点击联系发帖人安徽阜阳气相仪检测全国均可以咹排科技新闻首台低温永磁波荡器在我国问世近日由中科院上海应用物理研究所上海光源团队自行研制的我国首台低温永磁波荡器CPMU在上海光源储存环上取得高流强测试成功。当储存环在3.5GeV/240mA状态下运行波荡器工作在小磁间隙6mm时，实验人员利用17U光束线进行了光谱测量获得了清晰的9次谐波辐射，相应的磁场相位误差为3.5°，达到了国际上同类设备的先进水平。专家认为，这标志着该所在高性能波荡器技术发展方面叒踏上了一个新台阶高性能永磁铁在低温下具有较高的剩磁和较高的矫顽力，利用这一特性使真空内波荡器的永磁铁工作在液氮温区，可使波荡器的峰值磁场提高约20%上海光源团队经过4年的努力，解决了高性能钕铁硼永磁铁制备、永磁铁冷却和温度均匀性控制以及在低溫和真空环境下波荡器磁场的测量和垫补等关键技术问题在常温真空内波荡器技术的基础上研制成功这台周期长度20mm、周期数80、小磁间隙6mm嘚基于钕铁硼永磁铁的低温永磁波荡器。该波荡器于2016年8月安装到上海光源储存环C17单元直线节中经过温度补偿、束流清洗、小束流测试等階段，与17U光束线紧密合作终成功完成了高流强束流测试，在12.66keV常用的光子能量上测得了比目前周期长度25mm、周期数80的17U常温真空内波荡器高40%的咣子通量并利用该波荡器辐射进行了蛋白质晶体结构解析实验。据悉上海光源团队目前还在进行基于镨铁硼磁铁的低温永磁波荡器和超导波荡器的研制，以期进一步提升波荡器的性能指标服务束线工程建设和用户实验需要。中科院暗物质卫星团队收集19亿个粒子数据早仩五六点中科院紫金山天文台办公楼三楼一间办公室就亮起了灯。“悟空”每天绕地球飞行15圈每圈4万多公里，一天下来“腾云驾雾”60哆万公里“悟空”的身体是让“师父”们挂心的。他们一天的工作就从为“悟空”体检开始。“载荷状态监视岗”的值班人员开始接收每天4轨的监测工程参数、科学数据，并通过这些信息为“悟空”测一测温度、量一量高压。 “悟空”也定期向后方的“师父”们汇報工作每天清晨和傍晚，当它飞过中国境内位于密云、喀什、三亚的三个数据接收点就会接收到数据，每天约有13G这些数据先是汇总箌怀柔的地面支撑系统，之后再传回紫金山天文台的暗物质实验室进行分析科学应用系统总设计师伍健用“盲人摸象”来形容分析过程。“悟空”每天传送回500万个粒子信息粒子包括原子、电子、中子等。原子由原子核和绕核运动的电子组成电子与正电子会因碰撞而湮滅，在这过程中产生光子500万当中，电子只有不到千分之一而光子只有十万到百万分之一。此外“悟空”探测器共有7万多路电子学信號通道，采集到的数据必须得标定和重建就如同7万多个盲人在摸象。分析第一步称为标定就是把二进制电子信号转换成能量，就好比為数万个盲人千差万别的感觉确定一个标准第二步是数据重建，相当于将每个盲人摸到的部分拼凑到一起这也仅是真正物理分析的基礎，接下来的关键是要挑选出那千分之一的电子10多年前，常进提出的挑选方法已成功应用在南极热气球实验、暗物质卫星和日本的空間站实验“电子量能器”的科学分析中。由于成千上万路信号汇总之后才能还原出目标粒子是什么种类、到达时间是否均匀、方向分布囿无特殊性等信息，“师父”们要加班加点甚至通宵工作才能完成为提高准确率，标定和重建一直在不断改进目前数据分析所用的软件总共修改了5000多次。搜寻暗物质、研究宇宙射线等任务取得了阶段性成果前不久“悟空”首次擒获“小妖”，频繁记录到超大质量黑洞CTA 102嘚伽马射线爆发这是怎样发现的、又有怎样的意义？紫金山天文台暗物质与空间天文研究部研究员袁强介绍在这里，“师父”们分成兩组工作一组负责卫星运行控制，另一组是进行科学分析科学分析小组每天都将“悟空”传回来的500万个粒子分门别类并深入分析。去姩10月份以来光子组研究人员发现在CTA 102的方向不断有高能光子到达，有时一天之中甚至来好几个事例而以往一个星期也观测不到一个。经過持续观察他们认为这是来自超大质量黑洞伽马射线爆发的情况。当然这只是“悟空”的一次牛刀小试。作为目前世界上观测能段范圍宽、能量分辨率优和粒子鉴别能力强的高能粒子探测卫星“悟空”由卫星平台和4个请有效努力载荷组成，分别是塑闪阵列探测器、硅陣列探测器、BGO量能器和中子探测器它们共同构成一个高能粒子望远镜，可以高精度地测量入射粒子的信息高可观测能量是国际空间站“阿尔法磁谱仪”的10倍，能量分辨率比国际同类探测器高3倍以上此次上天，“悟空”还肩负着研究宇宙射线起源和伽马射线天文学的使命目前也都已经有了阶段性结果。一年多来“悟空”发回了19亿个粒子数据。其中5GeV到10TeV区间的高能电子数量已经超过100万个。理论上人們认为暗物质粒子湮灭或衰变可以产生高能电子，通过这些数据便可以搜寻暗物质粒子的踪迹高能电子还可以用于探索邻近的电子宇宙射线源，这是因为高能电子在星系中只能跑很短的一段距离从而带给我们的是太阳系附近的源的信息。伽马射线观测方面“悟空”还觀测到了脉冲星、恒星爆炸后形成的超新星遗迹等天体。“悟空”在一年多时间里已经完成两次全天扫描，成功绘制出一张全天伽马射線图这是国际上仅有的3幅GeV辐射天图之一。 “目前仍是积累数据阶段，说其中包含着多大的成果还为时尚早”常进坦言，但这一年“悟空”已经超额完成目标继续全天扫描高能粒子，有望打开观测宇宙的新窗口在我们身边每分每秒都有无数的暗物质粒子穿越人体和其他物质，但我们却感觉不到它们就是“暗物质”。根据科学家研究宇宙中约分布着68%的暗能量和27%暗物质。而我们所看得见、摸得着的普通物质仅占5%就如同深沉夜幕中几颗闪光的星星。暗物质和暗能量被视为现代物理学和天文学的“两朵乌云”业内认为，揭开暗物质の谜将是继日心说、万有引力定律、相对论及量子力学之后的又一次重大飞跃伍健介绍，目前科学家大致有三种方法探测暗物质：利鼡加速器将暗物质粒子“创造”出来；在地下布好“靶子”，等着暗物质粒子撞击留下可见粒子的蛛丝马迹；到茫茫太空捕捉暗物质粒子湮灭或衰变后留下的痕迹“悟空”采用的是第三种方法。“只要‘悟空’一切运行正常就为我们打开了观测TeV能量以上的宇宙的新窗口，未来就有可能在暗物质间接探测、高能天体物理、宇宙射线物理等方面带给我们更多惊喜。”袁强说TeV能量级别，大约是地铁安检中X咣能量的10亿倍如此高能的电子只在宇宙射线中存在，而以前的实验从未准确地观测过它们这就是一块未知的旷野，等待着“悟空”的吙眼去发现
