70
年前,物理學家、諾貝爾獎獲得者恩里科·費米提出了一個著名的問題:
為什麼外星人不來找我們?
假設我們人類能在
100
萬年內造出可以星際旅行的飛船,去找到地外文明,那反過來,為什麼沒有比我們先進
100
萬年的外星文明,造出飛船來找我們呢?而這,就是著名的費米悖論。
後來,人們又從費米悖論中延伸出兩個猜想:
①外星人已經來了,但他們都隱藏起來了;②我們是宇宙(至少是可觀測宇宙)中唯一的文明,宇宙中不存在外星人,地球人永遠是孤獨的。
第一種猜想,能激發無數種關於外星人的想象,但第二種猜想,就讓人絕望了。有人可能會問,銀河系中恆星的數量超過
1000
億顆,在這繁多的恆星中,又有無數顆行星,在這無數顆行星中,就不可能存在一顆有智慧生命的星球嗎?
但有機化學會告訴我們,物質分子合成生命的機率非常小,不止是銀河系,可能整個可觀測宇宙都不會存在另一個智慧文明
。
可觀測宇宙
為什麼強調可觀測宇宙,可觀測宇宙是什麼?簡單來說,宇宙的年齡大約是
138。2
億年,光的速度大約是
30
萬公里
/
小時,如果宇宙是靜止的,那麼我們能觀測到的範圍是
138。2
億年×
30
萬公里
/
小時,即一個
138。2
億光年的球形範圍。
但宇宙是動態膨脹的,
138。2
億年前的星系是在不斷遠離我們的,宇宙膨脹率是
71
千米
/
秒
/Mpc
,加上這個引數,我們得知可觀測宇宙的半徑大約是
460
億光年。在這個範圍之外,就算是光子也不可能被我們接收到,因此研究可觀測宇宙外的事情沒有任何可證偽的意義。
生物圈
我們在談論生物的時候,往往會把一個生物圈當作一個整體來討論。地球生物圈,
是由各種生物組成的一個整體複合體
,有著共同的起源,
它們彼此密切相關,並以某種方式相互作用。
而
生物圈的出現需要一定的條件,
需要某些特定的物質
“幸運”地結合在一起,形成最初的生命形式。
生物體實際上是生物工廠,每秒發生數千萬億次化學反應。
人體是地球上結構最精細的生物,
由大約
30-100
萬億個細胞組成。因此,
在每一秒鐘,在人體內發生的化學反應數量應該在
10^15
(
一萬億
)的數量等級上,這還是最少的猜測,其數量等級也有可能是
10^20
或
10^30
。
異構體
自然地,生物體內的各種化學反應需要適當種類的化學物質,有機化學很容易保證這一點。
而
有機物的數量實際上代表了一個不可數的無窮大
的數字。
在有機化學中,有一種東西
叫作
“異構體”
,
即化學組成相同而結構和性質不同的化合物(一般分為結構異構和立體異構)。
我們先來了解
有機化學中最簡單的一系列物質:烷烴
系列
,僅由碳和氫組成的物質。
比如
丁烷(
C4H10
)
,
只有兩種結構異構體(丁烷、異丁烷)。
但是當一個
烷烴
的碳原子數為
100
(
C100H202
)時,異構體
種類
增加到
5。921*10^39
。而當碳原子數為
167
(
С167С336
)時,異構體的種類已經超過可觀測宇宙的基本粒子總數(
10^150
到
10^180
)!
1985年,英國化學家I。Bill和M。K。Whiting合成了具有最長鏈的碳氫化合物——非甾烷C390H782。
生命的形成
如果
生命
是
自發
而偶然
生成
的
,
那麼
在任何可能的生物圈中,最初真實存在大量的各種有機物質都是必要的
,
這些物質將與所有可能的異構體一起合成
生命
。
在人體內每秒至少發生
1*10^15
個化學反應
,因此人體應該至少包含
1*10^15
種物質。
如果地球上最初的生命是由某些特定的物質偶然地結合生成的,比如
1*10^1
種,那麼將需要這
1*10^1
種物質幸運地聚合在一起。就像抽獎一樣,你需要從千萬億個帶有不同號碼的球的獎池中,抽到
1*10^1
個特定的號碼,你才能形成一個生命。
但考慮到異構現象,在你的獎池(可觀測宇宙)中不一定有你想要的號碼,因為你需要的某些異構體不一定存在,比如
С167С336
,它的異構體種類超過可觀測宇宙的粒子總數,它必然有很多隻存在於理論,不存在於可觀測宇宙中的異構體。但為什麼
1*10^1
種物質又剛好那麼幸運地存在,又剛好地在地球上,又剛好結合成地球上最初的生命呢?
因此,有人認為,從有機化學的角度上來看,
異構現象實際上嚴格排除了可觀測宇宙中生命的偶然起源。
從這一點來考慮,有一種猜測是,偶然合成地球生物圈最初生命所需的物質,不一定全部來自可觀測宇宙,還可能來自可觀測宇宙之外(研究認為總宇宙的半徑超過
930
億光年)。
還有一種猜測是,生命是造物主創造的,但很顯然這種說法很難讓人相信。但如果相信生命是由千萬億種物質幸運地組合在一起形成的,那麼地球至少是可觀測宇宙中最幸運的,更重要的是,我們很難相信可觀測宇宙中還有另一顆形成生物圈的幸運星球。因此,從有機化學的角度上看,地球人乃至地球生物圈註定是孤獨的。
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