你知道吗--现代科学中的100个问题-第20部分

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　　　　那么是哪些较大的分子呢？

　　　　1953年，美国化学家米勒决定设法去发现这样一些较大的分子。他制备了人们认为曾在地球原始大气中存在过的一些物质的混合物，并确信它是完全无菌的。然后，他用放电作为能源，让这种混合物接受几个星期。在这段时间的最后，他发现这个混合物中含有比他开始时使用的分子稍微复杂一些的分子。它们都是生命组织中存在的各种类型的分子，而且包含着一些用于制造重要的化合物（蛋白质）的氨基酸。

　　　　从1952年以来，世界上许多研究人员重复做了这个实验，并做得更加细致和精巧。他们用多种方法形成了多种分子，然后用这些分子作为形成更复杂的分子的起点。

　　　　这样形成的一些物质都已证明是在直接通向复杂的生命物质——蛋白质和核酸。在这些物质中，没有发现任何一种物质与具有生命组织特征的那些物质大不相同。

　　　　然而，即使凭借最宽广的想象力，迄今也还没有形成可以称之为生命的东西，但是科学家目前只是用仅仅几升液体进行研究，每个阶段仅仅几个星期，而在原始地球上，整个海洋的液体接受阳光照射已达数十亿年之久。

　　　　在阳光的酷烈照射下，海洋中的分子逐渐地变得越来越复杂，直至最后、由于某种不知道的原因形成了某一个分子，这个分子能够把较简单的分子组成像它自身那样的另一个分子。这样，生命就开始了，并且延续着，渐渐进化为现在的生命状态。“生命”的原始形式甚至比今日最简单的生命形式还要简单得多，但它们已够复杂的了。现在科学家正在努力工作，以便填补上面所说的那个“由于某种不知道的原因”的细节。

　　　　但生命的出现并不是一种奇迹，它只不过是因为各种分子沿着一条阻力最少的线索彼此结合起来而已，这一点似乎是十分肯定的，在原始地球的条件下，必然会形成生命，就像铁在潮湿的空气里必然会生锈那样。在物理性质上和化学成分上与地球相似的任何其他行星，也会不可避免地出现生命——尽管不一定是有智力的生命。
第92节
　　　　一切有生命的东西，从最简单的细胞到最大的红杉树，都包含着水作为它们的最普通的分子。浸在这种水中的是极复杂的分子，称为蛋白质和核酸，它们似乎具有我们所知道的一切生命的特征。这些复杂的分子具有由碳原子链和环组成的基本结构。几乎所有的碳上都附有一个或多个氢原子。少数的碳则附有包含着像氧、氮、硫和磷等原子的原子结合体。

　　　　用最简单的话来表达时，我们可以说，就我们所知，生命是由水中的碳氢化合物的衍生物所构成的。

　　　　生命能够由别的东西构成吗？我们能够找到某些其他种类的分子来提供生命的复杂性和多样往吗？除水以外，还有什么东西能提供起着生命基础作用的必要的独特性质吗？

　　　　我们能想象有什么像水那样的东西可以代替水吗？液态氨（氨水）在性质上与水最相近。在一个比地球冷一些的行星上（例如在木星上）氨是很普通的东西，它可能是液体，而水却是固体，可以想那里存在着以氨为基础的生命。

　　　　还有，氢附着在碳链上的许多地方，因为它很小，所以它适于附在任何地方，附在任何狭窄的角落或缝隙里。氟原子在某些方面像氢原子，几乎跟氢原子一样小。碳氟作合物的组成和化学性质与碳氢化合物的组成和化学性质有些相似，只不过，碳氟化合物比碳氢化合物稳定得多。

　　　　然而，也许在一个比地球热一些的行星上存在着以碳氟化合物为基础的生命。

　　　　但是，碳原子的情况又是怎样的呢？有什么东西能代替它吗？碳原子能够以四面附着在四个不同的原子上（包括别的碳原子）。由于碳原子非常小，相邻的碳原子非常接近，中心连着中心，形成一种牢固的键。正是这种键使得碳原子的长链和环处于稳定状态。

