最重大的科学未解之谜是什么?

如题所述

生命的起源一直是个重大的科学未解之谜。其中心问题是临界值的问题。只有当有机分子变得高度复杂,复杂到一定程度之后,我们才能认为它们是“活的”,意思是说,它们以一种稳定的形式将大量的信息变为密码,不仅显示它们有能力储存复制自己的蓝图,而且它们也拥有实施复制的手段。这里的问题是,普通的物理和化学过程在没有某种超自然作用的情况下,怎么能跨越这一临界值呢?地球的年龄大约是45亿年。化石中所发现的发达的生命迹象至少是35亿年以前的。按理说,在35亿年之前就存在着某种形式的原始生命。用地质学家的话来说,当太阳系诞生的阵痛消退之后,生命马上就在我们这刚刚冷却下来的行星上产生了。这就是说,不管产生生命的机制是什么,总之这些机制是相当有效的。这促使很多科学家提出结论,认为只要有了合适的物理和化学条件,生命的发生就是不可避免的。

有人提出,促使生命出现的东西是“原初汤”。原始的地球水分充足,水中有简单的有机化合物,是由大气中进行的化学反应形成的。当初的地球会有无数的池塘湖泊,那里面也会有各式各样的化学反应。经过几百万年,越来越复杂的分子形成了。最后,越过了临界值,复杂的有机分子随机的自组织就产生了生命。

1953年,著名的米勒一尤里实验给这种说法提供了支持。芝加哥大学的斯坦利·米勒和哈罗德·尤里当时试图模拟想像中的原初地球的条件。他们如法炮制了那时的大气——甲烷、氨和氢,还有一滩水,还有闪电(是用放电模拟的)。几天之后,这两位实验者发现,他们的那“滩水”变成了红色,里面有很多对现今的生命来说是重要的化合物,如氨基酸。

这些结果虽令人鼓舞,但并不能因此就认为,这些化合物放在那里,只要经过各种化学反应,过几百万年之后,这些化合物就会自然而然地产生出生命来。只要作一下简单的统计,很快就会发现,有机化合物自发地组成DNA,即带有遗传密码的分子,其几率几乎是意想不到的小。“原初汤”中的分子随机地连结成串组成DNA,这种可能性小得可笑。分子可能的组成方式太多了,偶然碰上一次产生出DNA的机会实际上是零。然而,普里高津的研究表明,如果离开热力平衡,很多系统就能自发地将自己组织起来,因此,原初汤不会老在那里晃荡。某种外来的影响会打破热力平衡,使原初汤进入一系列越来越复杂的自组织反应。这种外来的影响可能就是太阳,其强有力的辐射流使不平衡(负熵)得以产生。驱动着现今地球生物圈的,就是太阳的辐射流。外来的影响也可能是别的东西,没有人知道到底是什么。总之,一系列自组织反应的终端产品可能就是DNA。

总而言之,不难想见原初汤里含有一切生物所必需的成分,由外来的影响驱动着,进入了相互连锁的自组织,自放大的“反馈”循环,由此使有序程度越来越高,极大地增加了越过生命阈的可能性。但是,从米勒—尤里实验过渡到完全能进行复制的分子,这之间有很多中间步骤。若是谁认为我们对这些中间步骤有了了解,那可就错了。生命的起源到现在仍然是一个谜,甚至在科学家中间还引起争论。费兰西斯·克里克在20世纪50年代揭示了DNA的分子结构,因而被誉为20世纪最重大的发现。即使他,在谈到生命起源时也是谨慎的:

要我们来判断地球上的生命起源到底是一个罕见的事件,还是一个几乎肯定会发生的事件,这是不可能的……那一系列似乎是不可能的事件,要想给其几率一个数值似乎也是不可能的。

不过,不了解生命的起源,并不说明生命就是起源于神迹。未来的发现能提供很多我们现在所不知道的细节。

即使将来的研究表明生命的自然起源是个极其罕见的事件,那些相信宇宙无限、宇宙包含的行星数目无限的人也用不着害怕统计。在一个无限的宇宙中,按纯粹的几率,任何可能的事件都必定在某处发生。显然,我们就是发现我们自己所处的这块区域发生了极其罕见的事件。

对生命、生命的起源以及生命的功能进行的研究是否为上帝的存在提供了证据?我们已说过,现代的科学家把生命看作一种机制,他们找不到关于生命力或非物质特质的任何实在的证据。人们现在仍不了解生命的起源,尽管现在正在兴起的关于自组织系统的研究使某些人觉得有理由认为生命是自动兴起的。生命具有了不起的能力,能够集中负熵,这毕竟并不违反热力学第二定律。当控制和决定生物功能的物理定律仍然有效时,就不会有证据证明有生命的系统实际上与已知的物理和化学定律相矛盾。

这一切当然都没能排除一个造物的上帝存在,但也确实表明,正如土星的光环和木星表面的图案可用物理学来解释其成因一样,生物的发展也不必用上帝的作用来解释。上帝存在的证据要么是到处都有,要么是到处都没有,生命似乎与其他有组织的复杂性结构没有什么特别的不同,程度的不同倒可能有一些。我们对生命起源的无知,虽给神造生命的说法留出了广阔的地盘,但主张神造生命实在是一种消极的态度。遇到解释不了的事,就拉上帝来“救驾”,到头来只能是将来在科学的进步面前退却,因此,我们不要把生命看成是机械的宇宙中的一个孤立的神迹吧。我们该把生命看成是宇宙奇迹的一个组成部分。

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