为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成

​生命是指一种“东西”的存在,同时,也是人类对生命现象存在的诠释。

有限的生命是人类发展史一直以来最大困扰,古时候多少的帝王将相为何获得永生无所不用其极,但都没有得偿所愿。时至今日,尽管我们目前的科技水平、生物技术如此先进,也没有突破生来病死的限制。这是为什么?组成我们身体的原子看似是可以永生的,那生命为什么不可以?我想更多的从物理学的方面回答这个问题!

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(1)

宇宙的基本守恒定律

一个人的身体含有大量的化学元素,其中包括碳、氢、氧,及一些微量元素。据估计,一个70公斤的人,身体内包含10^28个原子,这些原子都来自同一个地方,就是天空中那些发光发热的恒星。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(2)

一个原子由质子、中子及电子组成。其中质子和中子为亚原子粒子,我们称之为重子,由更加基本的夸克和胶子组成,电子为基本粒子,不可再分,我们称之为轻子。原子的基本性质由原子核中质子数来决定,不同的质子数就创造了不同的元素,不同的元素又拥有不同的化学性质和不同的物理特性。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(3)

我们曾经认为生命虽然不是永恒的,但物质(质量)是永恒的,因为我们发现,不管物质经历多长时间,不管是它们被外界环境侵蚀、或者发生任何化学反应,其反应生成物的质量和参与反应的物质质量相等,我们高中时期就根据这个原理来平衡化学方程式。所以人们就得出了一个定理叫:物质(质量)守恒定理。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(4)

但随着核物理的发展,以及爱因斯坦著名的质能方程的提出,我们才发现,不管是化学反应,还是核反应,反应前后都会存在质量损失,而这部分质量就会转化为能量被释放出来。由于之前的化学反应损失的能量比较低,所以人们无法察觉。因此人们又发现之前所说的:物质守恒定律并不正确,而宇宙的基本守恒定律为能量守恒。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(5)

按照此基本定理,我们就可以知道,原子(质子、中子、电子)作为一种物质形式并不是守恒,也就是说原子只是能量的一种表现形式,它可以被创造也可以被毁灭。一个连原子都不能永生的宇宙,谈何生命守恒,宇宙中也没有生命守恒这个道理。

下面就说下,原子是怎么被创造和毁灭的

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(6)

在138亿年前,宇宙中根本不存在任何组成物质的基本要素,也就是说没有任何原子,就连组成原子的质子、中子、电子也不存在,空间中只存在波动的真空能量,大约在10^-36秒,真空能量导致空间呈指数膨胀,这时的膨胀速度远远超过了光速,这种速度是我们人类无法想象的,在大约10^33秒,空间暴涨结束,此时的真空能量就被封存到了物质中,产生了大量高能基本粒子的物质和反物质对,包括我们目前标准模型已知和未知的任何粒子,我们称这个时期为热大爆炸。

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这时的空间中,高能辐射相撞会自发的产生粒子和反粒子对,包括质子和反质子、中子和反中子、轻子和反轻子,而这些粒子又会瞬间自发的湮灭(毁灭)把能量归还给宇宙。按理来说,反物质和正常物质同时等量的被创造出来,也会完全湮灭,不会存在我们现在看到的物质。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(8)

如果一个宇宙的重子数是守恒的,也就是说质子和中子的数量守恒,它们永远都不会被创造出来,永远都会保持为0,也就没有我们看到的宇宙万物。正是重子数的不守恒,导致了正常物质多与反物质,反物质完全湮灭后,质子和中子才可以被保留下来。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(9)

经过宇宙的膨胀冷却,残留的质子和中子结合成原子核,随后又于电子结合形成中性原子。经过漫长的物质演化,才诞生了恒星、行星、星系,甚至是智慧生命。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(10)

之前我们一直认为,宇宙中的重子数是守恒的,中子衰变产生质子,质子和正电子结合可以产生中子,不管怎么变重子数都不会变,也就是原子可以永生,但是如果真的是这样,那么宇宙中的第一批重子就不会出现。而且,我们现在认为(大统一理论认为)现存的质子也可以发生衰变,但质子的半衰期为10^35年,比宇宙现存的年龄都要长得多。但我们人体中存在10^28个原子,也就是说不到两年的时间,我们身体内的一个质子就会发生衰变。质子数决定了原子的性质,质子的衰变就意味着原子的死亡。

所以原子并不能永生,它既可以被创造也可以被毁灭。

原子都不守恒,生命谈何永恒

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(11)

关于生命永恒就涉及到了生物学,其实科学家关于生命为何不能像物质、或者原子那样拥有很长的寿命,也给不出终极的答案。因为我们认为只要给细胞提供充足的能量,细胞也能无限的分裂下去,它的分裂过程无法就是消耗的点能量而已,但是事实却不是这样的。

一个细胞的分裂次数是有限的,人体细胞相当于每2.4年更新一代。经实验发现,人体细胞在培养条件下平均可培养50代,每一代相当于2.4年,称为弗列克系数。 据此,人的平均寿命应为2.4乘50=120岁。

为什么说分子原子不是生命系统 生命由原子组成(12)

还有一种解释是,人体细胞染色体的端粒,每分裂复制一次就会缩短一些,直到端粒缩短到无法再缩短的情况,细胞就会凋亡,细胞生到死的过程就是生命衰老的过程。

但是不管怎样解释,这些都只是解释人为何会衰老,而没有解释生命为何不能在供给能量的情况下与原子同寿。

这也许就是自然的法则,一切都逃不过时间之熵,热力学定律告诉我们,一个系统会从有序到无序发展,一堆沙子最终会被大自然抹平,一座高楼最后都会坍塌,一个生命体最终都会归于尘土。

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