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[阿什卡咖啡馆] 一个闲得蛋疼的问题:生命是什么?

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发表于 2018-5-3 09:49:45 | 显示全部楼层 |阅读模式


品质源于技术 服务源于态度
这是阿什卡微信公众号的第506篇原创文章
首发于2018年5月1日

生命是什么,生命从哪里来?这似乎又是一个闲得蛋疼的问题。但这个命题,古老而又宏大。可以说人类自从学会了思考,就从未停止过思考生命。

然而,无数聪明的脑瓜思考了几万年,还在原地打转转。

最便宜的答案,当然是神创说,一切都是神造的,包括生命。真是四两拨千斤,一句话就解决了所有问题。然而问题是,神又是谁造的?

于是更聪明的人类想到了“物质转化”。

中国古人认为,生命就是天地之气,聚则为生,散则为死。还研究了人和动物的区别:烦气为虫,精气为人。

亚里士多德认为,物质可以自然产生生命,比如黏液、晨露可能孕育出蠕虫、蜜蜂之类的生命。有人听到后,深以为然,立即做了个实验,把破布、谷物塞到瓶子里,置于阴暗处,后来里面果然生出了老鼠。真是太神奇啦!

可是,生命的产生机制是啥呢?搞坨不清。

时间到了370年前,1648年,伟大的哲学家、科学家笛卡尔说:所有生物都是神制造的机械。

那时,科学已经萌芽,然而人类对生命的认识,却没有本质的进步。

1860年,法国科学巨人、微生物学奠基人巴斯德煮了一锅肉汤,一半盛在普通烧杯里,一半装进鹅颈烧瓶里(瓶口像天鹅脖子那样弯曲向下)。两个瓶口都不加盖子。煮沸后,就放在那里。干嘛?看看能不能自然转化出生命。观察结果是:普通烧杯里很快就出现了微生物;而鹅颈瓶里很长时间也没出现微生物。

这说明啥?

说明微生物是通过空气落进瓶子里的,而不是从肉汤中自然产生的。

看上去很合理的“自然发生论”就这样破产啦。问题又回到了原点。

直到70年前,一名物理学家向这个万古谜题发起挑战。他就是奥地利物理学家薛定谔。就算你不知道“薛定谔方程”是史上最伟大的十大方程之一,那你一定听说过“薛定谔之猫”。是的,老薛是现代文明重要基石量子力学的主要奠基人之一。

1944年,老薛把他对生命的思考写成了一本书:《生命是什么》。他以天才物理学家的视角,从微观粒子的物理规律出发,提出了一系列石破天惊的观点和设想。一批优秀的物理学家被深深吸引,转而投身生物学研究。开启了分子生物学这一壮美瑰丽的乐章。1953年,沃森、克里克提出:DNA是一种双螺旋结构。


薛定谔之后,人类对生命的研究,从神学、哲学,真正走进了科学。分子生物学的发展,让人类在短短几十年里,对生命的认识发生了质的飞跃。

这个看似闲的蛋疼的问题,通往答案的路上,是基因工程、现代医学发展这种量级的大礼包。

现在,当我们不断追问生命,一定会发现,它和化学、物理学越来越紧密,它对社会、文化、经济的影响越来越大。生命科学,可以说是万学之学。

从最基础的原子层面来讲,生命与其他万物并没有任何区别。然而,与其他物质的运行规律相比,生命似乎在逆行。

从最基本的DNA螺旋结构来讲,人类与其他生命并没有本质的区别。然而,人类幸运地得到上天的礼物:思考能力。

这让人类除了活着,还可以思考,可以追问,可以寻找答案。

生命属于人只有一次。我们身为万物之灵,人生一世,不可草木一秋。追问生命,理解生命,才不枉生命。

所以,从今天开始,我们一起,踏上追问生命奇幻之旅。


演出开始了——
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我们生存的宇宙,是一个很热闹的地方。俯瞰地面,仰望星空,到处都是各种稀奇古怪的物质。从日月星辰到微观粒子,数不胜数,目不暇接。

然而,如果我们把时钟倒拨回138.2亿年以前,这一切都不复存在。

没有物质,没有宇宙,只有一个怪异的点。

你不能问它在哪里,因为没有空间。

你也不能问它来了多久,因为没有时间。

这个点叫做奇点。

啪!!!

138.2亿年前,不可描述的原因引爆奇点,时间维从此激射,空间维从此激展。宇宙诞生了!

初生的狂欢,让宇宙瞬间暴胀了1078倍。时空被拉平,密度骤降。宇宙呈现出壮丽的结构。

夸克喷涌,极速碰撞。质子、中子、电子的正反两派诞生。它们兴奋地在火球宇宙中拥窜、火并、湮灭、发光,10亿分之一的幸存者,就是宇宙的全部物质。时间已达1秒之久。

炽烈的质子、中子相遇,结合,孕育出宇宙第一批原子核,叫做原初核。

20分钟内,氢、氦的原初核制造完毕,充斥着混沌宇宙。

此时,引力开始大显身手。

在自身引力下,大气团聚成球体,向中心塌缩,气团质量越大,引力越强,吞噬周围物质的势头也就越猛。

星体不停长大,内部压力也随之加大,不停挤压,就好像北京周一早上的地铁。

终于,两个氢原子核被挤到一起,变成了氦原子核,这就是核聚变。

核聚变产生大量的能量,发出明亮炽烈的光,恒星诞生了。

恒星点亮了宇宙,越来越多的轻元素聚变成重元素,物质渐渐丰富起来。恒星虽寿,犹有竟时。当恒星垂老,核聚变的能量无法对抗引力时,会再次坍缩,在强大的压力下,原子核进一步聚合,啪!超新星爆发,更重的元素诞生,大量的物质被抛洒在茫茫宇宙之中。

