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2020-11-27 07:22:06

这是一种完全不同的思考现英超下注网址实本质的方式,或许比那些更主流的猜想更加大胆

图中是美国加州拉森火山国家公园的英超下注官网“邦帕斯地狱(BumpassHell)”,地热池边缘的湿润和干燥循环被认为促进了生物分子的聚集一些科学家主张称,地球上的生命是在看英超投注似不适宜居住的条件下逐渐形成的,生物在地球上游荡之前,像邦帕斯地狱这样的高温温泉可能促进化学反应,使简单分子连接在一起,从而向复杂生命迈出第一步

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然而,其他科学家将地球生命的起点聚焦于海底深处的热液喷口,在海底热液喷口处,富含矿物质的热水从海底裂缝中翻滚而出当研究人员研究和辩论地球生命最初在哪里诞生以及如何爆发式生长时,这项最新研究提供了重要的理论支持美国加州大学圣克鲁兹分校天体物理学家娜塔莉·巴塔哈(NatalieBatalha)称,了解这颗行星上生命的起源可能为何处寻找地外生命提供重要线索美国宇航局艾姆斯研究中心化学家威诺娜·维康特雷(WenonahVercoutere)对此表示赞同,她说:“这项最新研究对于太空探索的未来具有重要意义,整个宇宙的物理规则都是相同的,那么为什么生物学规律无法延续下来?为什么整个宇宙不存在生物活跃性呢?”陆地温泉从生物化学核心来看,生命的组成仅依赖于几种元素:化学元素、水或者其他可以发生化学反应的介质,以及为这些反应提供动力的能量来源在地球上,所有这些成分都存在于陆地温泉中,这里是一些顽强生物的家园

例如:2016年发表在《自然通讯杂志》的一篇文章指出,美国内华达州的“大沸泉(GreatBoilingSpring)”,温泉温度高达77摄氏度,但是微生物还是设法在温泉粘土滩附近水域生存下来加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室微生物生态学家詹尼弗·佩特里奇(JenniferPett-Ridge)说:“像这样的生存环境可能非常接近地球早期环境,所以这些生命形式最有可能与一些地球早期生命有关所谓“通用量子计算机”——一台能够精确模拟任何物理系统的量子计算机——能否建成的问题,与“初始条件加运动定律”的框架截然不同

即使在宇宙学领域,用主流概念来解释宇宙初始条件这一众所周知的问题也是非常困难的:我们可以反过来理解大爆炸之后发生的一切,但还无法解释为什么宇宙会出现在其特定的初始状态,而不是其他状态不过,建构子理论或许可以表明宇宙在大爆炸时的初始条件,可以从该理论的原理中推导出来如果你只从主流概念的角度来考虑物理学,那么量子计算、生物学和宇宙诞生的问题似乎都不可能解决建构子理论的基本成分是建构子、输入基质和输出基质

建构子是能够引起特定物理变换,并保留再次进行这种变换的能力的任何对象输入基质是呈现给建构子的物理系统,输出基质则是建构子对输入基质进行变换后产生的物理系统

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对于建构子理论如何描述一个系统,我们可以用一个奶昔搅拌机来简单示例该装置混合了牛奶、水果和糖等成分,输出一种完全均质的饮料奶昔搅拌机就是一个建构子,它可以一次又一次地重复这种变换:输入基质是一组原料,输出基质则是奶昔在宇宙中也有这样的例子,比如太阳

太阳就像一个核聚变反应堆,它把氢作为输入基质,将其转化为氦,再把光作为输出基质太阳本身就是建构子,因为它保留了再次引起此种变换的能力在主流概念中,人们可以利用太阳的初始状态,通过适当的算法来运算,从而预测太阳在耗尽燃料后的终结在建构子理论的表述中,氢转化为氦和光是可能的;一旦我们了解从氢到氦再到光的转变是可能的,那么就可以推导出,一个能引起此种变换的建构子也是可能的

建构子理论的基本原理意味着所有的物理学定律——广义相对论、热力学、量子力学,甚至信息——都可以用原理上可能和不可能的物理变换来表达这种设定非常普遍,或许有些违反直觉

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我们可以用一个使用催化剂的化学反应为例:化学催化剂是建构子,反应物是输入基质,产物是输出基质计算机的操作也是一种建构过程:计算机(及其程序)是建构子,其信息输入和输出对应于建构子理论的输入基质和输出基质

