生命從那裏來?
編者: 林創訓
我對生命的定義:使「物」能動,就是生命,生命力就是動力。
生命從那裡來,人類一直找不到答案。
科學家僅能從結構的化學合成與合成後的化學變化,在原始有機分子形成之後,還需要經歷形成聚合物、自我複製能力、形成細胞膜,來認定生命是如此產生的。
卻無法找出有機分子的化學變化,為何會有化學變化的動力,為何氨基酸會聚合成蛋白質?核苷酸會聚合成核酸?
微觀世界的量子的波為何會震動?
宏觀世界的宇宙星球為何會轉動?
量子從何來?
是科學家不得不承認的事:就是創造力的存在!
偉大的創造力是誰?人類概括尊祂為 神,科學家總以「自然」稱之。
問題:
從科學或哲學的角度 生命從那裏來?
「生命從哪裡來?」是一個跨越科學與哲學領域的根本問題,至今仍沒有一個完整的、被普遍接受的答案。
以下從科學和哲學兩個角度進行探討:
1. 科學的角度 (The Scientific Perspective)
科學主要關注地球上生命是如何從非生命物質(無機物)經過自然過程演化而來的,這個過程稱為生物發生 (Abiogenesis)。
主要科學理論:
- 化學演化論 (Chemical Evolution):
- 這是目前科學界的主流觀點。它認為在早期地球的環境(例如原始海洋和富含甲烷、氨、水蒸氣等的原始大氣)中,簡單的無機分子通過自然能量(如閃電、火山熱能、紫外線)合成了有機小分子(如胺基酸、核苷酸)。
- 著名的實驗是 米勒-尤里實驗
(Miller–Urey experiment, 1953),它成功地從模擬的早期地球條件中合成了胺基酸。
- 這些小分子進一步聚合成生物大分子(如蛋白質、核酸),最終形成具有自我複製、新陳代謝和演化能力的原始生命體。
- 目前科學研究的焦點集中在:
- RNA世界假說 (RNA World Hypothesis):認為生命早期是RNA(核糖核酸)主導,因為RNA既能儲存遺傳訊息,也能像酶一樣催化化學反應。
- 代謝優先假說 (Metabolism First):認為生命最初始於自我維持的化學循環,遺傳物質的出現是後來的事件。
- 胚種論 (Panspermia):
- 這個假說認為生命的「種子」(如微生物或有機化合物)存在於整個宇宙中,並通過流星、彗星或宇宙塵埃被帶到地球上。
- 它並沒有解釋生命是如何起源的,而是將生命的起源地轉移到了宇宙中的其他地方。
- 這個理論受到一些隕石中發現有機化合物的支持。
- 生源論 (Biogenesis):
- 嚴格來說,這是一個關於現存生命的觀點,由巴斯德 (Louis Pasteur) 等人在19世紀證明。它主張生命只能來源於生命(例如,微生物只能由其他微生物產生,而不是由腐肉自發產生)。
- 雖然它否定了傳統的「自然發生說」,但並不直接解釋地球上第一個生命的起源。生物發生論正是試圖回答這個問題。
科學的限制:
科學嘗試以可觀察、可驗證的自然法則來解釋生命的起源,但由於地球上最初的生命起源是一個發生在數十億年前的單一歷史事件,缺乏直接證據,因此至今仍是一個未解之謎。
2. 哲學的角度 (The Philosophical Perspective)
哲學關注的是更為根本和抽象的問題,例如「生命」的本質、生命的意義、以及人類知識的限制。
哲學的主要觀點與問題:
- 生命的定義與本質 (The Nature of Life):
- 生命是什麼?科學試圖通過生物學特徵(如繁殖、新陳代謝、演化)來定義生命,但哲學會進一步探究這些特徵背後是否有更深的本質。
- 例如,一個自我複製的化學系統是否算是生命?這關乎我們如何劃定生命與非生命的界限。
- 目的論與機械論 (Teleology vs. Mechanism):
- 機械論(與科學觀點吻合)認為生命是遵循物理和化學定律的機械過程的結果,沒有預定的目的或設計。生命從非生命物質的出現是一個自然而然的、非目的性的過程。
- 目的論則認為宇宙和生命有某種內在的目的或設計,生命的出現並非純粹的偶然。這通常與神學和宗教觀點有所交集(見下方的創世說)。
- 創世說/神創論 (Creationism):
- 許多哲學與宗教系統都提出,生命是由一個或多個超自然實體(例如:上帝、神明或造物主)所創造或設計的。
- 在哲學上,這是一個關於宇宙起源與終極原因的議題,它不屬於自然科學的研究範疇,因為它涉及超自然力量,無法通過科學方法(實驗、觀察)進行驗證。
- 意識與心靈的起源 (The Origin of Consciousness):
- 即使科學能夠解釋第一個細胞的形成,但更進一步的哲學難題是:意識和自我感知是如何從無生命的物質中產生的?這是著名的困難問題 (Hard Problem of Consciousness),涉及心物關係的哲學探討。
- 虛無主義與意義 (Nihilism and Meaning):
- 如果生命只是隨機的化學反應結果,那麼生命的意義是什麼?這是哲學中最根本的人類追問之一。
歸納科學與哲學的觀點
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角度 |
主要問題 |
核心理論/觀點 |
現狀 |
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科學 |
第一個生命體是如何從非生命物質中產生的? (How did life originate from non-living matter?) |
化學演化論(原始湯、RNA世界) 胚種論(生命來自宇宙) |
尚無定論,但研究仍在積極進行,專注於可驗證的自然過程。 |
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哲學 |
生命的本質是什麼?生命的目的是什麼? (What is the nature and purpose of life?) |
機械論(無目的的自然結果) 目的論/創世說(有設計或神聖起源) |
持續探討中,問題涉及倫理、知識論、形而上學和人類存在的意義。 |
從量子力學是否能驗證出量子與生命的觀聯性?
