存在大量的甲酰胺（formamide）。它在矿物质存在时加热，就可以形成组成核酸的4种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶）。科学家还在距离地球400光年的原始恒星IRAS 16293-2422周围探测到了羟基乙醛（glycolaldehyde）。这是一种糖类物质，可以由两分子的甲醛结合而生成。羟基乙醛又可以在两个缬氨酸组成的二肽的催化下变成四碳糖和五碳糖，例如核糖。这样，组成蛋白质和DNA的基本“建筑材料”都可以在太空中生成。
科学家在实验室中模拟太空中的情形，也得到了类似的结果。例如1953年，美国科学家米勒（Stanley Lloyd Miller，1930—2007）在无氧环境中混合甲烷、氨、氢和水。他先将水烧开，再对这个混合物进行放电，以模拟闪电。一个星期后，水变成了黄绿色。米勒用纸层析的方法，检测到有氨基酸形成，例如甘氨酸、丙氨酸和天冬氨酸。1972年，米勒重复了他在1953年做的实验，但是用更灵敏的方法（例如离子交换层析、气相层析加质谱分析）来检查实验产物。结果他发现了33种氨基酸，其中10种是生物体所需要的。
1964年，美国科学家福克斯（Sidney Walter Fox，1912—1998）用了和米勒不同的方法来模拟地球早期的情况。他把甲烷和氨的混合物气体穿过加热到1000℃的沙子，以模拟火山熔岩，再把气体吸收在冷冻的液态氨中，结果生成了能构成蛋白质中的12种氨基酸，包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸。
这些事实都说明，生命所需要的有机分子可以在星际空间自然形成。这是又一个幸运。其中碳元素成为所有这些复杂分子的骨架。在地球上的94种天然元素中，只有碳原子能够彼此相连，形成长链或者环状化合物，而且上面还能够连接氢原子和各种功能基团。所以地球上的生命是以碳元素为基础的。
有了这些分子，生命活动还需要液态的介质，分子才能够在其中运动并且相互作用。而水就是生命最好的介质。幸运的是，水在宇宙中广泛存在。这也没有什么奇怪的。由于氢是宇宙中最丰富的元素，氧元素形成并且被喷洒到太空以后，自然会形成大量的水（同时氮和氢会生成氨，碳和氢会生成甲烷，这些都是形成生命前体物质所需要的分子）。在我们的太阳系中，除了地球外，木卫二（Europa）和土卫六（Titan）上也有大量的水。现在已经变得干燥的火星，上面也曾经有过大量的水。即使是没有空气的月球，在太阳晒不到的阴影处也有水。彗星也含有大量的水。这些水也为生命的产生创造了条件。
当然液态水不是在什么地方都能存在的。离恒星远了，行星（或者卫星）上的温度太低，液态水就不会存在。像天王星和海王星上就不会有液态水存在，科学家也不会到那里去寻找生命。离恒星太近，表面温度过高（例如水星的表面温度可以融化铅），液态水也不可能存在，那里也不可能有生命。只有离恒星不远不近的区域内，液态水能够在行星和卫星的表面存在，生命才有能够产生和发展的可能。这个有液态水的区域就叫做宜居带（habitable zone）。宜居带的位置根据恒星的光照强度而变化。恒星的光照越强，宜居带离恒星越远，但是几乎所有的恒星都有宜居带，问题是宜居带内有没有行星。据估计，银河系的恒星中，大约有1/5的恒星在其宜居带之内有行星。
在这一节中，我们用了五个“幸运”（物质分布不均导致星球形成、核聚变反应从氢和氦生成更重的化学元素、原子可以形成分子、生命所需要的分子可以在太空中自然形成、水的广泛存在）。少了其中任何一个，生命都不可能发生。从这个意义上讲，生命在我们的宇宙中出现是偶然的，因为宇宙的演化本来可以用另外一种方式进行。
但是这样的事件毕竟在我们的宇宙中发生了！而且构成生物体的有机物在太空中广泛存在，生命需要的水也在太空中广泛存在。不仅如此，光是我们的银河系就有1000亿～2000亿颗恒星，我们宇宙的可见部分又含有数千亿个星系。在这么大的基数面前，很难再假设生命现象只是发生于地球上的偶然事件。生命在其他星球上出现几乎是必然的。