研究人类起源的实物根据是化石。什么是化石？它们的年代是怎样测定的？化石来自地下，地球的表面分成上下的许多层次，它们又是怎样的关系？地质时代是怎样划分的？生物是怎样分类和命名的？生产工具是怎样产生和发展的？这些都是在研究人类起源时必须涉及到的问题。从这些问题出发，在本书里，我们将先去追问生命的可能，即生命的起源。再按这个脉络去探获人类的起源，亦即人类是如何在地球生命序列之中出现并占据了它所应该占据的位置。
1.化石：作为生命的留存
化石是过去生物的遗骸或遗留下来的印迹。但是只有极少量的生物能成为化石而保存下来。
一个生物死后，由于物理、化学和生物诸因素的共同作用而迅速消失。只有当机体被埋藏在一种使这些因素不起作用的介质中时，才能被保存下来。通常是埋藏在河流或湖泊的淤泥里，洞穴的沉积里、泥炭里、沥青里，更为稀少的情况是埋在火山爆发而落下的灰烬里，机体在被埋藏时可能已经部分改变或消失。大多数人类化石是由于河流或湖泊里水的作用而保存在沉积里或洞穴中，只有少数是偶尔由人们有意识埋葬而形成的。
生活在水边或靠近水边的机体被埋藏和保存下来的机会较多。人类需要喝大量的水，常居住在水边，死后有时能成为化石。在人类进化过程中，早期不居住在洞穴里，但是常常由于水流的作用，使死在洞穴附近的动物或人冲进洞穴成为化石。较晚时期，人类经常居住在洞穴里，因此常常可以在洞穴沉积中找到人类化石。古猿生活在森林中，一般离水流很远，热带森林的条件如酸性的土壤等使尸体迅速分解，因而化石很少。
机体上的一些硬组织（如骨和牙）主要是由无机物构成，比较容易保存，而大部主要由有机物构成的软组织则很难长期保存。机体被埋藏时，土壤中的无机物（如硅、碳酸钙、磷酸钙等）能替代有机质，也能代替骨和牙中的无机物，通常是组织中的无机物越多，则越容易保存下来。牙齿的成分90%以上是无机物，所以是最常见的化石。较硬的骨（如头骨）比较软的骨（如肋骨）容易保存下来。
化石保存的状态常与机体的骨骼被掩埋前的情况有关。埋藏学就是研究化石形成过程的。如尸体被动物吃过，只留下一部分被埋藏起来；又如骨骼在形成化石前被流水冲散，则较轻、较松的骨会与较重较密的骨分开；又如骨在石化前可被动物践踏或弄破，或者被炎热的太阳暴晒而干裂。
硬组织通常容易被保存，但也有其他的可能。在某种化学条件下（如酸性的介质），骨质的无机物可被溶解掉，而软的有机物却得到保存，这样使骨发生弹性的变形——弯曲和扭转。另一种可能是原先的骨消失了，而其空间为矿物质填充而成为化石模子。
石化过程依赖于当地的条件，其速度在不同的地点可以有很大的不同。在一个地区，石化可在几千年内发生；而在另一个地区可能要几百万年，因此，化石的年代不能单凭石化程度来确定。
石化过程还依赖于埋藏的条件，因而化石并不是过去某种生物的随机抽样。对化石及其外界环境进行分析时，必须记住石化时的条件。
化石总是有限的，稀少的，局部的，而且通常都是不完整的。
2.年代测定：为物化的生命编年
确定化石的年代，以便知道该化石所代表的生物生存的年代，这是非常重要的。各阶段人类化石的形态，都有一定的重叠，仅仅根据骨骸的某些部分如上、下颌骨和牙齿、肢骨等，而不知道它们的年代，有时是难于确定其分类地位的。
测定年代的方法，一般可分为两类，即绝对年代测定法和相对年代测定法。
（1）绝对年代测定法
绝对年代的测定，是根据沉积或火山岩在形成后其中化学元素自然放射性的衰变而计算的。沉积岩中的某些元素含有不稳定的同位素，在发生自然的放射性衰变时，它们的原子有规则地分解成为其他的元素，如钾40逐渐衰变成氩40，铀235衰变成铅207，碳14衰变成氮14等等。
