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什麼是生命的維度和寬度

生活 更新时间:2025-02-03 11:07:40

最近讀薛定谔《生命是什麼》。書中從物理、化學角度對“生命是什麼”做了個解讀。我抽取部分,按自己的邏輯,從穩定性(生命是怎麼穩定的)、延續性(生命是怎麼持續的)、有限性(生命如何終結)對“生命”的理解(僅是個人限度内的理解)做個小結。

一、生命的穩定性(生命為什麼向大的方向發展?)

有機體的内在生命以及它同外部世界的相互作用,都能被精确的定律所概述,但這個前提是它自身必須有一個巨大的結構。如果沒有足夠的空間結構,參與合作的分子數目太少的話,“定律”也就不準确了。

量子級别的微粒子總是不停地運動,所有的原子每時每刻都在進行着沒有秩序的熱運動,也就是布朗運動(懸浮在液體或氣體中的微粒所做的永不停息的無規則運動)。就像:

什麼是生命的維度和寬度(生命的穩定性延續性)1

高錳酸鉀分子遭受到水分子的連續撞擊,向着不确定的方向蔓延——一會兒朝着高濃度的方向,一會兒朝着低濃度的方向,一會兒則斜向移動。這就像蒙住眼睛運動的人,充滿了“行走”的欲望,但卻沒有特定的方向,不斷地改變着他的路線。

如果我們用顯微鏡看霧氣中的水滴,它的沉降運動也呈一種不規則運動。或者可以這樣理解,微粒子因為質量太輕,它們的運動受制于周圍環境的分子熱運動,而自身卻沒有多少自由選擇的餘地(人微言輕),所以無法形成規律性的有序生命。

微粒聚集多了,受各種力與自身力的作用與平衡,逐漸形成一種有序與穩定的結構,就變成有機體;當然,這是一種概率(有時說,科學是一種概率,我也能理解)。

或者說,因為物質之間的力幹擾一直存在,微粒子或少量微粒子集合的受幹擾的情況特别重、特别複雜,所以“測不準”;但是大體量的粒子集合,受外界熱分子的幹擾就減輕,或忽略不計,就變成穩定體。

有機體的生命得益于其遵守精确的定律,而定律的存在是需要大量的分子才能支撐。所以有機體的尺度相對于原子才會如此之大~

從這個角度講,有時“抓大放小”就有它的道理。比如我們的感官,如果過于靈敏,那還不把人折騰死,也無法進化成一種有序思維。

什麼是生命的維度和寬度(生命的穩定性延續性)2

生命從原子、脫氧核苷酸、基因、DNA、染色體、細胞、組織、生命,是一個逐步壯大穩定、不斷試錯演化的過程。

二、生命的延續性(生命以負熵為生)

生命是個有序體,但大自然、宇宙的自然狀态是個趨向無序、混沌的過程。在熱力學中叫“熵增”。什麼是“熵”?“熵”是表征物質混亂(包括熱運動無序、組合無序 )程度的一個參量。

生命體的熵自然趨于增大,當趨于最大熵時就越趨于死亡的平衡态(熱力學第二定律:在任何一個孤立系統裡,總體的混亂程度,隻會增大不會變小,直到達到混亂的最大化),所以維持長久生命力就需要不斷的從外界獲取負熵來設防阻止或延緩有機體熵的增大,這就是“新陳代謝”。

“新陳代謝”就是從環境中攫取了負的熵,從而來降低自身的混亂度來維持生命,就是靠吃、喝、呼吸以及(植物的)同化。有時我也會想:我們倡議不吃油炸、過期食品,是不是因為食物裡面的“有序”性遭到破壞了呢?(當然消化也有它的一套複雜過程,比如熟食品更容易消化,我們吃的食物能量不能完全吸收,所以排洩物還可以作肥料,......)。

生命活着的終極使命就是對抗熱力學第二定律。如果有一天不再對抗它了,那生命就離終結不遠了。即:生命以負熵為生。

生命是個“有序”組織。

三、生命的有限性(新陳代謝的有限性)

一個有機體的生長是由連續的細胞分裂引起的,但這種細胞分裂的次數有限。比如人體細胞,由DNA末端上端粒長度所決定,端粒每一小段堿基長度為TTAGGG;DNA末端大概有6000-8000個這樣的重複片段。

當細胞每分裂一次,這些片段就會少一段,當器官中舊細胞死亡,細胞需不斷地分裂維持器官有序工作。當細胞分裂到50-60次,就達到一個成人的細胞數。到了晚年,越來越多的器官細胞中的DNA末端的端粒趨于消耗完,DNA長鍊會變得更加不穩定,容易産生基因突變,這就是為什麼老年人更容易得癌症的原因。

據現在的科學測算,人體的極限壽命在120歲左右。

年輕人如果有經常熬夜或者吸煙等不良習慣,某器官細胞分裂超出常人速度,端粒消耗會加快,DNA基因突變也會更早降臨。

又或者,體内代謝産生的活性自由基和攝入的活性自由基剛好偷走某個DNA分子上某個原子的電子,共價鍵被破壞,造成的基因突變,錯誤地翻譯錯誤蛋白質,也變成了我們所說的癌變。

總之,生命是一種結合體、結構體(保持有序)、有限體(壽命有限;過一種有規律有節制的生活,減緩細胞分裂速度)。

202106

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