三大宇宙谜团——之二

关于宇宙,有哪些最引人入胜且出人意料的谜题?

Caleb Scharf

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,仅反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。


尽管取得了卓越的成就(并且尽管有任何相反的说法),但在许多方面,我们仍然对宇宙的本质及其内容知之甚少。这可能看起来令人沮丧,但我认为这非常令人兴奋——人类的智慧有太多东西需要研究和尝试理解,有太多的乐趣可以享受,有太多的敬畏之情可以探索!

为了给北半球的夏季带来一些启发,我挑选了三个谜题,分别在这篇和其他两篇帖子中展开。这些当然不是科学领域唯一的难题——但它们是适合在阳光下发呆思考的好素材。  

#2 生命的起源


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作为看似理性的生物(当然,大多数情况下是这样,如果你排除政客、名人和虚构的橙色房地产大亨),当涉及到我们自身所属现象的起源时,我们处于一个相当特殊的位置。

简而言之,对于地球上或任何其他地方生命的起源,我们没有一个真正好的答案。

虽然我们确实在很大程度上超越了自然发生论与异源发生的混淆(老鼠来自奶酪,蝴蝶来自花朵,蟾蜍来自泥土等等),但我们仍然远未就生命如何、为何以及在何处开始达成科学共识。

这并不意味着我们没有很多想法。我认为大多数研究人员都会同意,目前最有希望的途径包括:

(1)在简单有机分子的化学网络上进行的实验室和计算工作——在正确的条件下,使用正确的催化剂——可以构建更复杂的分子,这些分子有可能继续向上发展复杂性链条(例如,最终制造出携带信息的聚合物)。

(2)研究最初的代谢驱动因素——包括化学势和可以在自催化循环中运行的化学反应(例如,福尔摩斯反应)。任何电子和质子可以穿梭的地方,都可能存在一个系统利用这种能量流来驱动其他不太“容易”的化学反应。

(3)探索自然环境,例如深海中的热液系统,那里汇集了大量有用的物质。从原始的化学势能到离子梯度,再到细胞膜等的潜在模板——热液环境似乎符合生命孵化器的条件,并且应该已经存在很长时间了。

(4)稍微超出生命起源的精确时刻的一步可能是RNA世界,这是一个限制较少、更混乱的生物前环境,可能提供了快速分子实验和进化的庞大网络。弄清楚这一点,你可能会弄清楚之前必须到位的东西。

但是,将所有线索联系起来,为地球上生命的起源和地球外生命潜在的起源构建一个连贯且可检验的假设,似乎仍然遥遥无期。近几个月,我曾多次撰写关于这个问题的一些要素,这使得生命起源领域既令人兴奋又极具挑战性

这种持续的不确定性也给寻找外星生命的工作带来了阻碍。天文学家和天体生物学家越来越接近于发现围绕附近恒星运行的类地行星可能揭示其一些化学秘密的时刻。这些线索——也许是温带大气中水和氧气的光谱指纹——可以被解释为生命探测。但是,如果我们对一个行星是否有可能在最初就产生生命没有很好的认识,我们可能要等待很长时间才能说服自己,我们实际上已经发现了我们视野中的宜居世界。

对我而言,也许关于生命的最大谜团是,我们似乎很难弄清楚它。是因为生命系统必然如此复杂,细节被漫长的进化所层层叠叠地掩盖了吗?是因为生命只发生在宇宙中非常、非常特殊和奇特的条件下吗?还是我们只是遗漏了什么,忽略了一个关键点,而这个关键点可以让所有碎片都各就各位——关于化学、计算或复杂性的关键见解?

如果能知道就好了。
 

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