衰变的速度不受外界因素如压力、温度或时间推移的影响。经过一定的时间，原先的原子只留下一半了。这个时间叫“半衰期”，放射的量也只有一半了。这留下的一半经过一定的时间，又去掉一半，只留下原先的1/4，再过一定的时间，再去掉一半，留下原先的1/8，如此等等。如果确定这块岩石样品中剩余的不稳定的同位素的量，再确定衰变产生的元素的量，得出它们的比例，这样根据已知的半衰期年代，便可计算出它的绝对年代。
这些间接的绝对年代测定的准确性，也有赖于标本与沉积年代的关系；如果年代测定还有赖于与其他沉积的相关，则其可靠性又差了一段。总之，绝对年代测定法虽然给人们一个年代的数目，但不要忘记，这只是一种估计，并不是准确数目。
（2）相对年代测定法
相对年代是使化石年代与其他东西的年代发生联系，如与其他化石、旧石器文化或地质事件相联系，从而来确定化石的年代。在不能使用绝对年代测定法时，使用相对年代测定法是很有用的。但是这种方法的准确性受到一系列因素的影响。
相对年代测定法主要是利用化石与它的沉积物的关系。当骨骼被埋藏时，它们逐渐吸收土壤中的某种元素。埋藏的时间越长，它们吸收得越多。比较各骨中这些化学物质的量，就可得知其相对的年代。如果人化石与其周围的动物化石埋藏时间是相同的，则两者中的各种元素的百分率会是一样的，如果人骨是埋藏在较晚的层位中，而后与较老的动物骨骼相混杂，则人骨内的各种元素的量会较少。最早用这种方法是分析骨中氟（Fluorine）的含量，例如在上世纪末和20世纪初时，初次用含氟量来判别在南斯拉夫克拉皮纳（Krapina）地点发现的人化石是否与该地点的绝灭动物群的骨骼是同时化的，从而确定了克拉皮纳人在尼人中的地位。其他常用的元素有氮和铀。这些化学测定法完全决定于当地的土壤条件，而不能用来比较不同的地点，即使是互相邻近的地点也不行。随着当地条件的变化，这种方法得出的结果有时不一致，或者根本不能应用。特别是人类化石，要考虑到在近10万年内埋葬的习俗逐渐风行起来。
相对年代的另一种测定方法，是确定出产化石的沉积，或者化石本身在当地的地层顺序、考古顺序或者动物进化顺序中的位置，从而测定其年代。
根据出产化石的地层与已知地层的特征相对比，从而确定化石的年代。例如，在东非肯尼亚特卡纳湖的一二百万年前的沉积中发现的人类化石的地层层位，可以用火山的凝灰岩而追踪其相互关系。又如欧洲的许多尼人的相对地位，可以用西欧当地的温度变化的序列、古土壤的成分以及其他受温度影响的地质现象来确定。
用考古器物的文化顺序，来测定年代是有很大困难的。人类技术的进步，更多是增加新的工具，而不是抛弃旧的。现代人还有用很原始的石器工具的。如果单从极简单的工具来判断，则可能会把晚的东西弄得很早。可是如果发现一把铁斧，则此地点肯定是相当晚的。所以，只能从最先进的工具来确定一个地点在当地文化顺序中的地位。
同时，还要考虑到人类在这个地点的活动，一个宰杀动物的地点，可以有完全不同于人类居住点的工具。分析一个地点的动物化石在进化中的地位时，也用同样的原则，只有最现代的种是最重要的。地区愈广，这种比较出现错误的可能性就愈大。因为技术革新可以是传入的，也可以是独立地平行发展而来的，各地区文化上的变化，不一定都是同时发生的。
根据动物群来测定相对年代，有赖于大范围的物种分布和进化的记录。一个地区某种物种最早的出现，在有些情况可以用来测定年代，更新世的开始直到现在还是用现代种的马、象和牛的出现为定义的。其他有用的动物是鬣狗和其他的食肉类以及猪的化石。地区的范围越小，用动物群年代测定越准确。近年来，小哺乳动物群和耗子等啮齿类动物，在大范围内进行比较，获得了较好的结果。但是不同的生态环境往往使动物群比较得出的年代不很准确。
不少人企图用其他在大范围内出现的广泛的自然现象来确立相对年代。最早试用的是冰川，根据更新世冰期的顺序，以及这些冰期对于温度、湿度和水体水平的影响，来对比各地的年代。