　　　　硅最像碳。硅原子也能以四个不同的方向附着在四个不同的原子上。然而，硅原子大于碳原子，因此，硅原子与硅原子的结合物不如碳原子与碳原子的结合物稳定。硅原子的长链和环存在的可能性远远小于碳原子的长链和环。

　　　　可能有一种由硅原子与氧原子交替排列而成的复杂的长原子链；每一硅原子上可能附有两个其他的原子或者原子团，这种分子称为“硅酮”。

　　　　碳氢化合物原子团或碳氟化合物原子团可能附着在硅酮分子上，这些结合物可能产生这样的一些分子，它们的大小、精致和灵活性足以形成生命的基础。在这个意义上，可以想象有以硅为基础的生命。

　　　　但是，这些其他的生命形式实际存在于宇宙中的某些地方吗？是否存在着以某种同我们自己没有任何相似点的、完全异样的化学成分和性质为基础的生命形式呢？我们也许永远也不会知道。
第93节
　　　　一亿五千万年前，某些大的爬行动物是地球上最有生命力的生物。这些生物一般被称为“恐龙”。这类最大的陆地爬行动物的体重可达八十五吨。大鱼龙和蛇环龙统治着海洋，翼龙在天空中飞行，巨型皮翼的翼展达六米。

　　　　其后，大约在七千万年前，所有这些大的生物都已灭绝。

　　　　这不是一夜间发生的事，但的确是在一个非常短的时间内（比如说一百万年内）发生的事。其他形式的动物，如鱼类和原始哺乳动物以及鸟类等，并没有受到影响。植物也没有受到影响。

　　　　关于为什么会发生这种情况，曾经有这一些猜想，但猜想只不过是猜想。没有人知道是不是确实。

　　　　有人认为是气候变化造成的。曾经是气候温暖、有沼泽和浅海的地方，现在形成了高山。土地干了，海洋加深了，季节冷热悬殊。然而，很难相信某些地区不保持着适宜的气候。并且，海洋是应该不受到影响的。

　　　　另外有人认为，早期的哺乳动物吃恐龙蛋，这就使恐龙绝种了（但海洋里的爬行动物是会生小爬行动物的）。也许是草蔓延了，覆盖着地球，代替了较早时那的较软而又较多汁的植物。素食的恐龙也许缺乏需要用于磨碎硬草的牙齿。后来，在素食的恐龙开始灭绝后，食肉的恐龙越来越难找到食物，便也灭绝了。

　　　　还有人认为，也许恐龙突然开始经历非常大量的变异。由于大多数变异是往坏的方面变，因此形成了许多有缺陷的恐龙，以致整个恐龙族都灭绝了。

　　　　这最后一个解释引起了广泛的兴趣，但为什么变异的数量会突然增加？

　　　　变异的原因之一是硬性辐射。地球不断地受到宇宙射线的轰击，这种宇宙射线的轰击可能引起了那些日子经常在生物中出现的变异。今天这种变异率并不是很高的，但可以设想，有时会有强烈的辐射爆发袭击地球。

　　　　堪萨斯大学的特里和莱斯大学的塔克指出，如果一颗超新星在离太阳系很近的地方爆炸，那么，地球也许会充满着宇宙射线。他们估算了恒星预计可能爆炸为超新星的频率，和这些超新星离我们的远近，而且还计算了每一千万年左右（平均来说），地球得到的宇宙射线的剂量约为现今的七千倍。也许约在七千万年前，在地球上洒下了这样大量的宇宙射线。

　　　　但就算是这样，那为什么它只影响恐龙？为什么对别的动物没有同样的影响呢？也许会有影响，但可能由于恐龙非常特化，以致跟其他特化程度较低的动物比较，无规则的变异对于恐龙更具有致命的影响。

