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银河系中散布着百万个栖息生物的行星吗
银河系中散布着百万个栖息生物的行星吗 生物进化的过程如此漫长，把它和恒星演化的时间去对比没有什么不恰当。我们知道，天上有的恒星那样年轻，甚至爪哇猿人曾经是它们诞生的见证人。在这种恒星周围的行星上，目前高级生物还来不及形成。我们也知道，大质量恒星发光发热只有几百万年，这对于生物进化实在太短暂了。看来合适的对象只有从质量相当于或小于太阳的恒星中去找。银河系大约共有恒星千亿，其中绝大多数的质量都…- 9.9k
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哥本哈根解释_奇点天文奥秘
哥本哈根解释_宇宙时间奥秘 玻尔大胆地正面处理了测量带来的难题。他的方法被大多数物理学家所采纳，被称为量子力学的“哥本哈根解释”，因为他一直在这个城市生活和工作。这一解释的基本前提是，我们对微观世界的描述受到我们语言贫乏的限制，而语言是建立在经由感觉传递过来的信息的基础上的。世界具有一个经典的部分，它由测量行为所构成；同时又有一个量子部分，这就是我们正在测量的东西。换句话说，我们所观察的世…- 15.1k
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创造性时间_奇点天文奥秘
创造性时间_宇宙时间奥秘 主要是布鲁塞尔自由大学一群研究者，以普里高金为首，创造了一套二十世纪的热力学。由此我们可以借助“自组织”这个新的科学法则，来理解秩序为什么可以在混乱中出现。他们的论点和通常对第二定律的理解不同，说第二定律并不等于千篇一律地朝着混乱一直消沉。混乱固然可能是物质的最后状态，在时间终点的宇宙固然会是一片倾圮，但是第二定律绝不是说这个过程均匀地发生在空间的每一点、时间的每…- 16.9k
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时间的问题_奇点天文奥秘
时间的问题_宇宙时间奥秘 在我们寻找时间之箭的过程中，我们调查了现代科学中所有的主要学说。我们看到，牛顿力学、爱因斯坦力学、量子力学这些所谓“基本”理论，都否定了时间具有方向。我们看到，决定论和因果论与这些理论的可逆性紧密相联。爱因斯坦建造他十分成功的引力的几何描述，动机其实就是出于他对因果关系的第一位置持有根深蒂固的信仰。可是在这种决定性的理论中，时间被降到次要地位：不管时间朝哪个方向走…- 14.4k
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进化与深时_奇点天文奥秘
进化与深时_宇宙时间奥秘 现在让我们把话题转回到进化上。1859 年 11 月 24 日达尔文《经由自然选择物种的起源》一书的出版，标志了一个智慧革命，其影响超出生物学，彻底改变了有头脑的人对世界的看法。达尔文的进化箭头，从简单的单细胞有机体指向复杂如人的生物，乍看上去，是和波尔兹曼想解释的热力学箭头相反。但有一点比什么都重要，那就是：进化需要时间。地球存在的时间足够长了吗？ 按照犹太…- 13.7k
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达尔文的理论_奇点天文奥秘
达尔文的理论_宇宙时间奥秘 1809 年，达尔文出生于英国西部希茹斯布利城。他在爱丁堡大学学医，当时他觉得地质课“枯燥到令人难以置信 唯一对我起的作用就是使我下决心，一生再也不读任何讲地质的书”。他随后考进剑桥的基督学院，准备将来做牧师，那时他“被裹入一群荡徒之中，其中包括一些下流青年”。的确，他父亲有一次对他说：“你什么也不管，整天就是打猎，赛狗，捉老鼠，你将给自己丢脸，给我们家门丢脸…- 14.9k
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伊里亚·普里高津_奇点天文奥秘
伊里亚·普里高津_宇宙时间奥秘 我十分高兴，在此为彼得·柯文尼、罗杰·海菲尔德的这本书写篇前言。 时间有箭头吗？这问题自从苏格拉底以来，一直迷魅着西方的哲学家、科学家和艺术家。然而，在本世纪末期的今日，我们问这问题，情况与以前不同。对一个物理学家来说，本世纪的科学史可以分为三个阶段。首先是两项思想方案——相对论和量子力学——所产生的突破。其次是一些出人意料之外的事物的发现，包括“基本”粒子…- 15.7k
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群体动态学_奇点天文奥秘
群体动态学_宇宙时间奥秘 我们现在把注意力从生物体内的事件转向生物之间的事件。描述这些事件的数学，也同样具有时间之箭。这里一个很好的例子是群体生长率，早在 1220 年，比萨城的雷欧纳多（又名菲波纳其 Fibonacci）对此做了数学模拟。他给出一个极为可怕的预言，说一对兔子，如果让它们繁殖，114 代以后，子孙的体积将大过所知道的宇宙。随后有人指出，“远在此以前，地球就被埋在以超光速膨胀…- 14.4k