对冰川的研究最早是19世纪中叶在欧洲阿尔卑斯山区进行的，对当地的地层顺序的研究得出的结果，是在更新世有过四个主要冰期，稍晚的研究表明还有更早的第五个冰期。由近往远，各冰期的名称是玉木、利斯、民德、群智和多瑙。各冰期之间的时间叫间冰期。
世界各大地区有与阿尔卑斯冰期相当的一套名词，如我国与之相当的各期为大理、庐山、大姑、波阳和龙川，但这些冰期是否成立，至今仍有争论。
每个冰期都是明显较冷的时期，其间也有较冷的冰段和较暖的间冰段的交替。
有证据表明，温暖时期和寒冷时期的交替存在于全世界。有些地区有冰川的直接证据，另一些地区没有冰川，可用冰川影响造成的不同事件来确定相当于冰期的顺序。例如在冰期，由于海洋中大量的水变成了陆地沉积的冰，海平面变低，这时形成的海滩现今是在水上。另一方面，在间冰期，由于结成冰的水又回流到海洋，这时形成的海滩比现今的高。这样可以确定海滩形成的顺序与冰期的关系。
研究河床阶地可达到同样的目的。当冰期海平面低时，河流加速，切割加深；在间冰期海平面高时，河水流速缓慢，河水不是下切而是形成宽阔的阶地。这样也和冰川的顺序有关。另外，在非洲的洲际性的干湿时期的序列，叫做雨期和间雨期，也被认为是冰期和间冰期大气中湿度高低的结果。
更新世的定义和分期，有一时期便完全是根据阿尔卑斯冰期的顺序而来的。更新世的定义是冰期的时期，又根据各冰期分为三期：早更新世（下更新统）——多瑙和群智冰期；
中更新世（中更新统）——群智——民德间冰期至利斯冰期；
晚更新世（上更新统）——利期——玉木间冰期至玉木冰期。全新世或近代，是玉木冰期以后的时期，在1万年稍多以前开始。
原先以为利用雨期、河床阶地顺序，或者冰川的直接证据等，可以使广泛分离的地区或不同的洲的沉积互相联系起来，但实际上并非如此。
原因是这些被认为是“世界性的共有的现象”，实际上既不是世界性的，更不是共有的。相当多的证据表明，非洲并没有洲际性的干和湿的时期，局部地区的干湿顺序不能互相联系。
由海底钻孔取出的沉积的研究，提供了有关这些问题的更多的了解。从海底钻出的长岩心，得出一系沉积的顺序。沉积时的水温可用氧的同位素（18O）与“正常”氧（16O）之比来测定。18O的化学性与16O一样，但稍重。在水较冷时，分子活动较少，有更多的18O沉到海底，而更多的16O则发散了。结果氧的同位素与正常氧之比在无机物（如碳酸钙以及海洋动物的介壳的碳基化合物）内较高。当水温较高时，同位素较少，比例较低。由此可以确定古代水温的序列，各地可以互相比较，结果发现在广泛分布的各地区的温度变化的序列是互相有关的，暗示这种顺序直接与各大洲的冰的量相当。
更新世的冰期可能是由于北冰洋的结冰与解冻的交替，大大改变了这个地区湿气的蒸发而形成的。这种交替的结果造成各主要洋流广泛的差别和水温的变化。海底岩心似乎提供了过去各洲冰期的记录。在上更新统之前至少有九次世界范围的寒冷时期，在上更新统至少有五个明显的寒冷时期。主要寒冷时期至少扩展到80万年之前，寒冷时期的时间从18000年到67000年，其间的温暖时期长达23000年至73000年。海洋岩心的资料还表示各地区寒冷时期的寒冷程度也各不相同。有着这样多的不同的寒冷时期和不同的寒冷程度，就难怪从一个地区（如阿尔卑斯山区）得出的四个寒冷时期自然不一定会与其他地区的相当了。
地球磁场改变的顺序，在年代测定上也很有用处。地球像一块大磁铁，存在着规模巨大的磁场。地磁极位置与地球南北极位置接近。一个是靠近地理北极的负磁极，一个是靠近地理南极的正磁极。古地磁的研究，主要是通过沉积岩和火成岩中含铁化合物的磁性要素的测定。
地球磁场过去已有多次改变或翻转其方向。在反向时，罗盘的针原来指北的，现在却指南了。磁场改变的缘由现在还不很清楚。