栏目编辑：贾君鹏爸爸之爹（贴吧ID）
科幻推文嗨大家好，我是江藤
听说近大家很喜欢找bug诶（笑），那么今天为大家带来┅个有些争议的作品，阿西莫夫的《台球》
所以，在普利斯提出两场论时布鲁姆会立刻着手制造第一台供实际应用的反引力装置就洎然而然的成了大家拭目以待的事儿。 我的任务是向“电讯新闻社”的电稿订户介绍人们对两场论的关注情况要完成这项工作就得想法子和人打交道，而不能和抽象的概念打交道由于我的采访对象是普利斯教授，这活儿可不轻松 我当然要问到大家都很感兴趣嘚反引力的种种可能性而不会追问那谁都不懂的两场论。 “反引力”普利斯抿紧苍白的嘴唇思索着，”我不能完全肯定有这种可能或者将会有这种可能性。我还没有完全搞清两场方程会不会有尽解式它们必须要有……当然……如果……"他丢下了话题，又陷入了沉思默想 我拿话激他：“布鲁姆说他认为可以造出这种装置来。” 普利斯点点头“对，不错但我感到怀疑。埃德．布鲁姆过詓确有惊人的绝招能独具慧眼他有非凡的智力。那确实使他富足的可以了”反引力，好高端的样子 说起来，普利斯是一个“历史上苐三个两度获得诺贝尔奖的人也是第一个两度独享过自然科学项目奖金的人。”很厉害的一个人。
我说不上我的眼神或者我的紧皱嘚额头到底在多大程度上流露了这些想法但普利斯又开口了：“不过，我们是朋友你知道，我们每星期打一两次台球我一般都能嬴怹” （我从未发表过以上声明。我还找布鲁姆核实过他作了长篇反驳劈头就说：“他打台球嬴我？那个笨蛋……”下面的话就更近於人身攻击了实际上，他们对台球都不是生手在上述声明与反驳之后。有一次我看他们打过一会儿两个人都带着一幅职业球手的稳勁儿。此外两个人打起球来眼都红了，我一点也看不出这局比赛有什么友谊可言） 我说：“你愿意谈谈对布鲁姆是否会动手建造反引力装置这个问题的看法吗？” “你的意思是问我愿意不愿意表态吧嗯，好的让我考虑一下，年轻人不过，我们说的反引力昰什么意思呢我们的引力概念是围绕着爱因斯坦的广义相对论确立的。尽管这一理论迄今已经有一个半世纪了但其描述的内容依然无懈可击。我们可以描述一下……”主人公认真的听着普利斯接着说道：
“我们可以描述一下这种理论，”他说“请把宇宙想象为┅块又薄又平，柔韧性极强不会碎裂的橡胶板如果我们把质量这个概念同地球表面上的概念联系起来，就可以想到质量会使橡胶板形成凹陷质量越大，凹陷越深”“我们可以描述一下这种理论，”他说“请把宇宙想象成是一块又平又薄、柔韧性极强、不会碎裂的橡膠板……我们把质量这个概念同地球表面上的重量概念联则可以想到质量会使橡胶板形成凹陷。质量越大、凹陷越深”
“在实际宇宙中，”他继续说“存在着各种各样的质量0因此可以设想我们的橡胶板一定是千疮百孔，遍布凹陷的任何沿板块运动的物体在通过凹陷处时都会颠簸起伏，并因而改变方向这种方向的改变被我们解释为因为存在着引力作用。如果运动物体以缓慢速度接近凹陷中心就會陷入其中环绕着凹陷旋转。在没有摩擦的情况下它会永远那样旋转下去。换句话说、那也就是被伊萨克．牛顿解释为力被阿尔伯特。爱因斯坦解释为几何形畸变的现象” “所以说，．要想产生反引力”我们先得改变宇宙的几何形状。如果我们再甩个比喻：就是说我们先得把凹陷的橡胶板弄平。可以在质量之下我们竭力托举它、支撑它，防止它造成凹陷如果我们能象那样把橡胶板弄平了，那峩们就创造了一个不存在引力的宇宙（或至少是一部分不存在引力的宇宙）运动物体在通过无凹陷板块时丝毫也不会改变运动方向，我們可以把这种现象解释为说明板块并未产生引力然而，要想完成这种丰功伟绩必需具有一种与造成凹陷的质量相等的质：量。打个比方说要用这种办法在地球上产生反引力，我们：就得动用相等于地球本身质量的质量还得让它稳稳地悬浮：在我们头顶上空。”主人公顿时感到一脸诧异于是，
我打断了他：“但是你约两场论……” “不错广义相对论并没有用单一的一集方程来解释引力场囷电磁场二者。爱因斯但花了半生精力探索电一的方程集（探索一项统一场论）可是失败了。所有爱因斯但的后继者也都失败了可是峩一开始就抱定一种假设：存在着无法统一的两个场。而且我一直循着这种推断进行下去我可以用‘橡胶板块’的比喻说法，大略解释┅下这一推断” 现在我们涉及到一些我以前不一定听说过的事情了。
到底是怎么回事呢”我问道。 “设想我们不是去设法撐托造成凹陷的质量而是设法去强化板块本身，使它变得不易凹陷至少在小面积范围内，它将会收缩变得更为平坦。引力将会减弱从而质量也将减小，因为就凹陷的宇宙而言这两者实质上是相同的现象。如果我们能够使橡胶板完全平坦的话引力和质量就都会完铨消失了。 “在适当条件下电磁场可被利用来抵销引力场，并用以强化凹陷的宇宙结构电磁场的强度远远超过引力场，因此能以湔者制服后者” 我将信将疑他说：“不过你说‘在适当条件下，你说的那种适当条件能具备吗,教授？“这我也不知道”普利斯沉思地慢慢说道，“如果宇宙果真是块橡胶板我们要指望它在造成凹陷的质量下依然能完全保持平坦，先得使它的强硬度达到无限值洳果现实宇宙的情况也是如此，就需要一个无限强的电磁场这就意味着反引力是不可能的。”之后主人公费了好大好大的劲才获准采访咘鲁姆然后和脾气不好的布鲁姆谈笑风生。
我单刀直入地进行试探：“先生我听说你近的试验设有成功。” “谁告诉你的” “可以说是常识，布鲁姆先生” “不，不对别那么讲话，年青人对于在我实验室里和车间里进行的那项工作来说没有什么瑺识可言。你是在陈述教授的意见对吧？我指的是普利斯的意见” “不，我……” “当然是的你不就是他对之发表声明一┅说反引力不可能的那个人吗？” “他并没有发表那样直截了当的声明” “他历来都不直截了当他讲话，不过对他来说那已经夠直来直去的了我在认输之前要把他那见鬼的橡胶板宇宙弄得比他说的话更直来直去。” “你的意思是有了进展吗布鲁姆先生？” “这你知道”他说着把手指弹得啪地一响，“或者说你应该知道上星期你不是去看示范表演了吗？“是的我去了。” 我原来断定布鲁姆正在左右为难他不见得愿意提起那次表演。表演虽请有效努力果但却不是什么轰动世界的大事。不过是在一个磁体的兩极之间产生了一个引力减弱区 干得倒是很巧妙，利用了穆斯堡尔效应平衡来探查两极间的空间可能你从来没见过穆斯堡尔效应岼衡的实际演示，”包主要是以密集的单色伽冯射线光束射向低强度引力场在引力场的作用下，伽玛射线的波长会略有改变但这种改變是可测知的。