宇宙有限论

半剑飘东半剑西

§34_2  “造物主”偏心造氧、碳两元素的远见

       这里频频使用“造物主”，因为需要像牛顿那样思考、需要像爱因斯坦般使用宗教语言。

      扣除了为提供能源必须有的氢、氦元素，剩下的宇宙作为整体，计算出氧占63.74%、碳占21.25%，合计84.99%近85%。
      “造物主”何等偏心，先造出八成五的氧、碳元素，为何？
      富余的氢，加上氧、碳，“造物主”率先设计了一个“有机物世界”。
      并致力于培养出高级生命、智慧生命。
      终于，宇宙中至少在宇宙年龄t ≈ 138亿年，诞生了一种能够仰望辛苦、吟诗作赋的高级生命——人。
      人体按照质量，前三位元素为氧（约65%）、碳（约18%）、氢（约10%），合共93%。
      这一切尽在“造物主”的偏心计划之中。

      按照85%的氧、碳元素丰度，可以进化出智慧体，地球只是一个特例，说不定远在t ≈ 138亿年之前，另一个地球也造出“人”。
      这正是“集中优势兵力”搞大工程、快出优出的战略，而“造物主”竟然成功了！

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§34_3  未名其妙的“氖”：另一种思路

       既然氢、氧、碳有如此合理的解释，“吃进”氢元素、“排出”氦元素——氦也有如此合理的解释，尴尬的是“氦”；
       扣除了提供能源的氢、氦元素，剩下的宇宙作为整体（称“余宇宙”），计算出氖（Ne）占7.08%，约15分之一。
       无所不能的“造物主”，算无遗策的“造物主”，造出约15分之一的氖，目的是何？
       这也是前面之“氖的疑惑”？
       还有“氩的疑惑”，氩的占比虽然是占“余宇宙”0.21%，但已经是宇宙丰度排第11的元素，宇宙的元素有118种之多（少量半衰期及短，但不能否定其在宇宙之存在），余下的107中元素合之才占“余宇宙”的0.08%，因此，氩的比例依然有相对优势。
      “氩的疑惑”如何解惑？

      吾等必定漏了什么？
      回头再查看，“余宇宙”中硅占1.42%，排第六。
      但是，以一个成年人体重70公斤计，人体中的硅元素含量约为18克，占体重的0.026%，属于微量元素。
      “造物主”的“余宇宙”中硅占1.42%，排第六——并不主要是为人设计的。
      为谁设计？

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§34_4  有别于“碳基生命”的“硅基生命”

       “造物主”利用宇宙广泛存在、造恒星后富余的氢，加上氧、碳，设计了一个“有机物世界”，其中水是维持“有机物”生命体一切活动的基础物质，参与几乎所有生理过程。从细胞功能运转到体温调节，从代谢废物排出到器官润滑保护，水都发挥着不可替代的作用。
       同时，大量的水体如海洋，也是诞生原始生命的“温床”。
       以一个成年人为例，水占体重的60%-70%。

       不过，这个“有机物世界”准确称是“有机碳物世界”。
       为了进化出智慧生命，“造物主”不仅准备了B计划、还有C计划……
       “有机碳物世界”之外，还有个“有机硅物世界”。
       智慧生物的诞生不一定依赖水环境，非水溶剂、其他液态环境，同样有用武之地。

       不妨将地球上的生物、智慧体认称为“碳基生命”，则“造物主”的B计划便为“硅基生命”而设计的。
       硅与碳同属第IV主族元素，均有4个价电子，具备四价成键能力，能形成稳定的共价键，理论上可构建复杂分子骨架，而其化学特性决定了与碳基生命相比，其未必逊色。

       其一、硅-氧键（Si-O）比硅-硅键更稳定。
       故硅基生命更可能以“硅氧网络”为骨架，构建链状、环状或三维网络结构，而非“碳基生命”碳氢化合物的长链结构。
       其二、宇宙丰度为第一、第三的氢和氧依然可广泛参与合成反应。
       氢可作为还原剂或构成硅烷（SiH）类物质，氧则极易与硅结合形成稳定的二氧化硅或硅酸盐，成为结构主体。

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       在宇宙中进化出“硅基生命”，其初始的生命方式，将与地球上的原始“碳基生命”不同。
       于形态而言，进化到原始植物已经是“固态”了。

       但是，进化初期的“硅基生命”，其形态可能是拟晶体（crystalloid），或称“类晶体”，
       它是“硅基”大分子（可类比“碳基生命”的蛋白质等）构成的类似晶体结构。
       进化初期的“硅基生命”，其形态可能是凝胶态生命体。
       凝胶态是具有下列三个特征的偏固体多偏液体少的形态。
       特征一、不流动；虽然含大量液体，但被网架固定，不会像水一样流走 。
       特征二、有弹性；受力能变形，撤力后部分能恢复，像果冻一样 。
       特征三、含液多；可类比水凝胶，含水量能超过 99%，但摸起来是固体

