生命物质是怎么样形成的？

最佳答案 - 由提问者2006-04-10 08:12:39选出

生命的起源及演化，一直是科学家的难解之谜。
　　一个生物体是由完全平常的原子组成的，活细胞里的碳原子、氢原子、氧原子等，与细胞外的原子没什么两样，这些原子不停地在生物体中进进出出，为什么就成了活的呢？无机物质的无生命的原子、分子是如何演化出有生命的RNA、DNA的呢？又是如何创造出各种器官形成一个完整的生物体的呢？科学家曾对此百思不解，随着新物理学与生物学的结合，他们终于意识到：生命的奥秘不在单个的原子、分子里，而在于它们的复杂的排列组合里。生命是一种整体现象。
　　一、1865年，德国物理学家克劳修斯根据热耗散不可逆的现象，创立了“热力学第二定律”，他说：“宇宙的总熵总是在无情地朝着它的极大值增长”，其含义是，所有能量的转化都是不可逆的。他创造一个“熵”的概念，用以表明因热耗散而产生的无序程度。这样随着宇宙中熵的不断增大，宇宙成为一个远离平衡态的体系，这正是生命得以产生的根本条件。
　　二、20世纪初，法国的贝纳首先发现：对两片玻璃之间的一薄层液体加热，液体会自发地形成六角形对流单元组成的蜂巢结构。后来英国的杜灵又发现，只要把多种颜色、具有不同扩散率的物体，放在液体里进行化学反应，液体就会变化其浓度形成有规则的空间图案。在容器中保持一定的液体输入输出的流量，放入红蓝分子化学液，液体就会很有时间节律地，一回变红一回变蓝。英国化学家普里高津根据这种在远离平衡态的外界条件下，系统内部的分子、原子可以在空间和时间上自动组织起来的现象，创建了“耗散结构网络的自组织理论”。开放的耗散结构自组织可以把外界热耗散的无序变成结构内部的有序，此时无数个分子好象在互通信息，它们在空间和时间上步调一致形成有规则的运动。
　　三、无机物质分子在开放的耗散网络中可以产生“自组织”的有序的空间和时间结构，大大启发了生物学家。地质学证明，在35亿年前，地球上就存在某种原始生命，这些生命只有在由高度复杂的有机分子组成了开放的能把外界的无序变成结构内部有序的耗散网络的自组织系统后才有可能。它们可以稳定的形式将大量的信息变为密码，不仅显示它们有能力值得储存复制自己的蓝图，而且也拥有实施复制的手段。原初地球的无数的池塘湖泊中，会有各种化学反应，经过几百万年，越来越复杂的有机分子随机形成的自组织产生了生命。1953年，著名的米勒—尤里实验给这种设想提供了支持。他们把模仿原初地球大气的成份甲烷、氨和氢加上水放进缸里并模拟闪电，几天后，产生了氨基酸（它是蛋白质的基本元件）。弗兰西斯.克里克在50年代揭示了基因DNA的分子结构，它以碱基对的千万种的排列组合，作为信息指令，设计制造各种细胞，细胞核中的基因使细胞不断地自催化、自复制，从而形成各种器官。自然界无数物种就这样被创造出来。
　　四、时间在生命的创造中扮演了相当重要的角色，就象化学界有化学钟，生物界也有生物钟。神经细胞一眨眼就激发几千次，人体心脏每分钟跳动70次左右，整个人体可以看成是一个在时间空间自我组织的复杂单元。不同细胞的分裂周期不同，肝细胞每1-2年分裂一次，肠壁细胞一天就分裂二次，胎儿细胞大约在分裂50次左右后死亡，80岁老人的细胞只勉强分裂30次就死亡了，所有这些时间上和空间上的配合，都是那样井井有条。科学家不得不惊叹大自然的伟大和奇妙，他们认为这就是系统整体的本质属性。
　　五、道格拉斯.霍夫斯塔在《哥德尔，埃舍儿，巴赫》一书中，以令人信服的方式描述了“还原论”与“整体论”的紧张关系。他通过研究蚁群明白地揭示出层面混淆所造成的错误。
　　蚁群具一种社会结构，其社会结构是以分工和集体负责为基础的。单个的蚂蚁行为十分有限，整个蚁群却显示出很了不起的智能和目的的层面。每一个蚂蚁都是一架自动机，按指令完成一套简单的动作，一旦把蚁群看成是整体，复杂的蚂蚁社会的图景就出现了。我们的身体也是由一些“群”组成的，在这些“群”中上十亿相互合作的单个细胞，就象单个蚂蚁一样，按集体的分工完成其工作。若是说蚁群不过一群蚂蚁而已，就忽视了蚁群整体的行为，其荒谬就如同说电脑程序不过是一串电脉冲而已，或者说人不过是一堆细胞而已，DNA不过是一串原子而已。显然“还原论”是不足以解释生命现象的，因为生命是一个整体现象。
　　从上世纪90年代始，整体论哲学越来越对物理学产生普遍的影响。医生们也开始把重点放在治疗“整体的病人”上。心理学家和社会学家也开始接受整体论了。整体论科学于是飞速发展。整体论发展的部分原因是，它与东方哲学和神秘主义的合拍，一些重大科学理论创始人如量子论的创始人之一的玻尔，耗散网络理论创立者普里高津，都曾深受中国古代自然哲学整体观和辩证观的影响。这在卡普拉的《物理学中的道》和祖卡夫的《跳舞的物理大师们》中，都有生动地描述。
　　
　　以上根据《时间之箭》、《上帝与新物理学》、《水母与蜗牛》等著作摘录整理。