事实如此浪漫

碳命运:我们生来如此是有原因的

在每一期的《鹦鹉螺号》中,我们都会聚焦一位“天才”科学家,他的工作让我们重新思考我们的世界和我们自己。在我们的第一期《是什么让你如此特别》中,天才是哥伦比亚大学天体物理学家迦勒·沙夫,他贡献了一篇关于我们在宇宙中的位置的文章并在视频采访中详细讲述了自己的生活和想法。下面的视频片段特别关注地外生命的问题,以及它与我们有什么关系。以下是视频剪辑的文字记录。

(请参阅我们的预览版,其中《Ingenious》彼得·沃德讲述了这个惊人的故事他的生活是如何与一种叫做鹦鹉螺的头足类动物交织在一起的。)


宇宙中还有其他生命吗?

我认为,如此多的行星和如此多的不同的行星系统的发现确实重新激发了外星生命存在的想法,也重新激发了人们对这个问题的兴趣,那就是,这些生命有多复杂?还有其他有智慧的生命吗?对许多人来说,它创造了一种乐观的感觉,绝对创造了一种现在有这样一个竞技场可以看的感觉,肯定有一些东西在那里……

我们只是还不了解这些行星的具体性质,我们不知道确切的表面环境是什么,这些世界的历史是什么。我们还对自己的起源,地球上生命的起源,几十亿年来地球环境中生命相互联系的本质,有一个很大的疑问。我们不太清楚这一切是如何运作的。我认为对我们很多人来说,当然对我来说,有趣的是,其他行星,其他恒星,其他行星系统的存在,是我们现在有机会把我们自己放在某种环境中。

人类的生命与宇宙有什么关系?

据我们所知,这个星球上的所有生命本质上都是由相同的组成部分组成的。这些都是,如果你把它们都归结为,重元素。重元素,这有点像cliché,但我们是恒星的物质。宇宙中所有重元素,任何比氦和氢重的元素,都是在现已死亡的大质量恒星内部形成的。它们都爆炸了,它们放弃了自己的存在,为了在宇宙中散布元素,最终凝结成行星凝结成像我们这样的生物。所以你我体内的碳,氧,铁原子,曾经在一颗早已死亡的恒星的核心深处一百万英里。所以从这个意义上说,我们是几代恒星的碎片。

此外,这些元素并不只是奇迹般地出现在我们星球的表面,它们是地球形成的组成部分。所以我和你体内的一些原子无疑是在我们的星球形成彗星物质碎片,小行星碎片的时候落下的,这可能是在很长一段时间内发生的,在年轻的地球出现很久之后。所以想到我们身体的不同部分在宇宙中有完全不同的路径是很有趣的,但它们最终都来自恒星的内部深处。这是深度物理的结果,聚变的物理,原子和亚原子尺度的物理。

外面会有什么样的生活呢?

宇宙的化学就是碳化学;绝对是。无论你往哪里看,都能看到碳分子。这是因为碳原子的性质。当然,这取决于更深层次的基础物理学,但如果你暂时忽略它,它就是它。碳原子形成了一个巨大的分子结构阵列,比宇宙中任何其他东西都要多。

我们在太空中看到它们,在星际气体和尘埃中看到它们,在其他行星系中看到它们,在其他正在形成的行星系中看到它们,等等。我们可以在太阳系的碎屑中看到它们,落在地球上的陨石,然后是彗星物质。从化学到生命的化学并没有明显的转变。现在我们不知道如何从这种非生物化学,这种无生命的化学,过渡到我们所认为的生命化学;这仍然是一个大问题。

生命是如何出现的?

很长一段时间,只是为了给你一个例子,人们谈论地球上生命的起源,和他们谈论如何可能这似乎是,一个选择基本的原子和分子能突然将自己组装成第一个自我复制的生物,或自我复制结构。这是一个统计学上的争论。如果你看看排列组合和可用的时间,你根本找不到任何可信的东西;这比宇宙存在的时间还要长。

但这是基于对分子和原子如何组合以及复杂结构如何从简单规则中产生的理解,这是相当幼稚的。我们现在知道了,或者我们现在看到了事情的发生。复杂的系统似乎只是从更简单的基本规则中浮现出来的,这是因为相互作用,而不是两个原子和两个分子,而是十亿个。现在事实是,事情出现了,你可能会说,好吧,也许这是建立在更深层次上的,在某些层次上确实是。但这可能忽略了一个事实,即各个部分的总和往往比那些部分的总和要大得多!

复杂生命能在宇宙的其他地方出现吗?

鉴于我们看到的分子的形成与氨基酸和宇宙中更复杂的结构只有一步之遥,我们在星际空间看到它们,它们实际上是在太空真空中经过数百万年的冷化学过程形成的。我们检测到它们,这些分子最终被处理表面,把年轻的行星在某种程度上,年轻的行星可能会收到一个起动器组合的宇宙化学,似乎所有的积木,让我们知道它的生命。


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