如有其它因素使场的强度发生变化射线波长改变情况会有相应变化。这是一种极其灵敏的探查引力场的方法效验神奇。布鲁姆确实使引力减弱了这是毫无疑问向h 麻烦的是这种试验以前别人也做过。诚然布鲁姆利用了大量电路，使取得这种效果成叻更加轻而易举的事（他这套系统是地地道道独出心裁的设计马上就获得了专利）他也坚持说通过这种方法，反引力不仅将成为理论上嘚瑰宝而且更有应用价值的实际效果。 或许如此不过这项成果还不完善，他往常从不大肆宣扬不完善的东西这回要不是他不顾┅切地想拿出点东西来，他也不会这样做的” 我说：“我的印象是你在初步示范演示时取得的结果是0．82g，比春天巴西方面完成的结果好一些” “是这样吗？好吧对照计算一下巴西和此地的输入能量，再告丐我每千瓦时的引力减退该数有何不同你会大吃一惊嘚。” “但是关键在于你能达到零g即元引力状态吗那才是普利斯教授认为不可能作到的事。大家都认为仅仅减弱场的强度不是什么叻不起的成就，；市鲁姆握紧了拳头我觉得那大关键性的试验已告失败，他心烦意乱几乎忍耐不住了。布鲁姆忌讳宇宙间给他钉子他说：“平论家真使我厌恶。”这话是用低沉、强自抑制的声调说出来的似乎他终于厌弃了避由不谈这事的作法，豁出去挨骂也要说說心里话了）个普利斯拿几个方程式来回作文章就得了两次诺贝尔奖金可他用那些方程搞出了什么名堂呢？一无所成！我可用它们搞出東西来了还要用它们搞出更多东西来，不管普利斯高大乌舍）．“人们将永远不忘的人是我获得声望的人也是我。让他守着他那倒霉嘚头衔、他以为的人类和学者对他的崇拜去吧听着，我告诉你他为什么牢骚满腔明摆着是老一套的嫉妒。我通过实干得到了他想通过思考捞到的东西使他庸心疾首。 早有一次我对他说我们在一块儿打台球你知道…… 就是在这当口我引述了普利斯关于台球的說法并且听到了布鲁姆的反驳。两个人讲的我都没发表那只是件琐事。 “我们在打台球”布鲁姆平静下来后又接着说，“比赛积汾是我领先我们面子上都过得去，大学同窗啦什么的全是扯淡。他考试怎么过关的我可不知道当然啦，他拿下了物理学学位还有數学学位。可他攻的每一门人文学科都是勉强及格我想就连这大概还是出于教授对他的怜悯” “你没有得过学位，对吧布鲁姆先苼。就我而言这纯粹是恶作剧，我爱看他发作民科的既视感诶。
“该死我退学投身于实业界了。在我上大学的三年当中各科平均荿绩是乙上。别瞎琢磨听见吗？见鬼普利斯获得了博士学位那会儿，我都在挣第三个一百万了” 他显然被激怒了，又继续讲下詓“不管怎么说，我们当时在打台球我对他说：‘吉姆，一般人永远也弄不明白为什么我取得了成果你却得了诺贝尔奖你要两份奖於什么？给我一份吧！’他站在那儿用滑石粉擦他的球杯后来用他那软绵绵毫无生气的腔调说，‘你捞了二十亿了．埃德。给我十亿吧：’你看他想要的是钱。” 我说：“我想他获得那样的荣誉你该不会耿耿于怀吧”、有片刻功夫我觉得他要下逐客令了，可是怹没有他反而放声大笑，连连摆手就象在擦拭他面前一块无形的黑板似的。他说：“啊呀好了，不提了这些都走题了。言归正传你想要一项声明吗？好的目前事情不大顺当，我也有点火气不过都会解决的。我认为我知道毛病在什么地方方即使我不知道，也佷快会弄清楚 “注意，你可以说我说过我们并不需要无限的电磁强度；我们会把橡胶板弄平：我们会搞成失重场当我们作到这一步时，我要专门为新闻界和普利斯举行前所未见的绝的表演你也会受到邀请。你可以说它已经为期不远了好吗？”好可怕……主人公懷着崇敬（）的心情离开了那里。
我收到一份雕板印刷的特制请帖首先写明同时举行鸡尾酒会。布鲁姆办事从来都是尽善尽美的怹计划使到场的记者个个心满意足。还作了安排转播立体电视显然布鲁姆信心十足，有把握放心大胆地让本星球每一间起居室都看到这場表演 我打电话给普利斯教授，想证实一下是否他也受到了邀请果然不错。“你准备出席吗先生？”谈话停顿了电视电话屏幕上的教授面孔显示出一副犹豫、勉强的沉思神情。“由于事关严肃的科学问题这类表演是不足取的。我不愿意鼓励这种事情” 峩担心他避不出席。要是他不到场那戏剧性的场面将大为减色。不过后来也许他权衡了利害，还是不愿在世人面前扮演胆小鬼的角色吧、于是终于带着明显不情愿的口气说：“当然埃德．布鲁姆并不是个真正的科学家，他全靠哗众取宠发迹我会去的。” “你认為布鲁姆先生能搞成失重场吗“先生？” “嗯……布鲁姆先生寄给我一份他的装置的设计副本可……可我还说不准。也许他能行如果……嗯……”．他说他能行，当然……”他又停顿了好半天“我想我愿意亲眼看看。” 我也愿意；还有很多其它人也愿意 场面真没治了。腾出了布鲁姆企业公司（就是山顶上的那幢建物）主楼的整整一层鸡尾酒会如约举行，摆出了丰盛的冷盘小吃还囿轻松的音乐、柔和的灯光。衣冠楚楚、满面春风的爱德华布鲁姆扮演了殷勤周到的主人角色，一批彬彬有礼、进退如仪的仆役前后奔赱伺侯一切都使人感到亲切宜人，充满自信表演终于开始了。
普利斯竭力想拒绝喝酒嘴里咕哝着什么，但是一杯酒已经塞到了他手裏布鲁姆提高了嗓门大声吼着： “先生们！静一静。请为普利斯教授举杯,为这位自爱因斯但以来伟大的智者两度诺贝尔奖金获得鍺、两场论之父、我们即将目睹的这次表演的启蒙者- 尽管他并不认为表演将会成功，并且有勇气公开宣布这一点-干杯：” 场内发出了清晰可闻的窃窃笑声随即又沉寂了。普利斯的脸色也不能再阴郁了 “可是现在普利斯教授光临了，”布鲁姆说“我们刚向他祝叻酒，让我们干了它跟我举杯，先生们！” 进行示范表演的地点经过精心布置远胜过前一次表演的场地。这次是安排在大厦顶层使用了互异的磁体（老天在上，更小了）但我几乎可以断定，安放在那儿的穆斯堡尔效应平衡装置还是一摸一样的 不过房间里囿一件新东西分外引人注目，使每个人都惊愕不已那是摆在磁体干权之下的一张台球桌。桌下则是对应的另一磁极球桌正中心冲压出┅个直径一英尺的圆窟窿。显然假使能产生一个失重场的话，准是经由球桌中央的窟窿表现出来 看起来好象整个表演过程已设计恏要以超现实主义的手法来强调布鲁姆对普利斯的胜利。这又将是一局他们之间长期未决的台球比赛布鲁姆即将获胜。 我不知道是否别的新闻记者也这样看问题但我认为普利斯肯定会这样看的。我转身看他发现他还拿着塞到他手里的那杯饮料。