当实验室实验具有神学意义时

创造新的生命形式和新的宇宙的努力将引发深刻的问题

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


宇宙和其中生命的创造是《圣经》开篇章节中神圣创世纪故事的两个基本支柱。但是,假设我们能够在实验室中创造一个婴儿宇宙,或者用原始化学物质制造合成生命。这会使我们成为上帝头衔的竞争者吗?即使我们以目前的技术为由,认为这些前景不切实际,但另一个比我们技术先进数十亿年的文明可能已经完成了这些壮举,并在实验室中创造了我们的宇宙或生命。我们应该把这样的文明视为我们的上帝吗?

我提出这些问题不是出于哲学上的好奇,而是因为相关的实验正在科学文献中被讨论。例如,由诺贝尔奖得主杰克·索斯塔克领导的团队在哈佛大学的目标是构建一个进行达尔文进化的合成细胞系统。他们合成生命的构件,一个原始细胞,由一个自我复制的遗传聚合物(类似于天然基因组)组成,周围环绕着一个自我复制的膜(类似于天然细胞边界)。遗传聚合物携带允许复制和变异的信息,使新一代合成细胞具有可以遗传但也可以进化的特性。膜保护并将该信息的身份与外界隔离。

合成生命实验可以解释地球上达尔文进化背后的化学和物理学。但它们也有望探索与地球上受限制的地质和大气条件不同的条件。厨师们非常清楚,同样的成分可以用来制作不同的蛋糕,这取决于它们的数量、顺序和混合时间,以及混合时的环境条件(如温度和表面条件)。地球展示了一种特定的生命配方,但这可能只是众多可能的配方中的一种。


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在实验室中研究各种可能的生命形式可以扩大我们对天空中哪些宇宙环境可能存在生命的想象。如果这些潜在可居住的环境与天文学家目前痴迷的类地行星表面截然不同,那将是革命性的。这种认识可以像导致量子力学发现的实验指导对恒星、星系和宇宙其他部分的研究一样,塑造对外星生命的寻找。

正如对物理定律的更好理解使现代技术能够满足我们的日常需求一样,在实验室中创造合成生命可以为医学和生物医学研究带来巨大的附带利益。

但另一种实验室实验可以为我们理解整个宇宙的诞生提供新的视角。根据流行的宇宙学模型,我们的宇宙始于宇宙膨胀时期,在此期间,由于真空能量密度的暂时主导(类似于我们目前正在目睹的宇宙加速膨胀),微小的空间区域被拉伸了数十个数量级。

真空密度源于一种称为“暴胀子”的量子场的存在。物理学家可以研究人工产生一个空间区域的方法,在该区域中,暴胀子场被浓缩到足以刺激婴儿宇宙的诞生。这样的婴儿宇宙不会膨胀到实验室中,而是会从其创造者的时空中分离出来,并在自己的气泡中演化。

这就提出了一个问题,即大爆炸是否可能是实验室实验的结果,如果是,我们是否会知道?我们宇宙的这种起源并没有解决关于我们宇宙根源的根本问题,而只是将问题的时间推回了一代实验家。

即使是这种情况,我们还是会想:是谁创造了膨胀我们宇宙的实验家?也许他们是由早期一代的实验家产生的,如此等等,无穷无尽,而我们的文明未来有能力通过产生婴儿宇宙来遵循这种“宇宙传统”。问这一切是如何开始的,可能类似于问谁先来,是鸡还是蛋?

但也许,就像鸡和蛋的难题一样——我们有其开始的科学线索——整个宇宙历史都始于一些原始成分和随机过程。在这种情况下,人们可能会问:是否存在可以用相同的原始成分产生的不同宇宙的配方?如果是这样,我们可以通过阅读“宇宙配方书”来拓宽我们的视野。

当我们遇到更先进文明的成员时,我们可能会问他们是否写过这样一本书。如果他们写了,希望可以购买,而不是绝版。

Avi Loeb is the head of the Galileo Project, director of the Institute for Theory and Computation at the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, founding director of Harvard University’s Black Hole Initiative, and the former chair of the Harvard astronomy department (2011-2020). He is a former member of the President’s Council of Advisors on Science and Technology and a former chair of the Board on Physics and Astronomy of the National Academies. He has published more than a thousand peer-reviewed papers and is the bestselling author of Extraterrestrial and Interstellar and a co-author of the textbooks Life in the Cosmos and The First Galaxies in the Universe.

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