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生物形态的起源_奇点天文奥秘
生物形态的起源_宇宙时间奥秘 大自然具有多种机制，使细胞组织成为各种各样、令人眼花缭乱的形状。如用最简单的方法分类——按照体积的大小，人的位置便是在离最大顶端的百分之 0．001 的地方。鸟、鼠、蜂或许看上去不大，其实它们也处于离顶端的百分之一之处。其余百分之九十九都是昆虫和小虫，它们的平均长度仅仅三毫米——“这样大小的东西，就是掉在汤里，我们也很少注意到”。要详细描述多样化配方，为期尚远…- 11.5k
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生物学混沌_奇点天文奥秘
生物学混沌_宇宙时间奥秘 前面考虑化学钟时，我们发现有化学混沌。现在我们考虑生命钟，情况好像是一样。虽然关于生物混沌的研究仍属初步，它看上去对某些重要而往往是不良的现象，应该负有责任。混沌似乎发生在体内组织解体，身体处于非正常动力状态的时候。有人断言，心脏病暴发时，混沌便显露头角，一如在某些疾病时好时坏的变化之中。另外有人推测，对混沌的了解将有利于用脑电活动分析来预报癫痫发作。它甚至是演化…- 10.6k
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细胞分裂的万能钟_奇点天文奥秘
细胞分裂的万能钟_宇宙时间奥秘 控制活体基本成长过程——细胞分裂的单独的钟，似乎也是自组织在主控。每当我们体内十兆细胞中有一个分裂时，就有新的遗传物质被制造、被分开、被隔离。细胞分裂调制得好，就得出诸如耳鼻之间的差异，调制不好就是肿瘤。体内细胞以各种各样的速率进行分裂。成熟的脑细胞根本不分裂。肝细胞每一两年分裂一次，而肠壁细胞一天就分裂两次。在细胞分裂过程中，我们再次同时遇到单向式时间和循…- 11.7k
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对有机世界的一个物理化学观点_奇点天文奥秘
对有机世界的一个物理化学观点_宇宙时间奥秘 现在我们到达了一个重要的转折点。本章和上章讨论的诸如化学反应等过程的时间演化，总归是以热力学第二定律为基础的。由于包含在第二定律里面的时间之箭，我们看到非平衡过程在“无机”物质中既可以产生自组织，又可以产生（决定性）混沌。 在第五章我们看到，有生命的动植物是存在于远离平衡态的条件之下。让我们来考虑一下神经脉冲是怎么形成的——读者念这句话时就需…- 13.8k
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级连通向混沌_奇点天文奥秘
级连通向混沌_宇宙时间奥秘 什么时候可以看到混沌？这个问题相当重要，因为混沌可能是好消息，也可能是坏消息，——看我们讲的是癫痫还是心脏病发作（见第七 章）。可是，这问题的全部答案，超出现今我们对不可逆非线性系统复杂无比的行为的知识范围以外。一套包括所有混沌可以出现的场合的理论，仍然是一项巨大的工程。许多科研人员只是满足于在一些模型问题里找混沌，煞有介事地计算所得到的奇异吸引子的分维数（…- 12.8k
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分子演化、复制和生命的起源_奇点天文奥秘
分子演化、复制和生命的起源_宇宙时间奥秘 经过若干年辛苦的实物研究，达尔文得到如下结论：现今所有的物种在几十亿年以前，都有同一个祖先。这个所有生物为其后裔的老祖宗，一定是一个由单细胞或少数几个细胞组成的有机体。达尔文的基于变异 和竞争选择的进化论，经过生物学家不断搜集资料，日益巩固了。但是，那最简单的生物又来自何处？达尔文没有答覆这个问题。有人提议过上帝，然而现代科学对神的干预的观念，…- 10.6k
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遗传钟_奇点天文奥秘
遗传钟_宇宙时间奥秘 核酸掌握着生命的设计。在 DNA 和 RNA 里面的是基因，它们逐字给出具体的指令，为我们地球上的生命建造蛋白。这种化学的信息技术使用四个字母。这听上去似乎限制太严，但我们应该记住，计算机使用的二进制算术只用两个字母。单单一个人体细胞，它的信息储存量，就像三十卷的大英百科全书，可以装三、四套而有余。 DNA 和 RNA 的演化变异可以用作一种分子钟。分子生物学家比…- 11.8k
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时间与创造_奇点天文奥秘