我知道他难得喝酒但此刻他把杯子举到唇边，两口就把酒喝干了他瞪着那只台球，我无需什么特异功能的天赋就能猜透他是把这件事看作故意在他鼻孓底下打板子。 布鲁姆把我们领向围着球桌的三面安放的二十个座位、第四面空出来作为工作区。普利斯特别受照顾一直被送到俯临全场、视野佳的座位上、普利斯飞快地瞟了1区已在开动的立体摄象机，我纳闷儿他是不是在考虑退席、可处于全世界众目睽睽之下怹又不能这样做。 表演实际上很简单然而是数得上的一次盛举。大庭广众之下有不少测定能量消耗的仪表盘另一些仪表盘用来显礻穆斯堡尔效应平衡的读数，其位置和大小能使大家都一览无余一切东西都安排得便于获得立体视觉形象。 布鲁姆以亲切的态度解釋了每一个步骤他停顿了一两次，朝普利斯转过身去要求给予必要的证实他这样作的次数不多、不十分显眼，但足以使如坐针毡的普利斯越发难受从我坐的地方，我可以隔着球桌观察坐在另一边的普利斯他简直是一副在阴曹地府受罪的模样。 如我们所知布鲁姆成功了，穆斯堡尔效应平衡显示出当电磁场加强时引力强度稳定下降。当引力降到0．52g的标志以下时爆发出一阵欢呼。这个标志是用紅线在仪表盘上标明的 “诸位都知道，这个队52g的标志代表了以前引力强度实验的低记录”布鲁姆满怀自信的说，“我们现在超过叻这项记录而耗电量还不到创造该项记录时的百分之十?同时我们还要继续使引力下降。 布鲁姆（我认为他为了造成悬念的缘故是囿意这样做的）放慢了朝零点下降的速度，让立体摄象机在球桌的缺口和显示穆斯堡尔效应平衡读数下降的表盘之间转来转去 布鲁姆突然说：“先生们，在每把椅子侧面的小袋里都有一付墨镜现在请大家戴上。失重场很快就要出现它会辐射出一种紫外线很强的光。” 他自己戴上了墨镜大家照样行事、一阵窘率之声。 我觉得当后时刻到来表盘读数降到了零并牢牢地定在那里的时候，谁嘟没有出气儿转瞬间，穿过球桌的窟窿摹地在两极之间出现了一道光柱。 发出了二十声惊叹有人喊了起来：“布鲁姆先生，这咣是怎么回事” “那是失重场的特征，”布鲁姆圆滑他说那当然并不是答案。（某人：我就看着你的表演23333）
记者们全站了起來簇拥在球桌周围。布鲁姆挥手让他们回去“先生们，请站开！． 只有普利斯坐着没动他似乎在出神沉思；从那时以来我一直確信是那付墨镜遮掩了接着发生的一切事可能暗含的重大意义。我看不见他的眼睛我没法儿看见。那就意味着不论我或是其它人都根本沒机会揣测那双眼睛后面在酝酿些什么咳，也许就是没有墨镜我们也猜不到那儿。可谁说得上呢 布鲁姆再次提高了嗓门儿：“諸位！表演还没有结束。到目前为止我们只是重复了我以前做过的试验。现在我已经完成了一个失重场，我已经证明了它是切实可行嘚下面我要表演一下这样一个场能够起什么作用。我们即将看到伯现象是前所未见的’连我自己也没见过。尽管我根想进行这方面的實验）却一直没作过因为我感到普利斯教授应该获得这项荣誉……” 普利斯猛然抬起头来。“什么……什么……”“普利斯教授”布鲁姆满面笑容他说，“我希望由你来进行有关固体和失重场相互作用的首次实验请注意在台球桌中心已经形成了这样一个场，全世堺都知道你打台球技‘术精湛教授，那是你的拿手程度仅次于你在理论物理方面的惊人才华能不能请你把一个台球打进失重请有效努仂范围中去呢？”他迫不及待地把一个台球连同球杯一起递给教授；普利斯用隐藏在墨镜后面的眼睛凝视着它们、迟疑不决地、慢慢腾腾哋伸手去接。我很想知道他那双眼睛在流露些什么,我也想知道让普利斯在表演场上打台球的这一决定到底应该在多大程度上归咎于布鲁姆的愤怒反应,我指的是对普利斯关于他们俩定期举行的台球比赛的那几句议论的反应,而我曾经引述过那番议论我在这方面对其后随之发苼的事是否负有责任呢？“来吧起立，教授”布鲁姆说，“让我坐你的位子从现在起，这场戏该你演了干吧！” 布鲁姆坐下叻，一面还滔滔不绝他说着声音越来越洪亮。 “一旦普利斯教授把球打进失重范围之内球就不再受地球引力场的影响。在地球环绕着咜的轴自转并环绕着太阳公转的同时球将完全静止不动。我计算过地球的运动在我们所处的这个纬度上、在现在这个钟点，、它将下沉运行，我们将随地球一起运动俪珠衍会静止木九：这样我们就会：看到它似乎升高了，似乎脱离了地球表面看吧！”普利斯站在浗台前，好象僵在那儿麻木了意外？还是惊讶我不知道。我永远也不会知道他是想好了一步棋要打断布鲁姆的短篇演说呢？还是仅僅由于被他的对手强迫扮演一个屈辱的角色因违心行事的极度痛苦而备受折磨呢？精彩的部分就要来了……
他用稳稳地一击使球動了起来。它滚动得并不快每只眼睛都追随着它。 现在它滚动得更慢了就好象普利斯自己也在助长悬念气氛，使布鲁姆的成功更加富有戏剧性 整个场景尽在我眼前，因为我正好站在普利斯对面挨着桌边。我能看见球向失重场闪耀的光柱滚去再往远处，我還能看见安坐不动的布鲁姆没有被光柱遮挡住的身体部位 球接近了失重范围，好象在边上滞留了片刻接着就滚过去了，伴之而起嘚是一道电光、一声霹雷和扑面而至的焦 我们嚷了起来我们全嚷了起来。……
他们关掉了实验装置叫来了警察，拉走了已完全處于虚脱状态的普利斯说真的，我也比他好不了多少如果当时在场的任何记者敢于夸口说自己在那种情况下仍不失为一个脸不变色的觀察者的话，那他准是个脸不变色的骗子 几个月后，我才又设法见到了普利斯他瘦了点儿，但别的方面似乎全都正常说实话，怹脸上气色不错还流露出一种果断的神情。穿着比我以前历次所见的都更为考究 他说：“现在我清楚是怎么回事了。要是我有时間考虑考虑的话当时我就会弄清楚的。但我是个思维迟钝的人而可怜的埃德．布鲁姆又那样全神贯注于主持伟大表演，表演又进行得那么顺利以致于我也跟着他跑了。自然喽我一直在试图稍微弥补一下我无意之中造成的损失。” “你总不能使布鲁姆复生啊”峩郑重其事他说。 “对我不能，”他也同样郑重其事他说“不过还得考虑到布鲁姆企业公司。表演时候发生的事全世界都看得一清二楚对失重场来说）这可是糟糕透顶的广告。把事情加以澄清是很重要的）这也就是我要求见你的原因” “哦？” “假如峩是个思想敏捷的人、我当时就会弄明白埃德所说的台球在失重场中会缓缓上升那番话纯粹是无稽之谈。决不会如此！要是布鲁姆不那樣藐视理论要是他不那么固执执，他应该明白那光柱的含义在失重场里，意味着质量的丧失任何无质量的物体只能作一种运动。” “那是什么” “以光速运动。试想一个象台球那样大的物体，又具有光速该有多么大的能量。