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生命的起源

2017-05-15 YILAN MISStudioY
 


这是一封写给亲亲的科普文,也是《人文课堂》LES2 生命起源的笔记。




  人文笔记



化学进化论与神创论存在逻辑差异

对未知的态度也不同

超个体能产生巨大的协同效应

宇宙的能量总和是常数,总的熵是不断增加的

生命的进化是逆熵的过程







亲爱的宝宝,


你来到这个世界已经4周年了,现在,你的小脑袋瓜里已经会冒出各种千奇百怪的问题,还会像个小尾巴一样追着我问个不停:


为什么我是亲亲、不是别人?我从哪里来?为什么我会在这个世界上?


许多时候,我都没有回答你,其实不是我不想说,而是连我自己也没想明白。


我过去一直在赶路,埋头向前,从未留意这些好像哲学家才思考的问题。我不再是个问“为什么”的孩子,而变成了只在乎“是什么”的大人。


我不知道为了什么活着,只是下意识的生存,过着两点一线的生活,任由时间从我指尖溜走。直到有一天猛然惊醒,才发现,我似乎在慢慢丧失生命的活力和张力,变得麻木、僵硬。


我将生命的圆,活成一个点,一个僵化在原地固定不动的点。


但亲爱的宝宝,你知道吗,是你的“为什么”唤醒了我,让我停下匆匆的步伐,开始思考生命的意义,思考我们从何而来,要去往何处。


我想,好奇心大概是我们被赋予的最美好的礼物了,它能帮助我们从原点出发,重新找到生命的圆,去尽情伸展我们的可能性。


所以,我希望和你一起好好呵护它。


对于你问的问题,我现在知道的仍旧不多,但我会尽我所能,将我知道的、学会的告诉你。让你和我一起,踏上这趟神奇之旅。


今天,我们就先去往第一站把:来聊聊生命的起源。



1.

>>>创生论<<<


从单细胞生物到人类。


生命的起源和宇宙息息相关,现代科学家大多接受的一个观点是,构成生命的碳、氢、氧等都是“大爆炸”后元素的演化。


化学进化论认为,在原始地球里,无机物可以转变为有机物,有机物再发展为生物大分子和多分子体系,最后进化出具有原始细胞结构的生命。这些单细胞生物,经过漫长的演化,才产生了地球上无数复杂的生命形式。


著名的米勒实验,就试图为化学进化论提供理论依据。


1952年,芝加哥大学的博士生 Stanley Miller 进行了模拟原始大气条件的实验。他在一个烧瓶中加入氢气、甲烷、氨和水蒸气等无机混合物,然后将烧瓶密闭,插入两支可产生火花的电极。7天后,他从烧瓶中收集到20种有机化合物,其中11种氨基酸里有4种是生物的蛋白质含有的。


这在当时造成巨大的轰动,因为人们认为蛋白质就是生命的本质,无机物产生蛋白质的基本单位——氨基酸,就相当于创造了生命。


但米勒实验也颇受争议,例如,质疑者指出,实验中使用的气体是由氨气,甲烷和氢气组成的还原性气体,但还没有真正的证据表明,这就是构成地球原始大气层的气体,有可能米勒在烧瓶中观测到的化学反应,在实际的原始大气层中根本无法发生。 


到目前为止,还没有确切的科学证据证明,化学进化论这一理论是100%正确的。


亲爱的宝宝,说到这,你可能有些困惑,因为要理解上面我所说的,你要学习物理学、化学,还有生物学的知识,学习各种符号和定理,在这个过程中,你可能觉得有点无聊。说实在的,我曾经也十分讨厌课本里那些晦涩难懂的字眼儿,但如今却发现这些学科是那样奥妙迷人,真正喜欢上了它。


所以,我希望你将来不要仅仅只为了分数学习,而是能用一颗好奇的心去探索,然后,你会发现自己触碰到了一个崭新的世界,那里神秘而迷人。


好了,有点说远了,我们再继续聊生命的起源。


相较于化学进化论,你可能更熟悉的,是那些美丽的传说,上帝创世,女娲补天,普罗米修斯捏人……


些神创论都认为,有一个高于人类智慧的存在,创造了地球上的所有生命,像人类这样精致的生命体是不可能自然进化产生的,而是智慧的产物。


要理解他们所说的,我们就要知道细胞的形成何其困难:


一个细胞中有成千上万个不同种类的蛋白质,合成一个蛋白质需要50-1000个氨基酸,而100个氨基酸正确排列成蛋白质的概率只有约10^-100。


美国德克萨斯大学的教授 Walter L. Bradley 博士计算后曾比喻说,


你把宇宙里所有的碳放在地球表面,让它们进行最快的化学反应,即使反应个10亿年,产生一个有功能的蛋白质分子的几率也只有1060分之一。


细胞的形成的确很难,但如果神创论者是对的,所有精美的物体都是智慧的产物,存在一个至高无上的上帝,那么上帝是谁设计出来的?宇宙外势必有一个比上帝更高的存在创造了它,那这个存在是什么?如果上帝不是被设计出来的,那么宇宙为什么不能诞生同等智慧的生物?