　　　　那么，是什么样的变异起决定作用呢？西德波恩大学的厄尔本最近提出了一个看法。他指出，在恐龙生存的最后阶段，它们下的蛋具有非常厚的壳，这可能是一种由于变异造成的出生异常。幼恐龙要脱壳而出是困难的，出生越来越少了。在这种变异和其他变异的交迫中，使得这巨型动物的整个一族都灭绝了。
第94节
　　　　人脑同计算机的差别可以用一个词来表述：复杂性。大哺乳动物的脑，就我们所知道的大小而言，是最复杂的东西。人脑重一千多克，但在这一千多克中，有上百亿个神经细胞和上千亿个较小的细胞。这么多亿的细胞在一种我们现在还无法着手阐明的庞大而复杂的网络中互相联系着。

　　　　甚至人类迄今已经制造出来的最复杂的计算机，在复杂程度上也不能同人脑相比。计算机的开关和元件的数目只是以千计，而不是以十亿计。此外，计算机的开关只是一种启闭装置，而脑细胞本身则具有极其复杂的内部结构。

　　　　计算机能思考吗？这就看你所说的“思考”是指什么。如果“思考”是指解答一个数学问题，那么，计算机是能“思考”的，而且比人要快得多。当然，大多数数学问题能够完全用机械方法一次又一次地重复某些直接的过程而得到解决，甚至今天最简单的计算机也能进行这种工作。u米u花u书u库u ；www。7mihua。com

　　　　人们常说，计算机解答问题，仅仅是因为它们被“编成了程序”才能这样做。计算机仅仅能做人们让它们做的事。我们必须记住，人类也仅仅能够做他们被“编成程序”所要做的事情。我们的基因在受精卵形成的瞬间就把我们编了“程序”，而我们的潜力就受到这种“程序”的限制。

　　　　然而，我们的“程序”要复杂得多，因此，我们想要把“思考”定义为写一部大剧本，作一部大交响曲，酝酿一个光辉的科学理论或一个深奥的伦理判断的创造力。在这种意义上，计算机肯定不能思考，大多数人也不能做到这一点。

　　　　但可以肯定他说，如果一台计算机做得非常复杂，那么，它也可能像我们一样具有创造力。如果能把它做得像人脑一样复杂，它就可能相当于一个人脑，并且能做一个人脑所能做的任何工作。

　　　　此外，还可以设想，人脑比组成人脑的物质有更多的东西。人脑是由具有某种排列方式的细胞所构成，而细胞又是由具有某些排列方式的原子和分子所构成。如果说人脑还有什么别的东西，那么，至今还没检测到这种东西的迹象。因此，复制人脑的物质复杂性，就是复制脑的一切。

　　　　但是需要多长时间才能制造出一台在复杂程度上足以复制人脑的计算机呢？这也许不致需要有些人所想象的那样长的时间。远在我们能够制造出一台像人脑那样复杂的计算机之前，也许我们会制造出一合这样的计算机，它的复杂程度至少足以设计出比它自身更复杂的计算机，这种较复杂的计算机能设计出更复杂的计算机，如此发展下去，复杂性越来越高……

　　　　换句话说，一旦我们通过了某一临界点，计算机就把人脑接过去，于是出现了“复杂性的爆发”。从那以后，在一个很短的时间内，计算机也许不仅仅能复制人脑，而且远远超过这一点。

　　　　再往后又会怎样呢？唉，人类目前还没有把地球管理得很好。总会有一天，我们应该谦恭地退让，而把这个工作交给能够做得更好的某人。如果我们不靠边站，那么，也许超级计算机就会毫不客气地走进来，把我们推到一边。
第95节
　　　　这要看你说的“思考”是指什么。

　　　　你也许是指想象力。我能想象我自己正处在地球上，一秒钟后，我想象我自己到了火星上或半人马座的α星上；或者在某个遥远的类星体附近。如果那就是所指的“思考”，那么你就会争辩说，思考具有任何一种速度，直到无限大的速度。