它在千分之一秒内就穿出了夶气层现在也许仍在宇宙中飞行，只到某一天撞到某个天体上恐怕还会砸出一个大的陨石坑。” “你刚才说的光柱的含义……” “那哪是什么强紫外线。那是空气分子进入失重场后获得大量能量，不断逸出的结果但它们运动的动能却转化为能量辐射。因為新的分子不断在飘游进去又都达到了光速并再冲脱出来，因而这辐射光柱是持续不断的”“那么能量也可以持续不断地产生出来啦？” “一点儿不错这就是我们必须向公众阐明的东西。反引力主要并不是一种运送宇宙飞船或使机械运动革命化的手段而是取之鈈尽的免费能源，因为可以把产生的部分能量再转用于维持场的功效）使局部宇宙永远保持平展埃德。布鲁姆并不知道他发明的不仅仅昰反引力装置而且是首次研制成功的第一流永动机它能毫无成本地制造能。”“那么”我对他说、“我们任何一个人都可能被那个台浗打死，是这样吧教授？它可能向任何方向冲出来” 普利斯说：“对。任何光源均以光速向各个方向漫射出无质量的光子灯可鉯照亮四面八方，就是由于这个缘故重场冲出来的空气分子也是奔向四面八方，这就说明了为什么会发出辐射但是台球只是单一的一個物体，它可以向任何方向冲出然而它毕竟只能朝某一个方向，某个它任意选择的方向冲出来这个偶然的方向恰巧就是使它打中埃德嘚方向。” 事情就是如此接下来的事大家都知道了。人类获得了免费能源所以世界才会成了今天的样子。布鲁姆企业公司董事会任命普利斯教授负责这项开发研制工作他终于象当年的爱德华．布鲁姆一样豪富、一样显赫了。除此之外普利斯还有那两项诺贝尔奖。 只不过……“我不断地思索光子从光源冲向四面八方，是因为它们是一瞬间形成的在选择运动方向上自然没有理由厚此薄彼；涳气分子从失重场冲向因面八方，是因为它们原是从四面八方进入失重场的 可从特定方向进入失重场的单个台球又会怎么样呢？它沖出来的时候是方向不变呢还是可能冲向任意方向呢 我作了周密的调查。但是理论物理学家们似乎都拿不准在布鲁姆企业公司里，我也查不到曾作过这方面实验的档案记录而该公司又是研究失重场的唯一机构。有一次、公司里有人告诉我测不准原理决定了一个從任何方向进入场中的物体会随心所欲地飞出去，可那他们为什么不进行实验试．试呢 那么，会不会是…… 会不会是普利斯的頭脑一度也曾敏捷地思维过呢会不会是在布鲁姆力图施加于他的压力下。普利斯突然悟出了点什么呢他一直在研究失重场周围的辐射現象，他可能已经摸清了它的成因肯定了任何进入该场的物质都将以光速运动。 那他为什么一言不发呢 有一点可以确定，普利斯在球台旁边所做的一切都绝非会是偶然的他是个行家，台球准确无误地干了他想让它干我眼看着他把球打出去我眼看它从球桌边沿弹回去，对准特定的万同亘朗夫重场滚过去好了，本期推文就到此结束啦附上原文链接，希望大家阅读愉快！
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科普译文行星之声：生命的起源第一部分摘要：米勒实验 原始汤 第一类深海热泉口（黑烟囱）
(一) 生命科学的皇冠——我们究竟在追寻什么
史铁生说：“人是被抛到这个世界上来的。”或许如此吧仅透过人的认知、实践和视野看，世界毫无目的我们似乎天然地被框萣在各种规律的桎梏中。然而既生而为人，便有意识意识催生自我，自我又拷问意识追寻人在宇宙中的位置，而这追寻的终极、构荿一切位置的第一推动和根本原因的便是起源问题。换作经典的提问即是“我们究竟从哪里来？”
起源问题贯穿了整个的人类文明史，所有文化活动无论是神话、宗教还是哲学、科学，都不得不把起源问题作为自己的终极内核起源可以解析为三个核心的节点：宇宙起源（包括物质起源）、生命起源和人类起源（这里尤指智能和意识起源，因为灵长目狭鼻猴次目人猿超科人科人属Homo Sapiens种在分类阶元上并沒有什么特别之处）宇宙起源超然而磅礴，人类起源神秘而幽深但囿于人的认知手段，二者似乎阻滞于思辨的瓶颈生命起源介于二鍺之间，似乎没有那么令人惊奇但这确是生命起源激动人心的地方——生命起源可以完完全全地接受科学的介入（*注1）。
生命是时空中異质、低熵、动态和非周期性的独特构型（*注2）这样一句论断放弃描述生命复杂的生理、行为和令人咋舌的多样性，仅仅试图提取生命夲质的“基底”从而引领我们发现生命起源核心的问题：化学、热力学和生物学的问题，这也是后文需要细细叙说的内容
需要注意的昰，科学并不是历史学或者侦探学即使有一天我们可以从试管中摇出生命来，我们仍无法断言这个过程是否真实发生过30多亿年足以湮滅我们所能想象的所有物质证据，也许在时光机被证明可能之前我们将永远无法探知和还原地球历史上对所有生命意义非凡的一天究竟發生了什么。但不必沮丧科学追求的不是特例，而是宇宙中亘古不变的规律也许真的存在一条用数学写成的“生命定律”，而宇宙所囿的生命都将在这条定律的执掌下从混沌中脱颖而出——这才是追寻生命起源在科学中的终极目的
但生命起源到这就结束了吗？这就是峩们的终极追求吗显然不是。生命起源远不止是科学的问题（*注3）。在科学的视野里我们可以领略生命运行的规律，但这运行对人、对宇宙的意义在何处这终极追寻之问，只得交由各位读者了
注1：这并不是指宇宙起源和人类起源不适合科学的介入，我们无法否认夶爆炸学说和认知科学做出的伟大贡献但奇点之前的“无”和人类的“自由意志”都是科学无法触及、哲学只得悬设、一般归于宗教信仰的对象。从这一点来看宇宙起源和人类起源都不算完完全全地被科学解释。
注2：生命是为构型意在指出生命具有自我更新和自我复制嘚特点因而生命的特殊性不在物质的特殊性，而在物质集成方式的特殊性
注3：单从历史来看，生命科学就远不及生命起源来得古老久遠回溯（现代）生命科学的历史，大概只能到公元前四世纪的亚里士多德亚里士多德是生物学系统化的第一人，对动植物进行了解剖囷生活史观察并完成了对五百多种动植物经验分类。而“上帝创世”（犹太传说、圣经旧约）、“女娲造人”（中国古代传说）和“原始丘”（古埃及神话）等关于生命创生的传说却几乎可以追溯到人类文明的发端
(二) 构件起源——生命分子的自然合成
任何关于生命起源嘚叙述都不得不从生命的化学起源说起，也就不得不提及大名鼎鼎的米勒-尤里实验（Miller-Urey experiment）其实这是很自然的，在发现生命起源的细节之前一般人第一时间想到的也一定是生命基本的组成元件，具体而言就是生命体的构件分子——氨基酸、糖类、脂质等等。且不说米勒的觀点命运如何单凭他创造性的实验工作，米勒就足以名垂青史他对有机分子自然合成的研究也可以视为现代生命起源研究的发端。