       之所以进化成如此形态的生命体，是因为宇宙中大量早中期的“硅基生命”，必须进化成代谢缓慢、耐高温的生命体，以适合存在无液体溶剂、高热的环境。

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§34_5  非水环境的硅基生命培育

       由于是B计划，宇宙中不适合“碳基生命”的行星、欠水的行星，只要有其他的液体（大面积存在），便可能适合于培育“硅基生命”。
       如同地球上深海碱性热液喷口、充满“雷击”的恶劣环境，反而适合进化出原始生命一样，环境恶劣的心血，也可能反而适合培育“硅基生命”。
       [1] 大量液态甲烷、乙烷环境伴随低温（-180°C）；其适合于溶解简单有机硅化合物，支持缓慢化学反应。参考土卫六的环境。
       [2] 大量浓硫酸环境伴随高温、高压；其适合于稳定硅氧阴离子，可能促进聚合反应。参考金星云层。
       [3] 大量的熔融盐或岩浆环境；其可容纳硅酸盐流动结构，支持地质级“代谢”。可参考高温行星表面。
       [4] 中温高压环境下的超临界二氧化碳，属于超临界流体态（supercritical fluid）。其具有良好扩散性，利于物质传输。可参考金星表面。

       总体而言，在这些非水、近液态的环境中，若存在长期稳定的能量输入，可以是潮汐加热、放射性衰变或恒星辐射造成的，并伴随复杂的化学网络演化，理论上可催生具备信息处理能力的硅基系统，最后进化出高级的“硅基生命”智慧体。

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§34_6  漫长星际航行的难题——星舰上繁殖

       本土著名科幻小说《三体》，讨论了太空远航的困难，漫长星际航行往往需要经历几代人的时间（“虫洞”需要一个太阳系级别的能源不现实），人类必须克服中的太空远航中的繁殖问题，包括星舰上的动植物。

       三体人采取主动脱水成纤维干片、便于储存运输，遇水即恢复生理与意识（含记忆），以渡过星舰上的漫长时间。
       在地球上，最接近的是孢子的“隐生状态”，但复苏需数小时至数天，且仅限微生物或缓步动物；无任何多细胞复杂生物，尤其含大脑者能脱水后注水恢复意识。
       作者或是受到地球已知脱水耐受生物如缓步动物“水熊虫”的启发，但其仅能进入代谢停滞状态，无复杂神经系统或高级认知功能；人类或类人智慧生命脱水会导致蛋白质变性、细胞膜崩解、脑活动不可逆终止，无法“注水复活”。

       即使先进如三体人，其脱水—恢复技术成立，但星舰上长期真空、辐射、微重力下的干态保存，仍可能造成结构损伤，包括但不限于DNA断裂、干态玻璃化不均等，小说未显示三体人如何对付。

       但是，三体人也是碳基生命，碳基生命的智慧生命，均是有性繁殖、胎生方式，这是高级的进化方式，但不是为漫长星际航行设计的高级进化方式。
       三体人也有大脑、眼睛、耳朵与肢体（无论四肢或N肢），离地球人的模样不太远。

       值得注意的是，地球人、三体人，于智慧生命而言，均是个体智慧。

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§34_7  巨型文明——“行星级生命系统”之巨

       幸好，“造物主”不仅有硅基生命的B计划，更有“群体智慧”的C计划。

       硅基生命的高级进化方式，往多个方向发展，C计划的方向，硅基智慧生命没有眼睛、耳朵，没有人的模样，属于“群体智慧”。
       是一种“行星级生命系统”，远非“个体智慧”的外观。
       之所以称“行星级”，是因为其如同覆盖行星表面的硅基网络，由无数微小的硅氧单元通过电信号或热传导进行信息传递、信息整合，属于“分布式智能”。

       以前有过一个著名的科幻电影《沙丘》，未看电影前，总以为导演将展示“会思考的沙丘”——行星表面的高级硅基网络。
       看了电影，还是地质学的“沙丘”！
       只好自己恶补了一段“想象”——有思想的“山丘”——“山丘人”：

       “山丘人”的神经纤维是多孔岩石结构，作为信息传导通路，传输离子或热信号。
       “山丘人”的“DNA”是矿物晶格缺陷，其存储了“山丘记忆”信息，包括但不限于石英晶体记录“时间-应力”历史序列。
       “山丘人”的血液循环是地下液体（未必是水）流动网络，可实现物质与能量循环，支持系统代谢。
       “山丘人”的“身体应急反应”，是对地热的梯度变化感应，超过阀值则触发“山丘人决策”响应，自动调整裂隙方向以释放压力，避免崩塌。
       “山丘人”的 “防疫机制”，是可自我修复的智能地表，包括但不限于：当出现裂缝时，系统引导矿物沉积自动填补。
       ……

