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1 # 雲龍侃
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2 # 世界觀SeeTheWorld
現在還不可以,物理學還遠遠達不到解釋所有化學現象的地步,生物學更復雜,更是不能用物理解釋。未來,當物理學發上到更高階的階段時,可能能夠解釋所有化學現象,再到更下一階段,物理學才可能解釋所有生物學現象。從以下幾方面來解釋原因:
1)資料量太大。當前的計算機技術不允許解釋所有化學和生物現象的計算。德謨克利特認為世界是由原子構成的,自此之後,原子論就是物理學發展的底層邏輯。把一塊磚頭切成2瓣;接著再切成4瓣;繼續切成16瓣……一直繼續,直到再也不能把轉分開了——那就是原子,不可再分的所有物質的基石!20世紀以前的物理學都是在研究宏觀的維像的科學,研究各種有趣的物理現象,比如月球為什麼繞地球飛行、電流透過磁場時周圍的指南針會轉動、木柴燃燒後會生成什麼物質等等;20世紀初查德威克發現了“原子”裡面還有電子,從此打開了化學世界的新天地,所有化學現象都只是原子的電子與臨近原子的電子之間分離與結合。透過電子之間的共享生成共價鍵,形成環氧樹脂這樣的熱固性高分子;透過得失電子生成離子,電池儲放電需要重複億萬萬萬萬……次的得失電子過程;人吸一口新鮮口氣,有億萬萬萬…個氧氣分子進入肺,再進入血液中與紅細胞結合成血紅蛋白,透過人體內的化學反應給人體供能。所有這些化學、生物現象都涉及到數不清電子參與其中,所有電子的集體行為最終決定了一個化學現象的性質,比如由一個碳原子和兩個氫原子構成的亞甲基,再有上百萬個這樣的亞甲基構成一根塑膠袋聚乙烯PE的大分子鏈,再有億萬萬…大分子鏈構成一塊塑膠袋材料,這塊塑膠的拉伸效能、柔軟度等等取決於最基本的每一根大分子鏈的效能和分子鏈與分子鏈之間的作用力的大小,所以理論上要弄清楚這快塑膠袋的所有效能,必須知道每根分子鏈。這樣巨大的計算量是不可能完成的!西湖大學校長施一公教授是著名結構生物學家,他每天工作內容就是在計算機上根據基本的物理學原理構建出一個蛋白質分子的結構,研究一個蛋白質分子的效能,所以只能研究最重要的人體蛋白質結構及其在人體內的作用機理,用於人類疾病的治療。而要將整個人體用物理學重構出來是不可能的,人體有多少個蛋白質,蛋白質之間有多少個相互作用?總之資料量太大,原子論為基石的物理學不能夠將所有化學、生物現像還原,再重建以解釋所有現象!
原子結構中電子行為是化學和生物學最底層的基石2)量子力學不允許。20世紀初玻爾等為了解釋電子繞原子核飛行為什麼不會掉到原子核上與核融合的問題,發展出了一套研究原子和亞原子粒子的心理學體系——量子力學。而量子力學最大的特點就是引入了機率。物理學從此在不確定性的道路上狂奔,徹底與經典力學分到揚鑣。而化學的本質是電子間相互作用,化學自然納入到了量子力學體系,建立了量子化學,企圖透過構建電子間的物理關係研究化學鍵的性質,這確實取得了豐碩的成果。但也僅此而已,最新發現的量子特性實在分子的尺度,更大尺度的物體,量子力學失效了,我們又回到了經典力學的框架。但量子力學和經典力學是不相容的,從夸克、電子、原子、分子、大分子、奈米材料、微米級的花粉、毫米級的螞蟻到米級的人類,物理學是斷層的,物理學並不能描述所有這些跨尺度的現象。當前,科學家的策略是原子和亞原子用量子力學框架進行描述。再大的分子以上尺度用傳統力學描述。有一些現象是量子力學和經典的廣義相對論同時應用,如黑洞、量子引力理論等,這些都是下一階段物理學的發展目標。目前處於研究階段,而且從1970年代開始,研究了近50年了,依然一無所獲,更別提解釋所有化學和生物現象了。
拓撲量子化學預測材料的新效能3)有一個生物領域是物理學無法觸碰的,那就是意識。意識是生物現象最神秘的領域。如果一個物理學家說自己正在研究意識,那肯定會被同行嘲笑,被說成神經病魔怔了!按當前還原論物理學的觀點,意識應該是構成大腦的細胞的某種結構形式。你聞到花香只是神經元放電的結果,你學會了愛因斯坦的相對論也只是大腦中最新增加了幾個突觸結構。但意識仍然是最神秘的生物現象,沒有之一!什麼樣的結構會產生意識?螞蟻的意識和人類一樣嗎?意識仍然像迷霧一樣,那麼平凡,又無比神秘。物理學沒有任何理論可以觸碰這個領域。
意識到底是什麼?4)被造物主禁止窺探。也許人類的智慧並不足以揭開宇宙的所有面紗,我們永遠無法知道宇宙的所有真相,因為那是被造物主禁止的不軌行為。
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物理是萬物本質,化學的本質確實可以用物理來解釋,生物的本質就是一系列化學和物理的反應,所以物理可以解釋一切