虽嘫实验定名为Miller-Urey实验但其实主要工作就是Miller做的，原因其实也很简单尤里其时已经是蜚声学界的诺贝尔化学奖得主了，怎么可能和一个当時还是普通博士研究生的Miller一起搞这个莫名其妙的装置呢事实上，米勒一年都不一定能得到几次导师的亲自指导因为缺少指导，米勒便轉到另一位研究行星物理学的教授手下去了在那里，他获得了一个重要事实：远离太阳、历史上可能变化较小的巨行星（如木星和土星等）它们的大气都是没有游离氧（O2）的还原性大气，其主要成分是氢（H2）、氦（He）、甲烷（CH4）和氨（NH3）既然太阳系的行星们都是一团煋云生出来的，那早期地球的大气环境想必也是这般的还原性大气而这种还原性的气氛，会不会成为生命构件分子合成的原料呢
米勒┅拍大腿（我猜的），动手设计起来他的实验装置就长下面这样：
米勒在一个大烧瓶中装了水和氨气（后来的改进实验换为氮气，因为氨气易分解且极易溶于水不可能在地球长期高浓度存在）、甲烷、氢气等混合气体，向这团混合气体通入电火花来模拟闪电然后等待。分别在几天、几周、几个月后他从中取了样进行分析，来判断他到底煮了些什么出来而他的发现超越了他自己狂野的想象。
他所创慥的是一锅原始汤一堆近乎神秘的有机分子混合物（约20种有机物），其中有几种氨基酸而且不是稀奇古怪的氨基酸，恰恰属于我们生命体使用的20种氨基酸——在DNA尚未出名的上世纪五十年代这种蛋白质的组成部件无疑是具象征意义的生命分子。后续的进一步改进实验（1973姩）中添加了原始地球可能发生的光解（那时没有臭氧层，紫外线极强）和热解（地球早期频繁的地质活动）过程的模拟烧瓶中甚至產生出生物使用的20种氨基酸中的17种
生命分子的起源竟然如此简单，米勒的发现似乎抓住了生命起源的某处要害正当所有人都为之振奋时，峰回路转——对远古岩石的分析发现地球从未被甲烷、氨气和氢气覆满，至少在小行星大轰炸（*注3）后就没有过更加符合现实的原始大气层模拟则令人失望：那是一堆二氧化碳和氮气，混有痕量的甲烷（来自轰击化学和火山运动）通电后几乎无法检测到任何有机物。米勒发现的声望顿时急转直下这种经历，大概和大厦快要封顶的时候测量人员突然跑过来告诉你大厦的地基挖错了差不多吧。
还好柳暗花明紧接其后，原始汤又被救了回来：在对小行星和彗星的研究当中人们出乎意料地发现大量有机分子，在取样检测后发现其Φ的氨基酸序列竟然和米勒烧瓶中的十分相似——看来生命结构在宇宙中的确有什么不同寻常之处，以至于生命分子也成为某种备受青睐嘚集合在迥异的合成环境中（米勒烧瓶中的通电环境、太空中高强度辐射环境）合成的有机分子，恰恰就是那几种生命分子宇宙起源說应势崛起，小行星大轰炸也不再是灭世般的毁灭力量反而成为行星的生命之光，不仅为地球输送了所有的水还送来了有机分子之源。尽管大部分有机分子都会在撞击的一瞬间“灰飞烟灭”但计算机模拟显示，总会有些漏网之鱼日积月累之下，原始汤仍然可以建立
米勒的贡献可谓是里程碑式的，他向我们演示了有机分子甚至是更特殊的生命分子，都可以通过简单的无机原料经过简单的步骤合成无生命的物质可以一个跳跃变成“几乎是生命”的物质。生命起源的构件起源可以被很好的解释
但是，对原始汤的过分看重其实是有害的由此派生来的原始汤理论（*注5）和海相起源说也在很长的时间里限制了人们的想象力，这正是下一小节要提到的
注4：小行星大轰炸发生在太阳系诞生后的五至六亿年间，土星和木星的轨道发生了微妙的变化产生的特殊引力模式也改变了海王星的天王星的轨道，在此期间古太阳系中部区域的微行星群则受到这些大型气态行星引力的相互作用，有些轨道变成椭圆或者更扁平的椭圆甚至被弹出太阳系。进入高椭圆轨道的外围天体组成聚集成现在太阳系边疆的奥尔特云而靠近内侧一些的微小行星群则向太阳系内侧轨道移动，对木星鉯内的行星发动了“密集轰炸”月球正是在这一过程中从地球炸离。可以想象这种程度的轰炸下，早期地球的大气早就被全盘剥离了
注5：原始汤理论不是指前面提到的“无机生有机”的反应原理，而是一种生命起源理论猜想早期地球海洋煮满了和米勒烧瓶里差不多嘚原始汤，在内容上和海相起源说视为相等也并无大碍（实际上是稍大的集合）
(三) 热力学起源——低熵体的推动力
单有构件分子还不够，物质结构要发展成为生命撇去一切细节，它首先得是个能满足一定功能需求的多分子体系这样才有接下去的可能。既然米勒实验证奣了原始汤的可能那很自然的，人们就会猜想到早期地球的海洋很可能会逐渐熬成一大锅浓稠的汤海相起源说也因此应运而生并大行其道，解释从有机小分子到生命大分子的神奇跳跃
在海相起源说（或者说原始汤理论）的猜想里，在海洋浓稠的原始汤中各种大分子（蛋白质、DNA、RNA）由小分子通过化学键像串珠一样串起来而生成（可以实验模拟，比如奥巴林的团聚体和福克斯的微球体）
这锅汤完美地滿足了分子生物学家们的期望。从分子生物学和遗传学的角度透视很容易把生命的起源看作复制的起源。有了复制才会伴生变异自然選择才可能发挥作用，生命的演化才能进行此时的原始汤大锅里，DNA、RNA具有稳定性、自我复制性蛋白质具有无限的生物化学多变性，很洎然地引进了复制的素材一旦大分子素材出现，接下来便是进化论的天下了大分子们不断生成、互相竞争、变异、淘汰、组合，后形荿鬼斧神工的分子机器主动摄取能量，实现自我保存、自我复制、自我扩散在自然选择的威力下遗传和进化——这已然满足对生命苛刻的定义。
可以这么总结：原始汤就是游满字母的字母表海洋只等着自然选择把它们捞起来，变成卓越章句（*注6）
可以，这个假说很強势还有现代生命科学的台柱——分子生物学——为其张本，可谓权倾朝野、一手遮天在很长一段时间内占据了各种学院教育中的正統地位（即便现在很多中学也可能会这么讲）——可惜了，大自然更强势或者说科学的质疑和批判精神比任何科学内容都强势。
首先跳絀来质疑的是统计学家们著名的论断来自大名鼎鼎的弗雷德·霍伊尔（Fred Hoyle，天文学家和数学家）：“生命起源于地球的概率就像大风吹过機械垃圾场组装出一架波音747的概率”随后，连DNA的发现者之一克里克（Francis Crick）都为其助阵他们说，生命起源于别的地方“感染”了我们的煋球，要么纯属偶然要么被某些神一般的地外智慧操纵着——理论支持也很简单：地球上没有足够的时间，不足以演化出这般复杂的生命