　　　　然而，你并没有真正走过那段距离，对吧？我能够想象我自己在地球形成的时候也在场，但那并不是说，我经历过这个时间历程。我能够想象我自己处在太阳的中心，但那并不是说，我真正能够存在于那样的条件之下。

　　　　为了使这个问题具有科学上的意义，你必须以这样一种方法来定义“思考”，即它可能具有的、实际上可用物理方法来测量的速度。◆米◆花◆书◆库◆ ；www。7mihua。com

　　　　例如，你能够思考的唯一原因，完全是因为存在着从神经细胞突飞到神经细胞的神经冲动，任何依赖于神经系统的行动都取决于这些神经冲动。如果你摸到一个热的东西，你就会把手缩回去。但是，只有当热的感觉从你的手传到你的中枢神经系统，然后另一个神经冲动从你的中枢神经系统传到你的肌肉时，你才能这样做。

　　　　这种无意识的“思考”（“我觉得某种东西是热的，我最好把我的手拿开，否则手就会受到严重伤害”），不可能比神经冲动在手和中枢神经系统之间往返所费的时间快。因此，我们必须懂得，“思考的速度”就是“神经冲动的速度”，否则不可能回答这个问题。

　　　　1846年，德国一位大生理学家马勒抱着悲观情绪，他认定决不可能测出神经冲动的速度。六年以后，在1852年，他以前的一位学生赫姆霍兹致力于测量神经冲动的速度。他用仍然接通神经的肌肉进行研究。他在不同的点上刺激神经，并测量引起肌肉收缩所需要的时间。当他刺激离肌肉较远处的神经，肌肉收缩迟缓了。根据迟缓的时间。他测出了神经冲动经历这段额外距离所需的时间。

　　　　神经冲动的速度取决于神经的厚度。神经越厚，神经冲动传递得越快。神经冲动的速度还取决于神经是否受到一个脂肪物质的鞘的隔离。一根受到隔离的神经传导神经冲动的速度比未隔离的神经快。

　　　　哺乳动物的神经是动物中最细的神经。而最好的哺乳动物神经运载神经冲动的速度每秒约100米，或者说，每小时360公里。

　　　　这种速度似乎低得令人失望。思考的速度并不大于旧式螺旋桨飞机的速度。但可以设想，神经冲动能够从人体的任何一点传递到任何另一点并返回来，只需要用少于1/25秒的时间（不包括在中枢神经系统处理过程中的延迟）。最长的哺乳动物神经是在30米长的蓝鲸体内，甚至在这里，神经冲动只需用半秒多一点就能完成在该鲸体内的往返旅程，这已是够快的了。
第96节
　　　　有时你不必看钟。当你肚子饿的时候，你就知道那是该吃饭的时候了。当你困了的时候，你就知道那是该睡觉的时候了。当然，如果你午饭吃得非常饱，那么，当你感到饿的时候，也许已经过了晚饭时间了。如果你已经睡了一个懒觉，或者正在参加一个令人兴奋的晚会，那么，当你感到困倦的时候，也许已经过了就寝时间。然而，在通常情况下，你感到困、饿的时间总是非常接近于正常的就寝和就餐时间。

　　　　在你身上有一种周期变化，使你每隔一定的时间感到饥饿，每隔一定的时间感到困倦。这些周期变化是很有规律的，因此你能够利用这些周期来测量时间（很粗略地）。这些周期就是“生物钟”的一个例子。

　　　　在生物的外界存在着稳定的周期。最显著的就是白天和黑夜的交替，但也有一天两次的潮汐节律，这种节律的幅度随着月亮的位相而变化，而温度周期则随着日夜周期和季节的年周期而变化。

　　　　生物对于这些变化的反应是有用的。如果它需要在夜间或仅在温暖的