张业展
生命起源于宇宙运行的宏观分析
2017-10-16 14:18
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生命起源于宇宙运行的宏观分析

                                               张业展


(一)生命活动的本质

生命的过程是一种活动的发生过程。到目前为止,在人们所能够观测到的范围内,除了宇宙的运行之外,世界上没有任何活动是永恒不变的。也就是说任何活动的发生都是需要有触发条件的。因为活动的过程中总会受到环境中的外界因素的影响和干扰,所以活动是需要一定的与干扰因素向抗衡的外界因素来维持的,一个活动不会无缘无故的开始和无缘无故的结束。生命的过程作为一种活动也应当具备这些特点。

(二)生命活动过程的特点

生命活动在地球上持续了数亿年,分别从总体和个体上看其它具有如下特点:

1.它是一种活动。不论在总体上还从个体上,生命过程都是一种活动,而不是静止不变的状态。

2.这种活动持续发生几十亿年,生命的活动在这几十亿年中没有停止过,虽然生命个体的活动会有开始和结束,但是这个整体的活动从来没有中断和停止过。即把地球上所有生物的生命活动当作一个整体的时候它从没有中断过。

3.生命活动具有周期性,具有无限循环的特点,整个生命活动是由无数个个体的生命周期组成的。

4.这种活动是有序的且有方向性,其方向是从简单到复杂,即这种活动是有规律的,而不是杂乱无章的。

5.活动本身是需要外界条件支撑的,生命个体的活动只有在外部条件合适的时候才开始进行,而不会无缘无故的开始。

6.生命活动的个体可以发展出无限多种样式,这些样式可以满足地球上所有地区环境的要求,从某种程度上说生命可以演化出任意样式的个体。即可以在任何非极端环境中演化出适合当前环境的生命个体样式。从这个角度说,生命呈现出任何样式。

那么生命活动到底是什么因素在引导和保持的呢?下面对这个问题进行分析。分析问题首先要立足于客观条件,不要一下就归结于神话传说,否则,问题就不能再继续研究。

(三)分析内部因素和条件

假设生命活动是由内部因素控制的。在客观世界中,如果一个事物能有某种特殊功能,那么这个事物只能是这么三种情况:

  1. 它是某种特殊的物质,这种物质的某种属性带有这种功能。

  2. 它是某种特殊逻辑结构或者组合,这种结构或组合可以产生这种功能。

  3. 它是某种能量,这种能量可以产生这种功能。

如果控制生命活动运行的某种事物是在生命个体的内部,那么这个事物必然是上面三种事物之一,或者三者中的某种组合。

下面对这几种情况进行分析:

1. 如果这个事物是是某种特殊的物质。物质的属性是单一的,而生命的呈现样式可以是任意的,这样单一的物质属性如何能够控制和引导事物的任意性?当前人类查明基因可以控制生命体的样式。而不同类型生命体的基因也是不同的,那么什么控制了基因演化发展的样式?这样反推下去,不论最开始对生命活动进行控制的事物是什么,那么它总是要有可以任意变化的特点或者机制的,否则,它就不能最终控制并引导出几乎可以满足任何非极端环境的生命样式的,也就是说单一或有限几种物质的有限属性是无法完成对生命多样性的引导和控制的。所以,生命起源于物质的属性不成立。

2. 如果这个事物是某种能量的话,经过数亿年的消耗和个体在繁衍过程中的分散,能量早已就消失殆尽了。如果这种能量会通过外界条件得到加强的话,那么这种能量就不是生命起源的原点,原点应该是能为这种能量加强的事物。

3.如果是某种包含特殊功能的特殊组织结构。这种结构必然是由物质组成的,物质的属性是有限的,那么其组成的特殊结构的功能也必然不可能是可以达到任意种功能的。和第1点分析的一样,生命体的样式是任意的,而且在自然界中生命个体的功能几乎可以满足地球上表面和浅层处的任何地方的生存要求。(除非是极端高温、低温环境)。

这里就说明某种特殊的结构产生的特殊功能是不能满足生命活动全部需求的。所以,可以判断最初起点在内部的因素难以使得生命活动呈现出以上任意的样式,也就是说生命活动数能够维持数亿年,而且能够产生出适应地球上任何环境的生命个体样式,这种状况不应该是由内因导致的。

