大虎说事

王大虎: 万物始于量子魂

王大虎

2007年5月德国《P.M.》杂志对德国物理学家Hans-Peter Duerr教授进行了专访,Hans-Peter Duerr提出了量子魂的概念。Duerr教授认为:量子物理告诉我们,真实世界是一个庞大的精神体。它也向我们展示了,世界和未来是敞开的,充满了各种可能性。这一认知给予我们无尽的乐观与鼓励。我们生存于其中的世界,比我们想象的要大得多。量子物理对自然的描绘更确切,因为量子世界遵循多元逻辑,不是非此即彼,而是亦此亦彼,量子是一个中间体。我们必须习惯的,就是这个不可捉摸,不置可否。量子物理中的场不仅仅是非物性的,它还沿入、更深层更宽广的空间,那与我们日常熟悉的三维空间已毫不相关了。一个纯粹的信息场,——好像一种量子码,和物质或能量已无关。这个信息场不仅仅在我体内,它充斥着整个宇宙。宇宙是完整一体的,因为量子码没有疆界。只有这个“一”,具有不可分性。

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这与大物理学家惠勒生前提出过的论断很相似。惠勒认为:“万物源于比特”。他认为,物理世界的所有单元,从最根本、最基础的意义上来说,具有非物质的来源和解释。也就是说,我们所说的实在归根结底产生于“是-否问题”的提出及其所激起的仪器反应的记录。简而言之,所有的物质X物,究其根源,都是“理论上的信息”。

南京大学生张辰宇教授及其团队在2011年9月《细胞研究》的一篇论文中发现:植物的微X糖核(microRNA)可以通过日常食物摄取的方式进入人体血液和组织器官,进而发挥生物学作用。该研究证明植物微X糖核酸可能是食物中的“第七种营养成分”(其他六种分别是水、蛋白质、脂肪酸、碳水化合物、维他命和稀有元素)。张辰宇认为,“微小RNA十分特殊,从某种意义上来说,我们吃的不仅仅是食物,还有信息。”这个发现,让“吃什么补什么”、“一方水土养一方人”这些“老话”似乎有了理论依据,对于中国人来说,还为在传统的中草药中发现一类全新的活性分子提供了依据。

即使是最简单的细菌也比任何的化学制品复杂的多,很多科学家试图从大量的实验里模拟生命诞生的过程,但是都失败了。这是因为在化学实验室条件下,化学语言和生物学语言并不一致。

 

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美国宇航局天体生物学家萨拉·沃克(Sara Walker)试图把信息论应用于生物系统,他认为:“生物学信息的最重要特征并不是它的复杂性,而是它分层级性的组织方式。在所有的物理系统中信息都是从底部向上流动,从某种意义上说,系统的部件决定了整个系统的特性。比如预测天气,先要搜集各个地区的温度和气压,然后计算出天气系统作为一个整体的移动方向和变化趋势。在有机体内,底部朝上的信息流和顶部朝下的信息流传递方式可能相互混合,一个细胞是否反映了一个基因特性取决于环境对整个细胞造成的机械压力或者电场。”

科学家一直试图通过电子计算机模拟出一个有意识的、自我补充能量与复制的生命体,但是目前为止还没有发现成功的案例。科学家希望将生物信息导入物理学和化学之中,使物质作为生物信息的中介来最终解释生命的起源。

在作者另一本物理书《宇宙的第三种猜想》里,作者提出圆转聚合的宇宙模型与九层宇宙学说,认为宇宙是一个自我旋转运动的,无数多的力弦粒子经过多层聚合,构成一个多层的宇宙。这其中包括物质及生命都在宏大宇宙中一个物质在不同层次里,但是层级不同会有不同的表现,一个量子既拥有自己的属性,也拥有其所在分子、基因、生物体及天体物质中所承担的属性。对于粒子物质的表现,更体现在其不同的结构里,比如碳因为结构不同可以表现为柔软的石墨,也可以是世界最坚硬的金刚石。但是在生命系统里,碳是重要的元素。

 

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第三节

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太空中的生命元素

 

生命的基因遍布宇宙,生命本身就是物质量子化的聚合运动,量子赋予了生命的动力与原始力。宇宙、太空都参与了地球生命的进程。我们有必要在宇宙的逻辑,审视生命是必然还是偶然。因此我们可以探视一下,生命关键的有机物在宇宙中的位置,这样我们会更好地理解,宇宙中生命是否具有普遍意义。

在地壳里,氢如果按重量计算,占总重量的1%;如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——水中含11%的氢;泥土中约有1.5%的氢;石油、天然气、植物体也含氢。在整个宇宙中,按原子百分数来说,氢却是最多的元素。据研究,在太阳的大气中,按原子百分数计算,氢占81.75%。在宇宙空间中,氢是宇宙发生的太初元素,氢原子的数目比其他所有元素原子的总和约大100倍。

氧是地壳中最丰富、分布最广的元素,在地壳的含量为48.6%。在大气中占23%。大多数元素在含氧的环境中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。

地球上的水资源比较丰富,地球大部分被海洋覆盖,无论是在地下,还是在大气、河流、湖泊里面都拥有良好水资源,这为生命的诞生及延续提供了基本的保障。

最新科学研究证明,在太阳系很多的行星都拥有水或者曾经拥有水,而最近科学家通过月球撞击试验发现,月球拥有大量的水。科学家已经获得了迄今最有力的证据,证明土星的一颗小卫星——土卫二表面之下拥有一个巨大的咸水海洋。