从逻辑推理上,神创论存在漏洞。但从感性认知上,神创论似乎更容易被人们接受,特别是在几百万年前,人类那么渺小无力,将希望寄托在一个可祷告的神身上,比面对变化莫测的自然环境,更让人心安。


说到这,我们不妨想想,神创论和进化论的根本差异,在哪?


老师提到,神创论认为生命是从上至下创造的过程,是从复杂到简单;但进化论则是秉承发展的观念,认为当空间和时间无限大,宇宙就有从简单趋向复杂的趋势,一步一步演化出生命。


这是从逻辑上指出两者的差异,我则尝试从另一个视角去理解:二者对待未知态度的不同。


神创论对未知的答案永远是“一切都是上帝的安排”,它将不可控的未知转化为可控的现实——我们的诞生和存在是有意义的,只要虔诚的侍奉上帝,一切经历都是恩赐,即使遇到挫折,这也是上帝的精心安排。每个子民都被恩宠,都拥有上帝无条件的爱。


然而进化论,更确切的说,科学视角,则更加理性:生命的诞生和存在是无意义的,只是无意识单细胞的自我进化,不是上帝手里的剧本,也没有一个真正的神在意你的存在。它崇尚人文主义,对于生活在茫茫宇宙中的孤独的个体,它无法带来神的关怀。它承认未知,承认宇宙中有许多尚无法解释的现象,所以它无法提供强大的神的力量,而是看重人的能动性、自我安全感。


神创论存在更为久远,因为它给予人类战胜自然的信心和勇气、以爱和安全感,让人类不再畏惧未知。但随着自身力量的增强,人类可以通过创造复杂工具改造自然、探索未知,神的力量被削弱,文艺复兴、宗教改革掀起阵阵人文浪潮,到了现代社会,信仰上帝的孩子已经越来越少了。


但是,我亲爱的宝宝,生命到底起源何处,其实仍是一个未解之谜。


不管哪一种说法是对的,对于宇宙,对于生命,我们都还有太多尚不曾了解,我希望你对未知有一颗敬畏之心,希望你用一种包容的态度去看待不同的观点,尝试理解它们产生和存在的原因,而不是简单的否认和批驳。


美国青少年中从未参加宗教活动的比例 1966–2013

数据来自PLOS 2015年发表的调研



2.

>>>超个体<<<


在接下来的旅途中,我们会探索生命起源过程中的几个关键词:超个体、熵、基因复制与变异。


首先,我们来看看什么是超个体。


单个原子微不可见,但无数原子聚集可以形成庞大的星球、宇宙;细胞个体无法存活,但无数细胞却能组成功能复杂的生命体;神经元只能接收和发射信号,但过亿的神经元却能形成拥有语言、意识、快速应对环境变化等功能的大脑。


无数简单的货币交易形成复杂的金融体系;无数个体组成高度分工的人类社会……


大量个体集合成的超个体,不仅仅只是简单的物质堆积,而是能产生1+ 1>2的协同效应。


不过这一过程中,有三大要素必不可少:个体,协作规则,信息通路。

  • 个体:形成超个体的独立因子。

  • 协作规则:个体进行能量交换、协作交流的规定。

  • 信息通路:个体真实协作时发生反应、进行信息交互的通道。


例如:


单个的神经元是个体,神经元在什么条件下可以进行信号传输是协作规则,信号在无数神经元之间传递时的通道就是信息通路。

单次的货币交易是个体,货币交易的规定是协作规则,无数次交易发生时货币的流动则形成信息通路。


根据这三大要素的属性,超个体现象可以分为三类:


  1. 自然界中的超个体:例如原子、神经元、细胞组成生命体。

  2. 人类社会中的超个体:例如公司、国家的产生。

  3. 人类创造的超个体:例如货币体系、金融交易。


其中,人类社会的超个体现象比自然界更为复杂,因为:


  • 【个体】与细胞、神经元不同,人类是具有自我意识的生物,存在不同的利益诉求,所以人们会自主选择是否遵从协作规则。

  • 【协作规则】由于诉求不同,要制定出平衡各方利益的规则也就更加复杂和困难。

  • 【信息通路】再加上心理、社会等复杂因素的影响,人类社会中信息的流转无法像自然界中那样通畅透明。


所以,个人、组织、民族、国家、世界,每跨越一个层级,个体协作的难题也就更高。而且,随着组织扩大,个体分工越细,扮演的角色和功能也就越小。


在工业时代,被誉为“科学管理之父”的泰勒,通过标准化的生产流程提高了生产效率,影响了工业化进程。但精细化流程虽然提高了企业这一超个体的整体产能,但却加重了工人作为个体的负担,遭到工会组织的强烈抗议。


到了互联网时代,去中心化的特征掀起一波管理变革,更多的管理者强调释放人的个性,激发个体的创造力和活力,以此带动企业的发展,实现共赢。


在“企业、国家”这种想象共同体中,人尚可以影响组织(尽管有时候效果微乎其微)但在人类创造的超个体中,人类无法通过自身去经历和体验,也不涉及人权问题,所以这个体系更脆弱,一旦信任坍塌,超个体也就不复存在。金融危机就是最好的例证,当人们不再相信货币价值,不看好经济发展,经济危机像席卷一切的风暴,摧枯拉朽。


在人类社会,如何处理好超个体与个体间的关系,是一个值得深入探究的话题,有时间我们再详细说,接下来,我们还是回归主题,来看看一个更有趣的概念吧:熵。


3. 

>>><<<


宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的。


熵是一个测量单位,用于描述不能再被转化做功的能量总和。


杰里米 · 里夫金在《熵,一种新的世界观》中,将热力学定律概括为:宇宙的能量总和是个常数,总的熵是不断增加的。


所有物质的存在,都只是能量形态的转化。工厂生产机器、摩天大楼拔地而起,甚至万物的生长、兴替,都是能量从一种状态转化为另一种状态。


我们既不能创造,也不能消灭能量。


但每一次能量状态的转化,就意味着下一次再能做功的能量减少了。(能量总是从密度较高的地方向较低的地方流动,这种情况也被称为做功)例如煤燃烧后虽然能量转化成气体,但我们无法再燃烧这块煤,也无法再获得热量。


这个转化过程中丧失的能量总和,就被称为熵。


根据热力学第二定律,自然界的演化是从有序趋向于无序,例如铁生锈,木头腐烂。每当发生任何反应,一定的能量就被转化成了不能再做功的无效能量,也就是说,自然界中总的熵是不断增加的。


然而,生物进化却是熵减的过程。


生物进化是由从简单到复杂、从低级向高级、从无序到有序进化,有效能量增加,熵变为负。


所以,从生命的起源看,进化的力量和熵是相抵触的,低端的生物逆着熵的力量,不断奋进,一次次击败自然规律,最终进化到金字塔的顶端。作为个人,我们也是不断克服惰性,成为更好的自己。


如《少有人走的路》的作者M·斯科特·派克所说:


我们体内都含有熵的原罪,它促使我们得过且过,只想维持当前的生存状态。但我们也拥有自由的意志,有选择的权利,如同生物进化一样,我们可以不断努力,克服熵的力量,最终获得心智的成长。


亲爱的宝宝,希望你将来也能踏上这条少有人走的路,进化成最好的自己。


我今天说的这些东西,你现在可能还听不懂,但没关系,你知道个大概就好,也许等你以后上学了,会想起拿出来再看一看,那样我就满足了。


下次,我们将聊一聊基因的复制与变异,可能又是一封长信,希望到时你不会睡着了。



爱你的姐姐

2017.5.14



物竞天择,适者生存。

在复杂的环境中,如何才能更好的存活?生命是如何进化的?基因真的是自私的吗?

下周见。







好 · 奇 · 心

是我们被赐予的

最好的礼物

它帮助我们探索

生命的可能性


希望你也能重新发现


生命的圆



2017.5.14





MISStudio Y

在/学/历/史


BE THE BEST OF WHATEVER YOU ARE

AND

BETRAY THEIR EXPECTATIONS







后 · 记

昨天想着不能拖稿

文章一定要凌晨前发出去

于是折腾到半夜

录音、配乐、剪辑

最终整好了一版

但还是不满意

于是不留后路地把文件删了

今天拖着被热伤风整得哑了的嗓子

又录了一次音

希望大家不要嫌弃

>_<

但愿未来越来越好

自己能一直一直坚持下去

还有

要谢谢给我鼓励陪我一起学习的你


             匕

ONE THING AT A TIME

MISStudio Y

           阝               

                              廴              匚



 













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