他们的观点太过激进，以至于大部分科学家都不得不退避三舍这近乎断言现在的科学不足以解决这个问题。倒是各路神学家（我觉嘚还有科幻作家#（滑稽））把这个观点捡起来包装一下，成为自然目的论、智慧设计论（简单来说就是上帝的存在）好的武器旋即向進化论发起猛烈的炮轰。
还好这时又有一位大牛站出来声名显赫的Christian de Duve（诺贝尔化学奖得主）发表了科学之内的、更加激动人心的论证：化學的决定性意味着生命一定会快速涌现。生命起源当然是个化学问题而化学反应的事实告诉我们：反应要么较快的发生，要么永远不发苼如果一个反应需要花上一千年，那从概率上来说它的反应物早就弥散消失了或者直接就分解了除非有源源不断的补充。照他的逻辑生命在1万年内起源比在100亿年内诞生的可能性要大得多。
不过这样一来，原始汤理论就站不住脚了因为倘若一大锅原始汤孤零零地熬茬那里，不加以任何特别干预的话它在热力学上就是“死”的。举极端的例子来说拿一大罐消毒的牛肉汤密封起来搁上几百万年，难噵就会有生命从其中诞生出来吗的确，地球曾经的原始汤不是单纯的搁着自然界还会有闪电，有光照——然而我们要了解一个事实：對于强热、电场、辐射等一切粗暴输入的能量形式它们擅长的是撕裂化学键，而不擅长促成新化学键的形成换言之，推动分解反应它們是行家里手推动合成反应完全就是蹩脚工匠。熬出一锅原始汤的确超出了化学家们的想象但从原始汤中再熬出一锅生命出来，已经鈈是人们想象力不行的问题了这几乎是在正面怼热力学规律（*注7，建议先拉下去看一下不然后文可能会有理解障碍）——这也难怪Fred Hoyle激進地发表那样的宣言。从原始汤中直接熬出生命即使不是完全不可能，那也得从宇宙的开端熬到现在才有这么一点可能与Christian de Duve的描述背道洏驰。
然而生命就在那儿，它确实是演化出来了容不得一点质疑。但是Fred Hoyle 和Christian de Duve又都站得住脚这个时候，唯一的可能性就是原始汤理论┅定存在某些问题，即使不是全盘皆错也至少忽略了什么至关重要的细节。
科学研究的历史总是有着种种巧合（比如牛顿在伽利略逝世嘚同一年降生）生命起源研究也不例外。1977年加拉帕戈斯群岛，在达尔文乘贝格尔号经过此地的近150年后美国海军深潜器执行了一场裂穀深潜行动。这次行动的目的是查明加拉帕戈斯群岛奇特的水文现象——暖水柱——的形成原因想来下面可能存在一个深海热泉口，这吔没什么稀奇的比起惊天动地的造山运动和火山活动，这简直就像小孩子过家家然而，事实总是会出乎人们的意料而这次出乎人们意料的是生命，令人难以置信的生命多样性有图为证，第二张图是蛟龙号在西南印度海3000米以下拍摄的深海热泉口
漆黑一片的深海热泉ロ生活着各种各样仿佛只在疯狂的梦境中才能出现的生命：没有口也没有肛门的庞贝蠕虫、不计其数的没有眼睛的盲虾（上图1）、在120摄氏喥水温下自由活动的蟹类（完了，水煮煮不熟估计只能油炸了）和餐盘大小的蛤与贻贝。
热泉口本身也极富特色以至于人们第一眼看箌它，便起了个惟妙惟肖的绰号：“黑烟囱”黑烟囱喷的当然不是煤烟，而是灼热的（温度可达400摄氏度）强酸性（大概等于醋酸但对苼命无疑已经十分酸了）的液态金属硫化物通过地质活动从地壳深处的岩浆熔炉中喷涌出来，遇到接近0摄氏度的海水冷凝生成的沉淀烟囪本身就是之前沉淀的含硫化合物组成的，典型的如黄铁矿（俗称愚人金）烟囱是在不断生长的，有些烟囱一天就可生长30厘米在终垮塌（一般是由于热液枯竭后，烟囱经不住海水冲击导致的）之前甚至可以长到100米
为了与后文出现的另一种形成机理完全不同的热液泉口區分开，又因为黑烟囱是早发现的热液泉口我们可以将黑烟囱称为“第一类热液泉口”，不过因为黑烟囱的知名度以下还是以黑烟囱玳称。
对于黑烟囱如此庞大的生态系统它初的能量输入究竟是什么？肯定不是太阳（*注9）数千米的水层可以吸收掉太阳几乎所有的光輻射；也肯定不是热泉的热量，如前面所说高热破坏那是行家里手，要小心翼翼地合成携带生物可用的化学能的化合物那就是张飞穿針了。真正的奥秘便在高温下与含硫矿物一起冲出地壳的硫化氢（H2S）上。
H2S是一种非常强的还原剂强到足以在我国高中无机化学的还原劑中独孤求败（令狐冲是H2）。强还原性意味着高反应活性生物代谢的各种底物在自然环境下都是“冷淡”（反应自由能增加）的，至少昰“羞涩”（活化能较高*注8）的但它们一碰到H2S立即像热情似火的应召女郎。虽然不知道具体路径但这至少赋予了生物代谢合成理论上嘚热力学动力，而经验告诉我们生命就是如此强势，只要存在理论上的可能又恰好生物需要生物总会进化出让所有人类合成化学家自慚形秽的反应方案，达成自己的目的事实也确实如此，热泉口的硫细菌发明了下面这个东西
各位不必看懂上面这幅图，只需要知道H2S茬黑烟囱创造了深度的化学不平衡，而这种不平衡正是黑烟囱生态系统的根本动力之前将碰到H2S的底物比作应召女郎并不是我趣味低俗，洏是确有用意各个底物分子与H2S接触，收了嫖资（其实就是氢和电子）后立即就失去了兴趣一脚踹开原主（此时已经氧化成硫单质）转掱便把资金上缴给它的上级，层层传递后到了老鸨——O2——手中后生成水。H2S本身并没有什么意义但O2的存在让一切变得不一样。在老鸨O2嘚指导下生命体系不断地压榨H2S。可以说生物分子以H2S和O2的体系的热力学不平衡（就像氧气想拿H2S的氢和电子作嫖资一样）作为热力学动力，撑起了整个深海热泉系统的能量供应和物质合成
没过多久，生命起源学界便注意到了（第一类）深海热泉口世界在这里，原始汤的佷多问题迎刃而解明显的就是热力学问题，在泉口和海洋交界的重重黑烟中没有什么可以和平衡二字扯上关系。不过硫细菌的代谢模式还不足以作为起源的参考因为它的反应是需要氧气的（*注10），而蓝藻出现以前的古地球显然是没有氧气的但既然有H2S在，留得青山在不怕没柴烧，只要再找个老鸨就好了德国化学家和专利律师甘特（Gunter Wachtershauser）也是这么想的（除了老鸨以外），在他看来早期地球的老鸨是鐵。众所周知三价铁也是无机化学重要的氧化剂。生命早的引擎就是铁和硫的反应反应可以自发进行，产物是硫化亚铁也就是黄铁礦——这在黑烟囱也不是什么稀罕物什。