现在对过去500万年内的古地磁地层学已有详细记录。在距今69万年之内，地磁场方向基本没有变化，叫做布容正向时期；从69万年前到234万年前，地磁场方向基本和现在相反，叫做松山反向时期；再往前到332万年前，地磁场方向又是正的，叫做高斯正向时期；更往前又翻转过来，叫做吉尔伯反向时期。这种测定年代的方法，与钾-氩法相结合，得出了很有价值的结果。但是近年来，古地磁的研究更细致了，发现在这些时期中还有更短的转向现象或事件。例如在松山反向时期中，有四次短的正向事件；在高斯正向时期中，有两次反向事件，如果一个地区发现有一短的反向或正向时期，而另一地区没有，那么这两个地区就不能比较。另外，磁场的顺序只有正向和反向两种，如果没有其他的年代测定来互相印证，便无从确定究竟放在哪一段里，因此应用古地磁测定年代，要尽量与其他方法相结合。
形态是随着时间演化的，总的来说，不同的时期有着不同的形态特征，如猿人阶段的猿人化石有其特定的形态性状，因此可以根据人科成员的形态特征来确定其所属的阶段。但是在同一时期，人类的形态有很大的变异，标本较多时比较容易作出判断，如果只有个别的标本，则作出判断时，就需要特别谨慎。
3.时代划分：直观人类诞生的进程
地球的历史大约已有45亿年，分为五个时代，即太古代、元古代、古生代、中生代和新生代，每代又分为若干纪，每纪又分为几个世。
人类起源和发展于新生代。新生代分为两纪：第三纪和第四纪。更新世指的是一段时间，这段时间里形成的地层则叫更新统。
第三纪又分为古新世、始新世、渐新世、中新世和上新世，每一世又分为上、中、下或晚、中、早三期。第四纪分为更新世和全新世。
如果把地球的历史比做一天的24小时，那么，地球在午夜零点起始，1天中的1秒钟等于大约5万年，1分钟等于大约300万年，
这样：地球的起源午夜零点
生命的起源上午5点45分
脊椎动物的起源下午9点02分
哺乳动物的起源下午10点45分
灵长类的起源下午11点37分
可能的人类的起源下午11点56分
南方古猿下午11点58分
智人午夜前的6.5秒从地球的历史来说，人类的出现是极近的事。人类的进化大部是在第四纪，虽然最早的人类祖先出现于第三纪的后期。
4.生产工具：人类起源的见证
在人类能够制造工具之前，首先有一个长期使用天然工具的过程，使用天然的木棒和石块来获取食物和进行防卫。但木质的东西埋在地下容易腐烂，一般很难保存下来。石块虽然能保存下来，但怎样来确定哪些是人工使用过的天然石块，目前还有困难，因而这个使用天然工具的阶段只是一种假设和推论，没有直接的证据来证明。可是从逻辑上来说，在制造工具之前，必然会有一个使用的过程。如果不知道使用工具，便不会有制造工具的需要，便不可能开始制造工具。从整个人类发展的过程来看，也同样可以得出必然有一个使用的过程。
工具是手和牙齿的延长和增强。工具的制造不单是靠手的灵巧，手的技巧有赖于大脑系统的指导和协调，制造工具比使用天然工具需要更高一级的智力。在动物中，黑猩猩是惟一有改变天然物能力的动物，如把去掉树的枝杈，伸进白蚁洞里，白蚁群起咬住树枝，黑猩猩突然抽出树枝，这样来猎取白蚁，近似于工具的制造。但黑猩猩这样做只是在眼前能获得结果的场合，它的智力范围只限于眼前的情况，而很少知道过去或未来。抽象思维的能力是制造工具的基础，而这种能力对猿来说只是在萌芽状态。
制造工具，是在长期使用天然工具积累了丰富的经验之后开始的。早期的原始人类在捕获猎物后，在没有尖锐的犬齿的情况下，要去掉皮毛和割开筋肉是困难的，解决的办法是用有锐缘的石块来切割。原始人类偶尔看到砾石在石块上摔破时，可以产生新的锐缘，当手边没有锐缘的天然石块可以利用时，便会用一块石头来打击另一块石头，使其产生锐缘，这是制造工具的起源。一旦制造工具的传统开始，打击石器的各种用途就显而易见了。例如可以用来削尖木棒，挖出钻入土里的动物；可以制成尖锐的矛，用来狩猎；可以用来刮下骨上的肉；可以分裂骨骼来取食骨髓；可以把肉切成小块，送入口内等等。石器的主要用途首先是与原始人类半肉食的习性相联系的。
