有生命的物体的共同特征,寻找难以想象的生命(视频)
有生命的物体的共同特征通常被认为是:新陈代谢;生长发育;繁殖;遗传变异;具有应激性;能适应一定的环境并影响环境;除病毒外,都是由细胞构成的。但在科学家眼中不止如此。
有生命的物体的共同特征,
寻找难以想象的生命。
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我是个火箭科学家,我为喷气推进实验室工作。
一天,一名主管来到我的办公室坐下对我说:“你能不能告诉我们,怎么寻找外星生命?”我当时很惊讶,因为我是被雇来做量子计算的研究的。我说我不知道。他说:“生命指标,我们要找生命指标。”我说:“那是什么?”他说:“就是任何可被测量的现象,能帮助我们发现生命的存在。”
那不是太简单了?我是说,我们有生命,但你能为生命给出一个类似于最高法院的终极定义吗?
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生命能被定义吗?我们可能创造出一个生命形式,即人工生命,比如早期的计算机病毒。这些病毒的生命树形图看上去十分像我们熟悉的生命的发展史,至少对病毒的层面来说。那这是生命吗?至少我不这么认为。为什么?因为它们不能自己演化。事实上,是黑客写出了它们。但是这个想法立刻被推进一步,一个在科学研究所的科学家决定:干嘛不把这些病毒放到电脑的虚拟世界里,让它们自己演化呢?他设计了这个系统,但是不奏效,因为他的病毒不断互相摧毁。
但是当时还有一个科学家在关注此事,一个生态学家。他说:“我知道怎么解决。”他写了系统,真正的虚拟生命系统之一—— 只是这些程序不会拥有复杂体。
看了这些研究,自己也多少涉猎一些,我开始了我的研究。我决定创造一个系统,其属性必须支持复杂体的进化,越来越多的复杂问题不断进化。
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你可以在地球系统中找到氨基酸,但是没有生命。但是如果 采集一些土壤,放到光谱仪里,因为细菌的存在;或者采集地球上任何一处的水,因为水里富含生命。然后你做同样的分析,光谱结果完全不一样。当然仍然还有甘氨酸和丙氨酸,但是更重要的因素是大量的氨基酸,它们对有机体非常重要。不管你是研磨是哪种泥沙,不管是细菌、植物或者动物,到处都有生命存在。
……
计算机世界的居民在那里快乐的繁殖成长,如果有一个供他们相互取代的系统,就像是猴子用打字机写作,每一个结构出现的频率基本一样。但是如果是像刚刚视频里那些复制的家伙,则是这样。
这里有些结构是机体里非常脆弱的部分,他们的频度很高。而有些, 你只能用一次,如果要用的话,它们不是有毒,就是应该以低于随机的水平使用,这种情况下,频度较低。那我们看到,这是个明显的生命指标吗?是的,因为这种分布,就如刚刚的书和氨基酸一样。
不管你怎么改变环境,特征十分明显,会反映环境。现在给你们看一个我们做的实验,图表的上部,是我提到的频度分布,这是无生命的环境,每一个结构的频度相等。下面的是环境里的突变率,我将开始的突变率设得很高,高到就算你放入一个复制程序,能快乐的成长并布满整个空间,如果你放进去,立刻突变至死亡。所以那样的突变率,任何生命无法存活。但是我降低了温度到这个可行阈值,这样有一个复制体能够存活。
我们把这些家伙放进汤里是什么样子呢?开始的时候什么都没有,太热了。达到可行阈值之后,频度分布开始剧烈变化,然后稳定下来。然后我就很邪恶地调高了温度,当然到达了可行阈值。我再给你们看一遍因为这个太棒了,降到可行阈值,分布就变成“有生命的”。升高到可行阈值,突变率太高了,就无法自我繁殖,不能将信息没有错误地复制给后代,复制的能力就消失了,然后生命指标消失了。
就此我们学到什么?我觉得我们学到几点:
第一,如果我们可以从抽象意义上认知生命,我们不是在讨论植物,也不是氨基酸或者细菌,而是一种过程,那么我们可以认为生命不是地球特有的,可能存在任何一个地方。因为它只是与信息的概念有关,与储存信息有关,通过物质性基板——任何东西:数位、核酸、任何类似字母表的东西——并确保存在某种程序使信息可以被长久保存,比你预期的信息损坏的时间尺度还要长很多,如果是这样,那么就是生命。
所以头一件我们学到的就是生命可以被定义为一种过程,而不需要借助其他我们珍视的东西,比如地球上的生命形式。这个结论再一次告诉人们,我们的存在并不是什么独特的事,我们可以创造生命,可以在电脑里创造生命。
当然这个有限,但是我们据此可以知道构建生命的要素。一旦我们有这些要素,那么创造生命不是什么难事。如果我们掌握了最基本的、不借助于任何特殊基板的过程的话,我们就能走出去探寻其他世界,了解那里有什么样的化学字母表,了解一般的化学物质和那个星球的地理化学,那样我们就知道没有生命的分布是什么样子,从而以此寻找更大的偏差。
这个突起意味着“这个化学物质不应该在这儿”。现在我们还不知道那里有没有生命,但是我们可以说“至少我会精确地研究一下这个化学物质,看看哪里来的”。这也许就是当我们无法看到生命,但真正发现生命的机会。
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