       C计划的主角，具有晶体记忆机制，其“遗传”和“学习”发生在晶格缺陷中——信息被编码在矿物结构的原子排列里，通过辐射、压力或温度变化实现“写入”与“读取”。
       其固然没有没有眼睛、耳朵，甚至没有肢体，因为不需要移动。属于环境共生型意识——个体与地质活动耦合，形成星球尺度的认知系统。
       因此，其不仅是行星级生命系统，而且每个“思维”可能是以千年为单位的缓慢演化过程。

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§34_8  硅基文明：氖与氩的妙用

        回到原来的问题“氖的疑惑”。
        “造物主”固然造出“余宇宙”占比1.42%的硅，发展硅基生命。
        但“造物主”造出“余宇宙”占比7.08%的氖、占比0.21%的氩，如何用于计划出硅基“群体智慧”体？
        实际上，在硅基文明中，氖是不可或缺的。

        地球的生命能长期存在，得益于有一个“臭氧层”——能吸收太阳光中绝大部分有害的短波紫外线（UV-B 和 UV-C），犹如一把保护伞、兼有调节全球气候的作用。

        在诞生硅基“群体智慧”的行星中，同样也可能处于恶劣的星际环境。
        C计划的主角——硅基“群体智慧”体，会充分利用氖元素，在高温或高辐射区域形成类似于地球“臭氧层”的惰性保护层，防止活性结构被破坏。
        由于其作为覆盖行星表面的硅基网络，而行星表面也存在恶劣地表，在极端环境下可提供关键的物理隔离功能，保护硅基网络的完整性。
        因为氖元素可作为电离探测介质，从而可在宇宙射线监测中充当“预警传感器”，一旦出现极端宇宙射线侵蚀，传感器报警，智慧体可作出相应的规避行动。

        硅基“群体智慧”体固然不需要移动，无需为移动而进化的“肢体”，但作为高级智慧，其会进化出用于制造先进工具的“肢体”，“群体智慧”更适合大规模的工业制造，包括对氖的利用。
        液氖是性价比很高的低温制冷剂，单位体积制冷能力是液氦的40倍、液氢的3倍，且性质不活泼，当硅基文明需要“超导”体之时，液氖大有用武之地。
        氖是电子与检测设备的重要材料，硅基文明的支撑是覆盖行星表面的硅基网络，可利用氖放电稳定的特性来保障网络设备的正常运转，其应用包括但不限于制作高电压检测设备、避雷针指示器、电离专间等。

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       宇宙中丰度占第二的氦，在硅基文明中更得到充分利用。
       氦被用于填充裂隙或熔岩通道中的孔隙，防止氧化与电子干扰，维持电信号纯净。
       在在冰卫星等低温环境中，液氦的超流性可用于构建无阻力的“热神经”，实现热能的高效调控。
       氦的分布还可作为“恒星能量流”的标记，帮助硅基智能预判恒星演化阶段。

       至于氩气，其完全能够隔绝氧气和水蒸气，在硅基网络的精致性进化中，可防止在类似于半导体材料加工过程中的氧化干扰。
       氩具有极低的介电常数，适合做高压绝缘介质。如果硅基网络的精致性进化中，需要隔绝环境中的杂散电荷，避免外界电磁干扰影响电信号纯净度，氩完全可充大任。
       硅基文明的充分进化，会将氩元素在防氧化、屏蔽电子干扰的强大作用，发挥到极致。

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§35  太阳与恒星：爱非永恒

§35_1  恒星中心核聚变的亏损质量

       如同“§34_1  ‘造物主’为何让氢丰度占宇宙之74%”所述，宇宙最初充斥着中性的氢气体，在暗物质晕引导下进化为恒星，逐渐形成恒星-行星系统；
       “造物主”对氢的偏爱，其实是为了提供能源、孕育生命。

      太阳系的恒星是“太阳”，太阳给了行星“地球”无穷无尽的“爱”，是地球生命与碳基文明最主要的能源提供者。
      许多地球人，也将最好的颂歌献给太阳。
      而对年轻人最好的祝贺则是“你们就像早上八九点钟的太阳”。

      “造物主”促成了宇宙中无数个恒星，其为孕育生命提供的光照，本质上，来源于恒星中心核聚变的亏损质量。
       核聚变本质上是，每4个质子（氢原子核，对应约4个原子质量单位氢）聚变生成1个氦-4原子核；
       u为原子质量单位，定义为碳-12原子质量的1/12，其值：1 u≈1.6605×10^(-27) kg。

      参与聚变的4个氢原子核（质子），单个质子原子量约为1.00728u，总质量为：
      4×1.00728=4.02912 u 。
      生成的氦-4原子核原子量约为4.00150u，因此总质量亏损为：
      Δm=4.02912 u - 4.00150 u=0.02762 u 。
     注：单个电子静质量约为0.00054858u，换算为电子静质量，则总亏损质量相当于：
     0.02762u ÷ 0.00054858u/电子≈50个电子的静质量。

      为了更方便后面的计算，计算总质量亏损与原始投入质量之比：
      0.0276/4.029≈0.7%。