这些元素新贵,混迹于老派元素云雾团,继续上演吸积、旋舞的古老戏码。元素们相互作用,形成了各种各样的物质。
时间之矢就这样射了92亿年。到了距今45.7亿年前,宇宙里发生了一件小事,也是我们人类天大的大事。

在一个小小的叫室女座超星系团的外围,有一个不起眼的小斑点,叫做银河系。在银河系的一个角落里,有颗普通的恒星,叫太阳。太阳身旁,还有一点点残渣,聚成颗粒细小的星星,绕转在它周围。构成一个小小的系统:太阳系。太阳系里面有一个个头中等,相貌平平的残渣星球,叫做地球。

一切似乎很淡很无味,很俗很平庸。

然而,就在这个貌不惊人的地球上,在大约35亿年到42.8亿年之间,却生长出一种惊掉宇宙下巴的东西:生命。

这是一个质的飞跃,从此一切将不再相同。

生命和非生命物质由同样的元素构成,但非生命物质随波逐流,生命却充满了逆流而上的勃勃生机,由最初的简单结构不停衍生演化,直至形态万千地充满地球的每个角落,甚至形成了能够追索宇宙历史探寻生命本质的人类这样的高等智能生物。

有了高等智能生物,宇宙之美、自然之妙,不再湮灭无闻,而终于可以被探究,被理解,被欣赏,被赞叹!

生命的存在,赋予了自然界更高层次的意义,是宇宙历史中浓墨重彩的一章。

生命的出现,是宇宙中一个里程碑式的事件。而本文的主题——生物学,就是一门研究生命的科学。要研究生命,首先必须搞清楚一点——生命是什么?

你也许觉得,这个问题根本不是问题。生物能跑能跳、会叫会闹,而非生物则死气沉沉,了无生趣,不是很容易区分吗?不过世界上的事就怕较真。当我认真的问你什么是生命的时候,你可能会发现,这个问题并不是那么容易回答。

能跑能跳、会叫会闹的就是生命吗?白云舒卷,大河奔流,它们显然不是生命。

那么,能够吸收能量,产生规律运动的是不是生命呢?海洋通过光能和引力势能形成了有规律的潮汐运动,但海洋不是生命。

好吧,我承认上面的想法太肤浅了。那么有自组织能力的东西,应该就是生命了吧?水寒结冰,以及各种结晶,都是自组织过程,而它们显然不是生命。

现在要祭出杀手锏了,有自我复制能力的,一定是生命了吧?这确实是个很明显的生命特征。不过,如果钻钻牛角尖的话,双性繁殖生物的任何一个个体,都没有自我繁殖能力,包括我们人类。但很显然,我们是生命。

这也不行,那也不行,是不是整不出一个清晰概念了?

恭喜你,答对了!。不过不必灰心,这个问题不光难倒了我们,也难倒了古今中外很多贤人哲人牛人。几百年来,就“生命是什么”这个简单的问题,曾经形成了很多理论。各方都对自己的理论自信满满,提出了数十个生命的“基本”特征。大家各执一词,吵吵闹闹,吵了几百年,也没有吵出一个共识来。

为啥呢?因为情况复杂,边界模糊。

人类与生俱来有一种揭示事物本质的欲望,同时也希望事物的本质是清晰的、简洁的、普遍适用的。这样的理论,对人类有一种难以抗拒的美感。看看牛顿力学,几个简单有力的数学公式,就解决了我们日常生活的所有物理问题。牛顿力学的升级版,爱因斯坦相对论,同样用几个清晰明嘹的公式一统宇宙,空间、时间、物质、运动无不谦顺恭从。简洁与深刻并存,霸气与优雅齐飞。这才叫科学,这才叫智慧。这是所有科学家的梦想。生物学家又怎么能不希望给生命下一个既简明又普适的定义呢?物理学家做得到的,我们生物学家凭什么做不到?

但是生命的复杂性,使得这个希望变成了奢望,如果尚不是绝望的话。生命的形成需要多种特征的共存,它们互有交集,互相依赖,互为条件,共同支撑着生命的存在。在这里,简化变得相当困难。

而同时,由于生命的多样性,这些特征又并非被所有生命形态所具有,使得理论的普适性也出现问题。

所以,直到今天,我们仍然没有能够做到给生命下一个简单而全面的定义。

不过,没有简洁精准的定义,并不妨碍我们思考生命、研究生命、认识生命。

那么问题来了:从哪里开始思考、研究、认识生命呢?

当然要从生命的基本特征开始。对这些基本特征的了解,有助于加深我们各种生物过程的理解。更重要的是,生命的基本特征,是一个特别有趣的话题。就像DionisosFlow模拟的沉积演化,它完全在情理之中,却又远远出乎意料之外。它是那样质朴自然,却又那么不可思议…

这,就是我们下期要聊的内容。我们可以先想一想:生命,究竟有哪些基本特征?




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