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地球——我们的蓝色星球——在我们的太阳系中是一个例外，因为它几乎四分之三的表面都被海洋所覆盖，但是为什么海洋存在于此呢？有趣的是，地球上的海洋来自外太空。当地球形成的时候，温度太高，水无法在地球上凝结。正如高山在“雪线”上方有雪白的山顶一样，随着高度增加，大气冷却使得积雪能够继续存在，同样，在离炽热的早期太阳很远的雪线上方也存在一定的冷却梯度。
只有在太阳系很远的地方，温度才能低到足以形成冰粒的程度，即火星和木星之间的小行星带。因此，地球上的海洋一定是外来的：许多人认为这是彗星或来自小行星带的富含水分的陨石撞击早期地球而产生的。
从那时起，这些外星水分子既没有被创造也没有被消灭！在随后的38亿年里（液态水的第一个证据来自格陵兰岛西南部发现的当代沉积物），我们的海洋被困在地球表面，并于此在两个循环系统内循环。
第一个循环，热带地区温暖的太阳致使部分海洋蒸发变成水蒸气（就像你看到的从沸腾的水壶或蒸汽机中冒出的水蒸气一样）形成云。水蒸气凝聚成水滴，形成了雨，降落到陆地上，流入小溪和江河，然后又涌回海洋。
第二个循环，少量水通过洋壳中的深海沟渗入地球内部。这些水通过火山或深海热液喷口迅速返回地面。
所以家里水龙头里流出来的水分子见证了地球历史的每分每秒，从自我繁殖的生命开始到多细胞生物的出现。很有可能，这些水分子曾在某一时刻穿过了恐龙的身体。
你可能正在用一只口渴的霸王龙喝下去，然后又尿出来的水泡茶！
水之所以如此特别，海洋之所以对生命如此重要，是因为它溶解物质的能力。在一杯水里放点盐，或者在茶里放点糖，这些晶体就会消失或溶解。这是因为水分子的微电性或“极性”吸引元素进入溶液。
一个水分子有两个氢原子和一个氧原子——
化学家把水分子化学式写作H 2 O。
一个氢原子带轻微正电荷，一个氧原子带轻微负电荷，但它比氢原子的电荷强。这意味着每个水分子都有一个正极和一个负极，这被称为“极性分子”。
如果水通过与二氧化碳之类的物质反应生成碳酸，变得有点酸之后会更容易溶解物质。当水循环把水从海洋带到云层，然后变成雨，最后落入河流，水与大气中的二氧化碳发生反应，变得有点酸性。结果，这些溶解了二氧化碳的雨水将土壤中的元素溶解（这被称为侵蚀或风化），并将它们带入河流，这些元素最终流入海洋。你见过红褐色的河流吗？因为水里溶解了从岩石中滤出的铁。
喝一口气泡水（这些气泡其实是二氧化碳），看看你能否尝到一点微酸的味道。这就是酸度。我的两个儿子都因此皱鼻。
海洋里汇聚了所有从陆地上溶解的元素（以及从深海海底热液喷口喷出的元素，比如壮观的海底黑色烟柱）。但是，只有水分子本身不断地回到云中——这些元素则被留了下来。有些元素在海洋中汇聚浓缩以至于它们又重新变成矿物质，并以沉积物的形式落到海底，尤其是石灰岩（碳酸钙）和燧石（二氧化硅），这一过程限制了它们在海洋中的浓度。
然而，与大多数元素不同的是——作为盐的两种成分——钠和氯元素只在特殊情况下偶尔从海洋中释放出来。例如，大约600万年前，地壳运动导致整个地中海与大西洋隔绝，留下了大量的盐沉积，整个地中海干涸成一个水坑。钠和氯缺乏连续的自然释放，以致海洋总是咸的。
水对陆地的风化作用是生命能够出现并留在地球上的原因：它充当了地球温度的自动调温器。风化的速度取决于地球的温度。因此，如果由于某种原因温度升高——例如，由于地球历史上来自太阳的光的增加，或者地球上大气层中的二氧化碳（使地球变暖的温室气体）增加了——然后陆地上的岩石溶解得更快。这就会导致包括碳在内的各种元素涌入海洋，进而加速沉积物的形成。这将额外的二氧化碳锁定在石灰岩中，从而使地球恢复到以前的状态，并阻止一切过热。
酸和碱在化学上是相反的。在酸中加入碱会中和酸，在碱中加入酸会中和碱。
酸是一种溶于水的化学物质。许多酸能溶解金属。弱酸尝起来有酸味，但强酸是危险的。
碱是一种化合物——化学物质混合体。强碱溶于水，能燃烧或腐蚀。
你认为风化作用是如何阻止地球完全冻结的？
虽然风化作用保持了有利于生命出现的温度，但我们不知道，也许永远都不知道地球上生命是从哪里起源的。（对你来说是一个挑战！）像伟大的博物学家达尔文所说的那样，在某个“温暖的小池塘”里，还是在海洋深处？无论是哪种，我们可以肯定一件事：那就是生命的起源和进化依赖于水。元素被牢牢地束缚在地壳的岩石中，但是海洋是所有这些可高度利用的岩石元素（和有机分子）的水状混合物，它们可以自由扩散和反应。这是生命起源的关键。