這是一個非常前沿且引人入勝的問題,它屬於量子生物學 (Quantum Biology) 這個跨學科領域的研究範疇。
簡而言之:是的,量子力學已被證實(或有強烈證據支持)在特定生物過程中發揮關鍵作用,但目前無法驗證它是否是「生命起源」或「意識」這類宏大問題的根本原因。
以下是從量子力學角度驗證「量子與生命關聯性」的幾個主要方面:
1. 已經得到驗證或強烈支持的量子效應
量子生物學的研究已經在多個具體的生物功能中找到了量子力學效應的證據,這些效應是經典物理學無法解釋的:
A. 光合作用中的量子相干性 (Quantum Coherence in
Photosynthesis)
- 現象: 植物、藻類和某些細菌在光合作用中收集光能的效率極高,幾乎沒有能量損失。
- 量子關聯: 科學家已經觀察到,光子激發的能量在到達反應中心之前,會同時探索多條路徑(即處於量子疊加態)。
- 驗證: 實驗表明,能量轉移過程存在一種量子相干性,使得能量能夠「波」的形式快速且高效地找到最快的路徑,這類似於量子計算中的優化搜索。這是目前被驗證最充分的量子生物學現象之一。
B. 酵素催化中的量子穿隧效應 (Quantum Tunneling in
Enzyme Catalysis)
- 現象: 生物體內許多酵素(酶)的催化速度遠高於室溫下的經典化學反應速率預期。
- 量子關聯: 在某些酵素作用中,質子(氫原子核)或電子從一個反應物轉移到另一個反應物時,並不是「翻越」能量障礙,而是直接「穿透」過去。這就是量子穿隧效應。
- 驗證: 通過測量不同同位素(如氫與其較重的同位素氘)的反應速率,科學家發現了明顯的穿隧特徵,證實量子力學效應在決定生物反應速率方面起著至關重要的作用。
C. 鳥類導航中的量子糾纏 (Quantum Entanglement in Avian Navigation)
- 現象: 候鳥能夠感知地球微弱的磁場並進行精確導航(磁感應,Magnetoreception)。
- 量子關聯: 目前主流的解釋是自由基對機制 (Radical Pair Mechanism)。
- 當特定分子(例如在鳥類眼睛中)被光子激發時,會產生一對具有不同電子自旋的自由基。
- 地球磁場會影響這兩個電子自旋的量子糾纏狀態,進而影響自由基對最終轉化成的產物。
- 鳥類可能就是通過感知不同產物比例的微小變化,從而「看到」磁場的方向。
- 驗證: 雖然尚未在活體鳥類中直接測量到量子糾纏,但實驗室的化學系統模型和計算模擬強烈支持這種量子機制是可能的。
2. 尚在推論與爭議中的量子關聯性
除了上述已獲證據支持的現象,一些研究人員還在探索量子力學是否涉及更深層次的生命基礎,但這些仍屬於假說階段:
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領域 |
量子假說 (Hypothesis) |
現狀與驗證難度 |
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生命起源 (Abiogenesis) |
量子生物學的起源論: 量子效應(如量子相干性)可能在早期地球的原始湯中,幫助有機分子更有效率地自我組裝和複製,從而跨越從非生命到生命的界限。 |
極難驗證。 這是歷史事件,缺乏直接實驗證據,只能通過化學系統的模擬來推論。 |
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意識與大腦 |
潘洛斯-漢默洛夫假說 (Orchestrated Objective Reduction, Orch OR): 認為意識源於大腦神經元中微管(Microtubules)內的量子計算或客觀波函數塌縮。 |
極具爭議。 大多數科學家認為,大腦是「溫暖、濕潤且嘈雜」的環境,量子相干性會被環境迅速破壞(量子退相干),無法在宏觀上持續存在並影響意識。缺乏直接的實驗證據。 |
總結
量子力學與生命的關聯性已經在微觀的生物學功能層面上得到部分驗證。量子生物學已經成為一個公認的研究領域,旨在解釋生物系統如何利用量子力學的「奇怪」特性來實現高效能的運作。
然而,要驗證量子力學是否是「生命起源」或「意識」的根本原因,則屬於哲學和前沿科學的交叉領域,面臨巨大的實驗和理論挑戰,尚未獲得確鑿的證明。



凌晨12:03
林創訓
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