(四)排查外部因素和条件

既然内因难以实现这样的活动,那么下面分析外因是否可以实现。

如果是外因造成了生命活动的开始,那么这个外因存在的时间就要比生命开始的时间早。下面分析在生命出现之前就存在的外部因素和条件:

生命活动在地球上持续了几十亿年,那么维持生命活动的外部因素持续的时间必然要大于几十亿年,在地球上存在几十亿年的外部因素即外部条件有哪些呢?在生命出现之前的地球上存在的外部因素都是最原始的因素,如:土壤、水、阳光、能量、温度、风云雷电、地震、火山……那么这些因素能不能满足生命活动的需求呢?

土壤、水、空气等都是物质,物质具有化学属性和物理属性,能够进行相应的化学和物理变化。由于化学变化和物理变化都不是单向有序的,当外部条件发生改变时,其相应的变化也会发生改变,所以物质的化学和物理属性不足以引导和维持生命进行数亿年的有向的活动。

温度和能量变化也没有方向性和持续性,同样不能支撑生命数亿年的有向活动。风云雷电、地震、火山等地球活动同样不具有持续性和方向性。阳光虽然具有持续性,但是,从地球的生命个体分布的特点看,地球上生命个体分布特点是极为广泛的,在底下千米深处阳光根本不可能到达和影响的地方依然有大量生命的存在,这说明阳光不是生命活动的必要条件。

(五)外部环境对生命活动影响现象

以上分析的种种因素都不能满足保持生命活动的条件,那么还会有什么因素可以满足的呢?春天来了种子就会发芽,天上下大雨了沙漠里面会出现繁茂的植物,池塘里有水了鱼类才能繁衍。反之,秋天来临了,万物草木就会凋谢;干旱严重了,草原就能变成沙漠;水质变差了,鱼类就不能繁殖等等。从这些可以看出,外部环境的变化对生命活动的影响是致命的,也可能呢是决定性的,也就是说,只有外部条件成熟了,生命活动才可能开始。既然这样,那么地球上的生命活动应该起始于地球的外部环境。反观地球的外部环境,在地球上生命活动出现之前就有一种活动早已存在很多年,这种活动就是宇宙的活动。宇宙的活动对地球环境产生了怎样的影响呢?是不是能够成为地球上生命出现的外部条件呢?

(六)地球外部环境的周期性变化

地球环境是在宇宙中产生并发展的,那么就从宇宙的变化开始寻找地球上生命活动的起点。在太阳系中星球相互位置的周期性变化引起地球外部空间磁场环境发生周期性变化,加上地球的自转,使得地球表面的磁场环境会日复一日的进行周期性变化。磁场的变化会引起地球上物质在某些方面,尤其是微观方面的变化。那么数亿年宇宙运行引起的地球环境的变化而使得其内部微观世界产生了什么变化?这些变化哪里去了?全世界微观世界如此长期且广泛的变化必然会在地球上积累下来深深的痕迹,那么这个痕迹在哪?是什么?

地球与太阳距离适宜,表面温度合适,有大量液体水的存在,且地球外围还有大气层包裹,这些都是地球的外部环境。当矿物质在水中形成溶液的时候,很多化学反应就容易发生。地球外部磁场的周期性变化使得一些物质之间发生相应的化学或物理反应。由于地球磁场变化是周期性的,而且每天都发生一个周期。这样地球上天天都会发生大量的类似的化学反应。

(七)物质之间化学变化的循环

物质之间的相互变化,尤其是化学变化往往会产生若干循环。即,物质A与物质B相互结合可以生成物质C,而物质C反过来也可以分解为物质A与物质B。物质这样相互转换的过程就构成了最基本的化学变化的循环。

1.化学变化循环的可拓展性      

物质化学变化的每一次循环都有开始的物质S,当一次物质循环的过程中如果一个物质能够分离出可以使得这种循环开始的物质S,那么这种循环就会无限次的重复下去,物质通过这样的方式产生了繁殖的活动样式,繁殖出的物质S和父辈的绝大部分特点一致,这就产生了遗传。遗传使得某种循环化学变化活动的特点可以不断的继承和重复。

