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原子可以永生,由原子組成的生命為什麽不能永生?

2024-03-09科學

生命是有限的,也是美好的,但這種美好如此短暫,以至於人類自誕生以來就不斷追求永生。

看看人類歷史上那些王侯將相,為了追求永生可謂無所不用其極,但最終的結果都是一樣的,最終都會成為一把黃土,從大自然而來,最終又回歸大自然。

隨著人類科技水平不斷發展,現代人類壽命也越來越長,但終有一天你我的生命還是會走向終結,死亡是包括人類在內的任何生命都避免不了的。

有人就提出了這樣的疑問,生命都是由原子組成的,原子是可以永生的,為什麽生命就不行呢?

下面我們就先從物理學入手來回答這個問題。

以人類為例,人體其實是由無數個原子組成的。以一個70公斤重的人為例,身體內就包含了大約10的28次方個原子,往深了講,所有這些原子其實都來自天上閃閃發光的恒星,當然不是如今我們看到的恒星,而是百億年前的恒星。

恒星就是元素的「煉丹爐」,具體展開就是另一話題了,這裏就不再詳述了。

原子是由原子核和核外電子組成的,而原子核又是由質子中子組成,質子和中子又被我們稱為「重子」,它們都是由第三個誇克透過膠子粘結在一起。電子是不可再分的基本粒子,被我們稱為「輕子」。

原子的基本內容由原子核中的質子數量決定,對應的是不同的元素,不同的元素擁有不同的化學和物理性質。

在相當長的一段時間裏,我們一度認為生命或許不是永恒的,但物質也就是質素是永恒不變的。這樣的認知很符合我們的生活經驗,畢竟我們每天看到的事物,不管經歷怎樣的環境侵蝕和化學反應,最終得到的質素都是一樣的,上、初中高中物理上我們都學過這樣的定律,叫做物質或者質素守恒定律。

不過,隨著科學家對微觀粒子的深入探索,有了不一樣的發現。尤其是愛因斯坦提出了著名的質能方程式之後,發現不管是化學反應還是核反應,其實都存在質素損失,損失的質素轉化為能量被釋放出來。

之所以我們認為化學反應前後質素守恒,其實嚴格來講是不守恒的,只是損失的質素很少,我們根本察覺不到,所以通常會忽略不計。畢竟質能方程式裏,能量等於質素乘以光速的平方,一丟丟質素就可以釋放出巨大能量。

因此,質素其實是不守恒的,能量才是守恒的。說白了,原子也只是能量的某種表達形式罷了。既然這樣,就意味著原子並不是永恒的,它可以被創造出來,也可以被摧毀。

因此「原子是永恒的」這種觀點其實是不嚴謹的。既然原子都不能永恒,由原子組成的生命談何永恒呢?

這裏有一個問題,原子到底是怎麽被創造會淪陷的呢?

我們都知道,宇宙起源於138億年前的大爆炸,大爆炸最初,宇宙中完全不存在任何物質,只有波動的真空能量。

在大約10的負36次方秒,真空能量導致空間呈指數級膨脹,膨脹速度遠超光速。

10的負33次方秒,空間膨脹結束,產生了大量高能粒子,以物質和反物質的形式出現,這個時期又被稱為「熱大爆炸」。

按理說,物質與反物質,比如說質子與反質子,中子與反中子等會自發地湮滅把能量還給宇宙,最終也不可能出現物質世界。

也就是說,如果宇宙中的重子數(質子中子數)是守恒的,那麽物質永遠也不可能被創造出來。但恰恰是因為重子數是不守恒的,導致了物質比反物質要多出來那麽一丟丟,因此質子和中子最終才能被保留下來。

保留下來的質子中子等基本粒子在宇宙逐漸冷卻的過程中,相互結合,經過漫長時間的演化,才有了我們今天看到的日月星辰。

同時,中子衰變可以產生質子,質子和正電子結合也可以產生中子,看起來不管怎樣重子數都不會變,貌似原子可以永生,實際上並不是這樣的。

大統一理論認為,質子會發生衰變,只是半衰期很長,達到10的35次方年,甚至比宇宙的年齡都要長。

不過,考慮到人體內有多達10的28次方個原子,概率上分析,不到兩年時間,人體內就會有一個質子發生衰變。而質子決定了原子性質,質子衰變了,實際上就意味著原子的死亡。

既然原子不能永生,生命就更談不上永生了。

以上是從原子性質來分析永生的問題,當然我們也可以從生物學角度去理解生命和永生問題。

現代生物學告訴我們,生命都是由細胞組成的,而細胞的分裂次數是有限的,每個物種的細胞分裂次數是不一樣的。

以人類為例,人體細胞大約每2.4年就要更新一代,而人體細胞可以分裂50次左右,這樣算來,人類的平均壽命應該等於50乘以2.4,也就是120歲左右,但現實中壽命的長短還與很多其他因素有關,因為很少有人能活到120歲。

細胞分裂次數之所以是有限的,與染色體的端粒有關,這種端粒控制著細胞的分裂。細胞每分裂一次,染色體的端粒就會磨損變短。等端粒縮短到無法再短的時候,細胞就不能分裂了,沒有新生細胞只有老去的細胞,人體當然會老去。

至於染色體的端粒為什麽會磨損,這或許就是大自然法則,任何形式的運動都會帶來一定的損耗。或者從熵的角度來分析,一切都逃不過時間之箭。

熵增原理告訴我們,任何封閉的系統都會自發地從有序走向無序,也就是混亂,這個過程是不可逆的。

高樓終究會倒塌,沙丘城堡終究會被大自然抹平,成為無序的漫天黃沙,而生命也一樣,最終也會「塵歸塵,土歸土」,隨著時間這條長河,最終必將走向無序的混亂狀態,回歸大自然!

完!