热机是另一种建构子,所有形式的自我复制生命也是如此想象一个携带遗传密码的细菌,细胞及其遗传编码是某种建构子,其输出的是带有其遗传编码副本的子代细胞对于哪些变换可能,哪些变换不可能的解释,从来不依赖于建构子采用的特定形式,因此它可以被抽象出来,留下关于变换的陈述作为建构子理论的主要焦点这一点已经非常有优势,例如,我们可以表达哪些计算机程序或模拟是可实现的,哪些在原则上是不可实现的,而不必担心计算机本身的细节生命为什么会存在?人们如何能证明,生命的演化,以及生命所有优雅的适应性和外观设计,是符合物理学定律的,而物理学定律似乎没有任何设计可言?对广义相对论和量子力学方程进行再多的检验也不会有任何结果——它们没有显示出生命存在的可能性达尔文的自然选择演化理论解释了生物圈内部设计的出现,但未能解释为什么这样的过程一开始就是可能的

生物演化如今被理解为一个过程,基因通过自我复制而世代传递,取代了竞争对手,即名为等位基因的替代基因此外,基因已经演化出用于增殖的复杂“载体”,比如细胞和生物体,包括我们自身

生物学家理查德·道金斯(RichardDawkins)以推广这一演化论观点而闻名:基因是自然选择的基本单位,它们“努力”以DNA链的形式复制自己,利用临时的保护性载体一代一代地繁衍下去,从而实现永生复制是不完美的,会出现基因突变,从而导致基因在与竞争对手的激烈竞争中出现传播能力的变异

环境决定了哪些基因最适合传播,哪些不适合传播,因此成为自然选择的来源有了这种“复制基因载体”的逻辑,人们可以更精确地阐述生物演化的问题:物理定律并没有明确说明演化和生物适应所需要的变换是可能的

考虑到这一点,物理定律必须具备哪些属性才能使这样一个需要自我复制、外观设计和自然选择的过程成为可能?请注意,这个问题不能用主流概念来回答,因为主流概念会迫使我们尝试预测在宇宙初始状态之后生命的出现建构子理论使我们得以重新构建这个问题,并思考生命为什么,以及在什么条件下是可能的正如玛莱托在2014年的一篇论文中所说:“……主流概念最多只能预测在特定初始条件下将(或可能)出现在地球上的山羊的确切数量而在建构子理论中,陈述的是山羊是否可能,以及为什么

”在多伊奇最初的论文发表仅仅两年后,玛莱托的论文《生命的建构子理论》(ConstructorTheoryofLife)就发表了她在文中指出,生命的演化与物理定律是相容的,物理定律本身不包含任何设计,只要它们允许数字信息的具体化(在地球上,这一过程以DNA的形式出现)

她还指出,一个精确的复制因子,如可存活基因,必须利用载体才能演化从这个意义上,如果建构子理论是正确的,那么临时载体不仅仅是地球生命的偶然事件,而是由自然法则所规定的

一个与搜寻地外生命有关的有趣预测是,无论你在宇宙中找到什么生命,它都必然依赖于复制因子和载体当然,这些可能不是我们熟悉的DNA、细胞和生物体,但复制因子和载体会以某种形式出现

那么,这个理论能够被验证吗?你可以把建构子理论看作是关于理论的理论相比之下,广义相对论解释并预测物体在时空舞台上相互作用时的运动这样的理论可以称为“对象层次”理论而建构子理论是一个“元层次”的理论——它的陈述是关于定律的定律

因此,广义相对论规定了所有恒星的行为,包括我们已经观测到的和我们从未见过的,而建构子理论规定了所有对象层次的理论,包括当前和未来的理论,都要遵守它的元层次定律,又称为“原则”事后我们可以看到,即使在建构子理论出现之前,科学家们就已经认真地对待这样的原则了

例如,物理学家期望所有未知的物理理论都符合能量守恒原理广义相对论可以通过观察恒星和星系的运动来检验;量子力学则可以在大型强子对撞机等实验装置中进行验证

但是,既然建构子理论原理不能直接预测物理系统的运动,人们如何验证它们呢?弗拉特科·韦德拉尔(VlatkoVedral)是牛津大学的物理学家和量子信息科学教授,他已经和玛莱托合作,试图通过思想实验来解决这一问题他们想象了量子力学系统可以与引力相互作用的实验

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