当这个循环被无限扩大以后会出现什么样效果呢?下面分析化学变化的循环:

(1)A、B两物质产生1次化学变化生成C物质;

(2)C物质1次分解成两物质A、B;

(1)和(2)是一个无限循环。

在开始时,这些化学反应循环可能只需经过2次变化,即这种反应只包含2次化学变化。由于地球上物质数量庞大,各种物质结合的机会多,在日复一日变化的过程中,某中物质在发生一次变化以后可能又和另外的物质结合,或者在新的条件下又进行了一次变化。这样,原来只是进行2个变化的化学反应循环变成了具有3次变化的化学反应循环。同理,可能逐渐演化为具有多次化学变化的化学反应循环,这就使得化学反应变化的循环变长。当然,随着化学反应循环的变长,其变的越来越复杂。同时,支持化学反应循环开始,并在化学反应循环中被产生的物质S也随着化学反应变化循环的复杂而逐渐变得复杂。物质S变得复杂以后反过来又能够支持更复杂的化学变化循环。化学变化循环和物质S二者便得以共同向复杂的方向演化。

这就是化学变化循环的可拓展性。

2.化学变化方向的可控性

物质不仅能够相互之间发生化学变化,而且,物质还能够影响和改变别的物质发生化学变化的条件,比如:各种催化剂作用,或者改变溶液的酸碱性等等,这里姑且把可以改变化学变化环境的物质叫做物质G。

最开始的时候,这种组合完全是依赖外部环境的调控才能发生的。后来,某些化学变化的组合遇到了相应的可改变化学反应环境的物质G,这种物质影响和改变了这种组合发生化学变化发生的条件,那么通过这种方式使得化学变化的组合的变化方向变的可控了,也就是说外部条件的操控可以使得化学变化的组合变的具有方向性。

当化学变化的组合的变化变得有方向性以后,这种变化产生的新的物质M的数量就容易变得多了起来,也就是说有了某种优势而优先大规模发展起来。起初,这种物质G是在自然环境里面存在的。可是后来,在新产生的物质M里面,有的个体某些方面物质G发生反应形成新的物质N。那么这种新的物质N就可以携带物质G。自身携带物质G的物质N要比原先没有携带物质G的物质M更容易接触到物质G,这样物质N又可以得到发展优势,其能够进一步大规模发展。

化学变化不仅受到催化剂影响,还受到环境的酸碱度、稳定、化学物的密度等等因素的影响。这些因素的类型不仅有很多种,而且其量的大小同样影响化学变化的速度。更重要的是,在自然界中,不仅催化剂的种类,而且能够影响环境酸碱度等因素的物质类型有多种多样。自然界中不仅化学变化的类型多种多样,而且其可以被控制的类型也是多种多样,因此,从某种角度说化学变化可以是被任意控制的,也就是说外部环境可以任意控制化学变化的方向、速度、强度、时长等等。

化学反应的是可控的,那么当外部条件出现时,那么适合与这种外部条件的化学反应就会多,就容易发生。那从整个自然界来说,这种物质的化学反应的变化就有了方向性,那么这种化学反应组成的化学反应组合就会优先发展和增多,从而这类化学反应的组合就会逐步向复杂的方向发展。时间长久以后就可以演化出结构复杂多样的物质。通过这样的方式物质的化学变化就能依据任何非极端的外部环境发展出适合当前环境的生命样式。

(八)化学反应的控制信号

虽然理论上化学反应组合可以达到生命活动的复杂度,也就是可以通过化学反应来发展出一个个生命体的个体。但是,生命个体是极其复杂的,其个体在成长过程中的化学变化可能要经过数以万计的环节。这么多的环节是如何能够一步步实现的呢?

