三大宇宙謎團——之二

關於宇宙,有哪些最引人入勝且出人意料的謎題?

Caleb Scharf

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,僅反映作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點。


儘管取得了卓越的成就(並且儘管有任何相反的說法),但在許多方面,我們仍然對宇宙的本質及其內容知之甚少。這可能看起來令人沮喪,但我認為這非常令人興奮——人類的智慧有太多東西需要研究和嘗試理解,有太多的樂趣可以享受,有太多的敬畏之情可以探索!

為了給北半球的夏季帶來一些啟發,我挑選了三個謎題,分別在這篇和其他兩篇帖子中展開。這些當然不是科學領域唯一的難題——但它們是適合在陽光下發呆思考的好素材。  

#2 生命的起源


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作為看似理性的生物(當然,大多數情況下是這樣,如果你排除政客、名人和虛構的橙色房地產大亨),當涉及到我們自身所屬現象的起源時,我們處於一個相當特殊的位置。

簡而言之,對於地球上或任何其他地方生命的起源,我們沒有一個真正好的答案。

雖然我們確實在很大程度上超越了自然發生論與異源發生的混淆(老鼠來自乳酪,蝴蝶來自花朵,蟾蜍來自泥土等等),但我們仍然遠未就生命如何、為何以及在何處開始達成科學共識。

這並不意味著我們沒有很多想法。我認為大多數研究人員都會同意,目前最有希望的途徑包括:

(1)在簡單有機分子的化學網路上進行的實驗室和計算工作——在正確的條件下,使用正確的催化劑——可以構建更復雜的分子,這些分子有可能繼續向上發展複雜性鏈條(例如,最終制造出攜帶資訊的聚合物)。

(2)研究最初的代謝驅動因素——包括化學勢和可以在自催化迴圈中執行的化學反應(例如,福爾摩斯反應)。任何電子和質子可以穿梭的地方,都可能存在一個系統利用這種能量流來驅動其他不太“容易”的化學反應。

(3)探索自然環境,例如深海中的熱液系統,那裡彙集了大量有用的物質。從原始的化學勢能到離子梯度,再到細胞膜等的潛在模板——熱液環境似乎符合生命孵化器的條件,並且應該已經存在很長時間了。

(4)稍微超出生命起源的精確時刻的一步可能是RNA世界,這是一個限制較少、更混亂的生物前環境,可能提供了快速分子實驗和進化的龐大網路。弄清楚這一點,你可能會弄清楚之前必須到位的東西。

但是,將所有線索聯絡起來,為地球上生命的起源和地球外生命潛在的起源構建一個連貫且可檢驗的假設,似乎仍然遙遙無期。近幾個月,我曾多次撰寫關於這個問題的一些要素,這使得生命起源領域既令人興奮又極具挑戰性

這種持續的不確定性也給尋找外星生命的工作帶來了阻礙。天文學家和天體生物學家越來越接近於發現圍繞附近恆星執行的類地行星可能揭示其一些化學秘密的時刻。這些線索——也許是溫帶大氣中水和氧氣的光譜指紋——可以被解釋為生命探測。但是,如果我們對一個行星是否有可能在最初就產生生命沒有很好的認識,我們可能要等待很長時間才能說服自己,我們實際上已經發現了我們視野中的宜居世界。

對我而言,也許關於生命的最大謎團是,我們似乎很難弄清楚它。是因為生命系統必然如此複雜,細節被漫長的進化所層層疊疊地掩蓋了嗎?是因為生命只發生在宇宙中非常、非常特殊和奇特的條件下嗎?還是我們只是遺漏了什麼,忽略了一個關鍵點,而這個關鍵點可以讓所有碎片都各就各位——關於化學、計算或複雜性的關鍵見解?

如果能知道就好了。
 

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