许多科学家认为，更深的海洋很可能为生命最初的萌芽提供了一个安全的避风港——早期地球的表面环境本来就更恶劣。在海底，有害的辐射被过滤掉了。海洋还能缓冲极端的温度，保护生命的发展，使其免受陨石的撞击和强烈火山喷发的影响。
从并不确定的大约27亿年前的生命起源说起，科学家们认为，几乎可以肯定，生命的前20亿年是在海洋中度过的，但是不可避免的环境促使生命变得越来越复杂。微生物日益成功地产生了更多的化学副产物（特别是大气中的氧气），其中大多数最初是有毒的。因此，为了更好地控制内部化学反应，简单的细胞被分隔开来（这些细胞被称为真核生物），并最终以许多不同的形式出现。
多细胞生物的出现与最壮观的生命发明——骨架生物的出现相吻合。在5.4亿年前的“寒武纪生命大爆发”时期，生命的岩石记录显示了从模模糊糊的印记到各种坚固而复杂的壳化石的变化，这些化石无疑是复杂的有机体形成的（事实上，达尔文误以为这次大爆发是生命的开端。）
科学家将已知的地球历史划分为若干地质时代，称为时代和时期。寒武纪时期大约从5.9亿年前持续到大约5.34亿年前。
地球上大量溶解在水中并聚集在海洋里的矿物质，使得产生像贝壳这样的硬物相对容易。就像有角的恐龙在暴龙日益凶猛的攻击下进化出更加精细的纹饰一样，这些最初的“生物矿物”也为它们提供了装甲保护、抵御力量、毒物和重要的捕食者。
骨骼——贝壳和骨头——为初踏陆地的生物提供了硬性支撑！
地球历史上，气候恒温器一直在酸度（二氧化碳）和碱度（海洋中溶解的离子）之间保持平衡。只要存在海洋，它们就始终呈弱碱性——这非常适合骨骼的形成。
但是我们——以及生活在地球上的我们的后代——面临着一个日益严重的问题。
世界人口不断增长，以及我们对化石燃料的渴求，正以前所未有的速度向海洋中添加二氧化碳，因而增加了海洋的酸性。再过100万年左右，地球上大陆的风化作用将充分加速，从而开始中和掉排放到海水中的大量二氧化碳。但这种风化作用是自然而缓慢的，因此在此期间，海洋的碱性会有所减弱，饱和程度有所降低。这个过程通常被称为海洋酸化。“海洋轻微去碱化”是一个更准确的描述，尽管不那么吸引眼球！
把大陆想成是一种治疗消化不良的药物或是海洋的“解酸剂”！
比如珊瑚礁这样易受影响的生物，将会越来越不容易成型。这将对整个海洋生态系统产生巨大的影响。除非生物能够适应——而且要快速适应！
一些科学家认为，我们应该通过“地球工程”来中和二氧化碳，从而干预全球变暖和酸化。其中可能包括控制土地风化，将更多的碱性元素释放到海洋中。
但我们真的应该在地球上开展另一个全球范围的实验吗？
你认为呢？
地球上仅一升水就含有大约3×10 25 个分子！但是一升水看起来并不像一堆粒子——它似乎是一种连续的物质，可以以固体、液体或气体的形式存在，这取决于温度和压力。温度加至足够热，水就会沸腾，变成水蒸气；温度降到足够低，它就会结成冰。
这是水的正常变化，我们很容易观察到这一现象。但是为什么这3×10 25 个分子都有相同的行为呢？没有反叛分子？
19世纪的奥地利物理学家路德维希·玻尔兹曼用数学方法解释了大量的分子如何使一种特定的行为模式成为可能。因为，尽管许多分子实际上完全是随机运动的（每个分子各自独立运动），但很可能其中个别分子会被遗忘，从而产生一种平均水平的整体行为。在一升水中，一小部分分子可能会随机地、短暂地偏离这一平均值，但这一小部分分子大到足以使我们所认为的水的正常行为发生显著变化的可能性是非常、非常小的。
但是，如果让水永远静止不动，那么最终将会发生较大的随机波动——例如，所有分子可能会在短时间内朝同一方向运动。发生这种情况的概率非常非常非常低，所以如果你把一升水装在水壶里，你不会觉得它会突然跳出来。但是，如果你永远把它放置在那里，那么这种波动最终会发生——而且会发生无数次。
宇宙始于138亿年前的大爆炸，并以越来越快的速度持续膨胀。
如果我们把同样的原理应用于宇宙，那么我们可以看到一个包含无数次所有可能的随机波动，并一直持续的宇宙。这意味着，我们如今这个宇宙的完美副本（毕竟是粒子的完美排列）最终会随机出现在其他地方。
我们宇宙的副本显然包括所有人类大脑的副本，还有他们所有的记忆！但是，由于创造所有这些随机的东西比仅形成一个独立运作的大脑要困难得多，所以这些随机的波动更有可能创造出连同他们的记忆在内的单一大脑，而且比创建全人类或整个地球的副本更频繁。
路德维希·玻尔兹曼，奥地利物理学家和哲学家，他对气体的工作原理很感兴趣。在他的整个工作生涯中，他遇到了一个问题——他认为原子和分子存在，并且他的许多工作都依赖于此，然而，当时有许多科学家认为原子和分子是无稽之谈。当玻尔兹曼建议他们将原子视为模型或图片时，他们压根儿不听。可怜的玻尔兹曼花了大量的时间捍卫自己的想法和提议，使之免受这些科学家的攻击。