时间与创造_宇宙时间奥秘 在本章开始时，我们曾让读者回忆一下，有些科学家的观点是认为时间之箭是幻觉。这些科学家，就像康德以及他以前的哲学家一样，认为时间之箭在热力学第二定律的出现，一如我们对时间流逝的印象，是和某些主观现象有关，或者跟大脑过程有关，而不是属于自然界的。 然而妙的是，我们把第二定律更仔细地考察以后就会发现，把时间之箭说成是主观性而置之一旁，反而会引起更严重的困难。看上去，…- 12.9k
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诱人的贝鲁索夫—扎孛廷斯基反应_奇点天文奥秘
诱人的贝鲁索夫—扎孛廷斯基反应_宇宙时间奥秘 贝鲁索夫—扎孛廷斯基反应的故事就和它的名字一样令人寻味。美国研究该反应的一流权威温弗利（Art Winfree）告诉我们，贝鲁索夫在五十年代的初期，在属于苏联卫生部一个实验室当头头时，做了该反应的关键工作。在他的研究中，他配制了一种奇怪的化学剂，目的是想模仿克雷布斯（Krebs）循环，从而对它取得某些了解。克雷布斯循环是活细胞把有机食物分解成能…- 11.3k
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漫谈分维、奇异吸引子、混沌_奇点天文奥秘
漫谈分维、奇异吸引子、混沌_宇宙时间奥秘 在一个化学钟里，非线性的复杂性显示为时间上有规则的行为：起化学反应的混合体的颜色有节奏地变来变去。上面已经看到，描述这种行为的是一个极限环式的吸引子，化学反应在那里的行为，像一个轴承滚珠在一顶墨西哥宽边帽的边缘上滚动一样。我们应该把这种行为和描述热力学平衡的定点吸引子对比（见插图 19（a））；定点吸引子我们前面曾比作一个漏斗的底。 然而由于不…- 14.6k
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布鲁塞尔振子的诞生_奇点天文奥秘
布鲁塞尔振子的诞生_宇宙时间奥秘 目前许多实验室在从事自组织的研究，用的方法和杜灵原来用的大致相同。近二十年来，特别是两项关键性的发展，大大提高了人们对这方面的兴趣。一项是 1968 年在布拉格举行的讨论会上，西方的科学家首次听到魔术似的“贝鲁索夫-扎孛廷斯基化学反应”（下面很快就要详叙），并且把它和生物界发生的一些振荡加以比较，这些振荡帮助生物利用能量，例如酵解和光合作用。另一项发展是普…- 15.9k
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培养自组织_奇点天文奥秘
培养自组织_宇宙时间奥秘 最简单的过程中可以出现意料不到的非线性效应。上章我们见到热扩散的例子（图 15）：当两种气体的混合体由于加热而离开平衡态后，组织便会似一种简单浓度梯度的形式出现。那里，离平衡只少许的偏离便可导致宏观的秩序。然而此种现象，如果跟当系统离开它第一临界点以后，自发涌出的壮观的组织比起来，仍是小巫见大巫。夹在两片玻璃之间的一薄层液体，对它加热就可以使组织出现，形式是六角形…- 11.6k
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化学图案与化学波_奇点天文奥秘
化学图案与化学波_宇宙时间奥秘 非线性化学钟模型中隐藏着许多秘密。时间上的图案，我们已经讲过。空间的图案呢？前面分析布鲁塞尔振子从而得出极限环的结果时，我们忽略了另一个不可逆过程——扩散，和它可能起的作用。那里我们假设了反应器里的化学组成搅得很匀，各种成分 A，B，C，D，X 和 Y，都是很均匀地分布在浑汤里面。如果我们回到汽车制造厂的比喻，那就点儿像假设汽车如雨后春笋，在工厂到处长出来一…- 12.3k
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秩序和混沌_奇点天文奥秘
秩序和混沌_宇宙时间奥秘 有人或许会想试用量子物理学或经典物理学来描述化学钟。这个办 法将是极端复杂的，但即使不管这一点，我们也得弃之不用，因为这两套理论都不区别时间的两个可能方向。我们必须另想办法。想知道像火车的往来那种日常的事情，我们查一下时刻表就行了，无需了解火车运行的方式，不必管火车是用蒸汽的，还是用电的，还是用柴油机的。类似地，要描述一台化学钟，我们搞一套纯经验性的报道就行了…- 14.6k
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化学中的自组织_奇点天文奥秘
化学中的自组织_宇宙时间奥秘 要把能起化学反应的混合物保持远离平衡，是很简单的。只要把它放入一个不断搅动的流水式反应器就行了，而这种反应器是每个化学工厂的典型设备。化学物品进入反应器上方，由于搅动而起化学反应，成品再从低处拿走。如果某个成品（叫它 X）催化自身的生产——一种所谓“自催化”的反馈，各种非线性的种子便种下了。X 在某个时刻形成的数量要看 X 当时有多少，这种非线性的特征类似麦克…- 11.5k
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