对于一个只有几个化学变化环节的组合来说,这样的一组变化是容易实现的,可是对于一个具有数以万计个化学变化环节的组合来说,如果将这些环节都依次进行的话那是极其困难的。数以万计次化学变化就需要有数以万计的化学环境,那么在自然界是不能有序的产生这么多样式环境的,在这样的情况下,就需要生命体内部产生相应的环境了。而生命体内部是如何产生这样的环境的呢?这里就需要生命体自带影响环境的物质,并且能够有效地释放和回收这些物质。这里就要涉及到控制信号的问题。

物质是有属性的,从影响化学反应条件角度看这是一种化学或者物理的属性;可是如果从控制角度来看,如果某种物质的属性可以改变别的物质化学变化,那么这种属性就是控制信号。比如某物质会产生酸性物质,那么这种酸性就是信号,释放这种酸性物质就是释放信号,同样可以产生碱性物质或者其它物质等等,当然物质还可以产生电信号等,这样物质中就储存了大量可以释放的信号了。通过信号来调节环境中某些属性的物质类型和数量对环境进行调节,这样就可以控制环境里面物质发生化学变化的方向,可以控制物质的化学变化的变化速度、变化时机和变化时间长短等。

在自然界中可以影响环境的物质多种多样,有些物质可以影响化学环境,有些影响物理环境,有些还可以产生电信号影响电磁环境等等。而且随着生命体发展的越来越复杂,其能够合成的物质样式越来越多,也越来越复杂,那么这些物质能够产生的控制信号会越来越丰富和复杂。在生命体中,生命体可以在外部环境和内部环境的共同作用下通过适当的部分去合成、分解、释放和回收这些物质,从而对生命体的发展完成相应的控制。

生命体内部可以自带的能够影响环境变化的物质类型数量要比同一条件下自然环境中的这些物质的类型要多得多,而且也容易控制的多。这样,生命体通过内部自我形成的环境就能够控制比自然界里要复杂得多的化学变化的组合的有序的变化。生命体就通过这样的方式来有序的完成数以万计个化学变化环节,从而完成生命体的成长活动的。

(九)小结

从上面分析可以看出客观世界中的几个条件能够满足生命活动发生的要求:

  1. 地球表层磁场长久以来的周期性变化,这种变化引起地球上物质有规律的化学和物理变化;

  2. 地球表层有大量的水,水是很好的溶液,能够促进化学反应的大量进行;

  3. 物质的化学反应会受环境变化的影响,在有规律的周期性变化的环境的影响下,物质之间进行的化学变化可以关联成为循环的变化过程;

  4. 当地球表层磁场环境进行无限多次周期性变化的时候,物质间的可循环的化学变化也就可以发生无限多次;

  5. 组成物质间化学变化循环的变化次数可以随着循环的进行而逐渐增加,循环的样式也会增加;

  6. 化学变化方向可以被某些物质的属性进行控制,这些物质的属性成了化学变化方向的控制信号;

  7. 可以控制化学变化方向的物质被吸收进入发生循环化学变化的物质中,这样就使得这种可发生循环变化的物质内部环境多样化,控制信号多样化,就为可循环的化学变化过程进一步复杂化提供了条件,为生命活动的高度复杂性提供了条件;

  8. 当可循环的化学变化的变化过程足够复杂时就呈现出了生命活动样式。

  9. 以上多种因素使得生命发展成为一个复杂的、有序的、可控的和与外部环境紧密联系的活动过程。

以上这些条件这就是生命活动出现的原因。

(十)宇宙运行特点与生命活动特点吻合

既然从理论上分析出了宇宙变化导致地球表层磁场的周期性变化从而引起了生命活动的发生,那么客观世界中生命活动的特点是不是和地球表层磁场的变化特点相吻合呢?

由于生命活动是极其复杂的,生命过程中发生的变化不仅受到外界环境因素的影响,同时,其内部环境的复杂性也会对自身产生一定的影响,那么内外多重因素叠加就会导致生命活动发生时,其活动不可能在每一个细节上都与地球磁场环境变化完全一致。也就是说生命活动过程中其表现样式有的会直接表现出受到外界环境的影响,而有的则表现因为受到内部环境的印象而与外部环境影响不一致。

既然生命活动会同时表现出受到内部环境和外部环境影响的两种结果,那么这里就不能简单的将生命活动中的每一个样式都直接与外部环境比对。而是需要看生命活动特点有多少直接表现为与外部环境特点相符,还有不相符的可以找其深层原因,并最终找出其最终受到外界环境影响的证据。