美国航天局2012年9月27日宣布,从“好奇”号火星车发回的图像显示,一些火星岩石中含有火星古老河床碎石,表明火星表面确曾有水流淌过。“好奇”号找到了一条火星古老河床的证据,它与地球上一些河床相似,“好奇”号传回火星砾岩层中石子大小和形状的信息,从这些碎石的大小,我们可以了解到,水流速度约为每秒3英尺(约合0.9米),水深大概在人的脚踝到X之间。

 

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图003 火星上一块被称之为“迪恩蒂纳”的岩石,在“好奇”号的碾压下裂开,暴露出内部的白色结构。对所钻取的岩石粉末样本进行的分析显示,该岩石内部以及周围区域发现的水合矿物进一步证明火星上曾有以饮用的水以及支持生命存在的环境。(图片来源:NASA)

2013年3月,美国宇航局的“好奇”号火星车在一个古代河床的沉积岩中钻取的岩石粉末样本中,科学家发现了硫、氮、氢、氧、磷和碳,其中一些是形成生命所需的重要化学要素。分析得出的数据显示,“好奇”号勘探过的黄刀湾可能是一个古代河系的尽头,也可能是一个间歇X湖床,能够为微生物提供化学能量以及其他必要条件。该岩石是由含有黏土矿物、X盐矿物和其他化学成分构成的细粒泥板岩,远古X环境不同于其他火星地形,并未遭受严重的氧化和酸化侵蚀,含盐度并不高。好奇号火星车机载化学实验室的创新性分析显示,远古火星可能支持微生物体存活。

2013年发表在3月的《科学》杂志上的研究表明,远古火星的洪水可能来自深层的地下水库,火星生命可能存在于800多米深的地下,这里的环境可能满足火星液态水的存在。即便火星上的古老河流或湖泊被蒸发了,深层地下依然有机会留存着大量水分,无论这些水是以液态形式还是固态形式存在。而科学家在地球下1.6公里就发现了不可思议的微生物,它们嗜好放射性矿物能量。

2011年7月,欧洲南方天文台说,一个国际天文学家小组在太空中首次发现过氧化氢分子,分析指出在太空中,氢原子与氧原子在宇宙尘埃的颗粒表面可以发生反应,形成过氧化氢。氢分子再与过氧化氢分子反应,就会产生水。

2011年6月,天文学家最新观测发现距离地球750光年之遥有一颗奇特的年轻的类太阳恒星,它爆炸式地喷射大量水滴至太空之中,释放的水液速度比高速子弹运行更快。

这项发现表明原恒星可能在宇宙中“播撒”液态水,伴随着环绕恒星周围的下落灰尘的逐渐增多,这些恒星胚胎从南极和北极喷射物质流。这颗恒星释放的大量水滴相当于亚马逊河水流速度的数亿倍。这些恒星水滴的时速可达到20万公里,这相当于机械X射击子弹速度的80倍。”这项研究发表在《天文学&天体物理学》期刊上。

 

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图004 一颗奇特的“播撒”液态水的类恒星(图片来源:X百科,赛弗特星系,公版,NASA,参考资料:2011年6月15日腾讯科技,叶孤城/编译) 图005 含有巨型海洋的黑洞(图片来源:X百科,超大质量黑洞,公版,参考来源:《宇宙最古老神秘“巨型海洋”黑洞含惊人水汽》2011年7月26日,腾讯科技,verett/编译)

2011年7月,由美国加州理工学院牵头的两个天文学家小组在距离地球120亿光年的宇宙深处,发现了一个有史以来探测到的最大最远的关于水的踪迹,科学家将其称为“巨型海洋”,这个“贮水池”由水蒸气组成,以云状物存在。

经过估算,它的含水量约有10万个太阳质量,相当于地球上水量的140万亿倍。与一般星系相比,它的密度高出1~2个数量级,温度高出5倍。来自这个类星体的光谱信号可能是宇宙不足16亿年时发出的。这证明了一个事实:水在宇宙中真的是无处不在。

水是“万能溶剂”,水可溶解几乎所有的元素,因此海洋中含有生命所需的全部物质。现已查明,原始海洋聚集了丰富的生命化学物质,同时,由于能阻止紫外线对生命的杀伤,海水又是生命的“保护伞”,生命与海洋有“不解之缘”。最早的化石记录可追溯到在35~37亿年前格陵兰、澳洲和南非地层中发现的微体生物化石,类似于现代蓝菌。由于古老的生物没有硬体而极难保存,因此有人推断42亿年前就可能有生命从大洋出现。

在太古代,生命刚刚起源的时候,地球上还没有绿色植物。那个时候,地球处于高温、缺氧的环境,与今天深海海底环境十分相似。因此,科学家们非常想通过研究深海环境,来想象当年太古代的情景,探寻生命起源之谜。

碳对于生命来说极其重要,碳广泛存在于地球大气和地壳,宇宙太空中。很早就被人认识和利用,碳的系列化合物——有机物更是生命的根本,碳能在化学上自我结合而形成大量化合物。

2011年9月,美国卡内基研究院的研究人员对来自地表以下700公里深处地幔层的钻石进行了分析,发现其包含的杂质成分与海洋底壳一致,为碳循环深及地表以下数百公里提供了第一个直接证据。科学家曾推测,碳循环可能深入到地球的内部,但一直没有证据支持这一观点,论文发表在9月15日的《科学快递》网络版上。

 

 

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