人类开始制造工具，大约是在300万年之前。最早的工具大概没有什么标准的形式，可以有多种用途。以后标准化的工具出现了，已发现的最早的工具，是东非奥杜韦型的砾石文化，典型的是小的砍砸器。其后的标准化工具是“手斧”，可以用于切割和刮削，也可用于刺戳和挖掘，是一种通用于各种工作的、非专用的工具，这是旧石器时代早期的情形。到旧石器时代中期，出现了几种式样不同的标准化的工具，主要是石片工具，典型工具是用石片做的尖状器和半月形刮削器等。到旧石器时代晚期，主要是长石片工具，并用各式各样的骨、角器，同时还出现了装饰品和美术作品。这时的人类不但给自己准备了一套工具，而且还用工具来制造工具，即第二级甚至第三级的工具。他们制造了燧石的刻刀（雕刻器），用以刻画古象牙；制造了燧石锥子，可以洞穿骨头和鹿角；还制造了各种专用的刀、刮削器。在制作燧石工具时，采用的是新方法，即间接打片法，这种打片法不是用一块石头直接去打制石片，而是用一根骨头或木片紧压石核的边缘，使产生扁薄的石片。他们还把骨头和象牙磨细和擦光，还出现了最初的复合工具。在中石器时代出现了大量的弓箭。大约在公元前1万年时，进入了新石器时代，不但有了磨光石器，还开始制造了不是天然生成的物品，他们用火去烧黏土，制成了陶器。
新石器时代的主要特征之一，是磨光石器的出现。旧石器时代，人们制作石器工具用打制的方法，虽然打制技术在实践过程中不断有所改进，但是打制法毕竟有很大的局限性。为了得到效能更高的工具，必须在工具制造技术上来一次革命。这就是磨光的技术。这种技术在旧石器时代晚期已被用来加工石制或骨、角制的装饰品，但是到新石器时代才被应用于制造石器工具，其结果就是磨光石器的出现。在新石器时代早期，只是把工具的刃部磨光，后来才进一步把石器的表面也磨光。制作磨光石器，首先要选择适合的石料，打成石器的雏形，然后放在砺石上加水和砂磨光。磨光石器的优点在于具有准确合用的类型和锋利的刃口。
新石器时代的工具，除了磨光石器以外，也还继续使用打制石器。制作工具的原料，除了石头以外，还有动物的骨、角、木、竹和陶器碎片等。
适应于新石器时代经济分工的多种需要，工具也进一步分化。例如在我国新石器时代的仰韶文化和龙山文化中，农业是主要的生产部门，因此，在生产工具中，农业工具占有较大的比重。在仰韶文化中，主要的农业生产工具有磨光石斧、石锄、石铲，收获工具有缺口石刀和陶刀，加工工具有石磨盘、磨棒。在较仰韶文化晚的龙山文化中，又出现了双齿木耒、大型磨光石斧、骨铲、穿孔蚌锄，也出现了蚌镰、石镰和磨光穿孔石刀。
除了农业以外，在新石器时代，采集和狩猎仍有一定的意义。属于这方面的生产工具有石制或陶制的网坠、鱼叉、鱼钩、石镞、骨镞、石矛头、木桨，木浮标、竹鱼篓和用鹿角眉叉制成的挖掘工具等。
随着农业的发展，原始手工业如制陶、纺织和木作业等也相应发展起来。制陶工具保存下来的有陶垫、制陶“压锤”、骨匕等。纺织缝纫的工具有陶制或石制的纺轮、骨针和骨锥等。木作工具则有石斧、石钅奔、石凿和骨凿等。
总的说来，工具的发展经过了旧石器时代、新石器时代到金属器时代。石器时代生产工具的发展是比较缓慢的。生产工具的进一步发展是和金属的使用相联系的，这就是考古学上的青铜时代和铁器时代。什么是生命？
显科学认为，地球生命是以碳化学为基础的，并且构成宇宙的时空和物质也同样是构成地球的时空和物质，而宇宙时空和物质之共性，决定地球生命之共性。因此，地球生命和外星生命都是“碳原子物质”的蛋白质生命。
潜科学则认为，以碳元素为基础的蛋白质生命，在地球上存在纯属偶然，外星上很可能出现以硅元素为基础的“硅原子物质”的生命。同时，潜科学还认为碳生命、硅生命都是化学生命，在某些星球上也可能出现非化学生命或引力生命。
碳生命也好，硅生命也罢，生命到底是怎样起源的呢？