这里举一个有代表性的例子就是生物钟的问题:动植物生命活动常常受到生物钟的控制和调节,似乎生物钟是生命活动的根本原因。但是,查询生物钟资料就会发现,生物钟的周期和起止时间会受到外界环境的影响而发生变化【“光对植物生物钟的调节”房迈莼王小菁 李洪清】。从这点可以看出,生物钟特点最终也是由客观环境决定的。所以,生物活动特点归根结底还是由外部环境决定的。

下面将生命活动和地球环境变化在直观上相吻合的方面进行比较:

  1. 长期性,经历数亿年;

  2. 先有地球外部环境而后有生命活动;

  3. 生命有周期性、重复性;

  4. 生理活动具有周期性特点,并有高低起伏特点;

  5. 作息有周期与地球自转周期相近;

  6. 数亿年来生命活动具有连续性,在一代一代向前传递;

  7. 地球环境中的生命活动表现出的与宇宙变化特点相近的特征:

(1)每天二十四时的生理变化及作息周期,这与地球自转有关;

(2)每个月会生理有相应的变化,与月球绕地球公转有关;

(3)动物毛发的季节性变化,生理在每年四季中的不同变化等,与地球绕太阳公转有关;

(4)黄历中的六十年一轮回与地球相对于九大行星及其它星座的位置有关,地球相对于它们位置的变化影响地球表层的磁场,从而可以影响生命体的生理状态。

因为在地球表层磁场环境受到宇宙变化的影响中,地球自转的影响是最大的,因此,生命活动主要表现为与地球自转周期相符合的特点。但是,地球磁场也经常受到地球周围星球的影响,如:月亮;在季节上受到绕太阳公转的影响;在太阳系中受到其它行星位置的影响,因此也会表现出“甲子”黄历的60年轮回特点。

综上可以看出,宇宙运行引起了地球上生命的产生这个观点在理论上是成立的,而且地球上的生命活动在很多方面也表现出相应的特征。并且这个观点和中国古代对生命的理解是一致的,《黄帝内经》早有对“人的活动要顺应天时、合乎宇宙变化”的表述。因为生命活动受到宇宙变化的引导,其内部也是按照宇宙变化而进行变化的,因此,古代文化中早已提出“生命体内部是小宇宙”的观点。

参考资料:

[1]地球自转引起地球磁场周期性变化

在《潮汐论:地球自转的变化》彭宏辉 物理Blog  中描述:

50~46亿年前地球是个岩浆球,到了43.4亿年前,地球还没有磁场。B0=0。随着地球不断冷却,固态的铁磁性物质也不断增加,地球的磁场强度也跟着增加。

[2]地球形成时间_百度知道

雅各布森在6月6日出版的《科学》杂志上撰文说...太阳系据认为形成于距今45.67亿年,在这之后1000万年内原始地球已经聚集了地球目前质量的64%.可以认为地球胚胎已经形成。

[3]地球磁场变化_百度百科

地球磁场变化分为平静变化和干扰变化两大类。前者的基本成因是电离层在地磁场中运动产生较为稳定的电流体系。后者的基本成因是太阳风同地磁场的相互作用,在磁层和电离层中形成各种短暂的电流体系。地球外部的各种电流体系都能在固体地球内部感应出相应的内部电流体系。

太阳近日变化 以一个太阳日为周期的地磁变化,简称“静日变化”,这种变化明显地依赖地方的太阳时。这种变化由不同周期的谐波成分构成。利用全年的地磁日变资料,应用傅里叶分析,可知最主要的谐波成分是以24小时为周期的全日谐波和以12小时为周期的半日谐波。并且全日谐波比半日谐波稍强一些。

[4]地球生命起源时间_百度百科

地球生命起源于40亿年前。

地球生命起源时间将提前到42亿年前

[5]2008年07-07 新华网消息:据西班牙《世界报》7月4日报道称:...就意味着地球上的生命体出现时间将提前到42.52亿年前,仅比地球形成时间晚40万年。

[6] 据英国《连线》报道

2010年3月29日“来源于搜狐科学”

地球磁场形成于34.5亿年前 与生命早阶段相符

[7]《科学杂志》2010年第06期报道

地球磁场形成于34.5亿年前...地球磁场形成时间与地球上最初生命的形成时间相符。

地球磁场的形成有效的避免了地球上最初的生命形态遭受太阳磁辐射的破坏。这项研究成果发表在3月5日的《科学》杂志上。



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