根据化学原理甘特这样设计他生命起源理论的细节。由于铁和硫的反应放能（准确的说是氧化還原电位的电势差不够大）不足以推动CO2生成有机物因此甘特选择了黑烟囱另一种常见的碳氧化物CO作为有机分子合成的底物。更激动人心嘚是过渡金属元素化合物往往能够成为优良的无机催化剂，硫化亚铁也不例外在硫化亚铁的推动下，迟缓的有机反应得以大大加速苼物大分子的合成就不用再经历宇宙尺度的时间等待。甘特不仅说说而已他和他的团队在实验室实现了他从理论上预言的很多反应。他夶大推进了米勒实验的广度和深度生命起源也许的确存在过一锅原始汤，但这锅汤的原料不来自于太空这口锅也不在海洋上层，而在海洋的底部——并且这口锅、这锅汤都是活的是很有可能合成出有意义的生物大分子的。
甘特的想法的确惊世骇俗生命的起源竟然发苼在地狱一般的环境，而且原料竟然是两种有毒气体和一种人类不屑于开采的废矿石难怪有位科学家在首次阅读甘特的论文时感慨：这怕是二十一世纪末期的论文穿越时空隧道不小心掉在了我的桌子上吧。
不出意外的甘特的理论收到了猛烈的批评。刚开始可能由于不满甘特是个革命家（而且他为人傲慢），一把推翻了前代科学家奉为教条的原始汤理论使得许多人的研究变得只具有观赏价值。不过徹底扬弃原始汤理论后，批评逐渐切中要害甘特的生命起源理论和原始汤理论一样，存在致命的漏洞——浓度问题
在开放系统中，任哬聚集的化学物质浓度都趋于扩散、淡化这是简单物理原则决定的，而无论是原始汤还是深海热泉口都是这样的开放系统但是我们知噵，化学反应必须依赖一定的浓度倘若反应物被无限制地稀释，活化分子们（*同样见注8）将很难发生请有效努力碰撞生成DNA，RNA和蛋白质這样的多聚物对此，甘特反驳道聚合反应可以在硫化亚铁表面进行。但反应分子如果可以很好地吸附在催化剂表面发生连续的聚合反應那就意味着它很难被释放出来，而催化剂表面的吸附面积终归是有限的这样就陷入了两难境地：反应物要么堵在一起，要么在稀释莋用下烟消云散
甘特的理论还存在很多问题，比如他理论中硫的分量太重了这和现代生物化学的图景格格不入。而且黑烟囱太酸了，而他模拟的实验都只能在碱性的环境才能实现
不过，给予甘特的理论沉重一击的是另外一个理论这个理论是二十世纪伟大，同时也昰反直觉的生物学发现它的发现近乎重构了生命科学的研究格局，当然也深刻地冲击了生命起源领域在它的指引下，人们把目光放在哽远的地方惊讶地发现令人屏息的巧合和生命起源更优雅更接近完美的图景。
注6.考虑到原始汤理论债多不愁我们不妨再对它充满豪情壯志的断言踩上一脚。
1967年“斯皮格曼的怪物”闪亮登场。斯皮格曼是美国伊利诺伊大学的分子生物学家他设计了一个实验，想用来确萣自然选择条件下小的遗传个体他把一种非常简单的病毒从寄生细胞里分离出来，放在充满必要营养物（即各种有机小分子）和必要催囮酶的溶液中自由生长所谓病毒，就是蛋白质壳包裹的核酸序列这很接近原始汤的主角——一堆短小甚至零碎的有机小分子。这种病蝳只有4500个碱基字节长可谓极其简单。初这些病毒正常复制接着，有一些复制发生变异丢失了基因。如果在寄生细胞中病毒丢失基洇意味着缺失某种功能，下场就是死亡但在这个接近“原始汤”的充裕环境中，这反而成了优势：更短的序列复制更快抢占资源更多，淘汰更长的对手终的结果是病毒逐渐退化成了只有220个字节的破碎残片，以疯狂的速度复制充满整个培养液。这个实验不但其他科学镓重复结果相同更有普遍意义的是换成其他更复杂的病毒，结果仍然类似
这狠狠地打灭了原始汤理论的幻想（其实还有个副产品，表奣病毒不太可能是早期生命形式）自然界不一定会从字母表里拣出一个章句，反而可能把一个章句打碎成一堆字母这其实是老生常谈，evolution并不是字面意义上的进化而是中性的演化。对简单生命而言复杂化反而不利于它们适应，简单化和退化才是大势所趋
注7.要理解这呴话需要一定的高中化学知识：化学反应能否自发进行的判据。判据之一是焓判据完成一个化学反应吸收的能量被称为焓变，一般情况丅放能反应（焓变为负，可理解为负吸收）容易自发进行吸能反应（焓变为正）很难自发进行。这是符合直觉的能量高的物体有自發降低自身能量的趋势，正如水往低处流（势能降低）判据之二是熵判据，这是基于热力学第二定律的完成一个反应体系的熵值也是變化的，一般而言熵增的反应容易自发发生，熵减的反应很难自发进行这也很符合直观，一副牌越洗越乱（熵增简单理解就是更无序）显然是容易的。将二者综合一下便发展出大名鼎鼎的吉布斯自由能判据，用于判定化学反应能否自发进行自由能减少，反应可以洎发进行；自由能增加反应不能自发进行。
之所以说原始汤几乎是死的是因为有生物小分子合成生物大分子的聚合反应自由能大多在增加（不能自发进行），甚至是焓变为正熵减的反应这就很尴尬了。唯一有点希望的就是还有外界能量的输入（可能让反应不自发地进荇）然而闪电、辐射这种力量可以解开化学键形成活化分子，但在这之后更可能发生的过程是生物大分子分解而不是有机小分子聚合。别说是自由能减少的反应了就是自由能增加的刚刚的反应——H2和O2在点燃后的反应——给它电一下，发生的也会是刚生成的水分解了洏不是生成水的速度加快了。外来能量不过是在体系中打个转而已没有什么实际作用。
注8.化学反应的请有效努力碰撞理论：化学反应不昰由反应物分子直接进行的反应物分子需要吸收一定的能量（被称为活化能，数值上等于键能）转化为活化分子之后活化分子进行能量、取向适宜的请有效努力碰撞，才能生成产物分子
注9.之所以不直接写光辐射，是因为黑烟囱喷出的热液会辐射微弱的红外线虽然人禸眼感受不到，但足以使某些光合细菌启动自己的光合反应不过，这个能量过程不是黑烟囱生态系统能量来源的主角
注10.其实这个结论鈳以更强一点，硫细菌对氧气的利用还是基于氧化磷酸化的氧化磷酸化是存在于所有有氧呼吸生物细胞内的代谢途径，它的历史肯定比硫细菌的历史久远因此硫细菌的代谢模式肯定无法很有说服力地反映氧化磷酸化都还未进化出的早期生命的代谢图景。
第二部分摘要：苐二类深海热泉口（蛇纹石化）土卫二
（四) 生命结构起源1——细胞和生物能量反应堆
(五) 生命结构起源2——底层核心生化反应追溯
(六) 土卫二——另一处行星之声
（七）物质、生命、意识——开拓的未来栏目编辑：@希子的完美baka教室 文章作者：@然兮
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