科学家提出21世纪的四大化学难题.docx

科学家提出21世纪的四大化学难题 到了21世纪，数学界、物理学界和生物学界都相继提出了各自领域的重大难题或奋斗目标。但在化学界，一直没有人明确提出哪些是化学要解决的世纪难题。 近年来，在世界范围内出现了淡化化学的思潮。那么化学界果真提不出重大难题吗？有人对这一问题，提出21世纪的四大化学难题供大家一起探讨。 如何建立精确有效而又普遍适用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论？ 化学是研究化学变化的科学，所以化学反应理论和定律是化学的第一根本规律。应该说，目前的一些理论方法对描述复杂化学体系还有困难。 因此，建立严格彻底的微观化学反应理论，既要从初始原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之能解决实际问题，包括决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？如何计算化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等，是21世纪化学应该解决的第一个难题。 对于这一世纪难题，应予首先研究的课题有：(1)充分了解若干个重要的典型的化学反应的机理，以便设计最好的催化剂，实现在最温和的条件进行反应，控制反应的方向和手性，发现新的反应类型， 新的反应试剂。(2)在搞清楚光合作用和生物固氮机理的基础上，设计催化剂和反应途径，以便打断CO2, N2等稳定分子中的惰性化学键。(3)研究其它各种酶催化反应的机理。酶对化学反应的加速可达100亿倍，专一性达100%。如何模拟天然酶，制造人工催化剂，是化学家面临的重大难题。(4)充分了解分子的电子、振动、转动能级，用特定频率的光脉冲来打断选定的化学键选键化学的理论和实验技术。 如何确立结构和性能的定量关系？ 这里“结构”和“性能”是广义的，前者包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，后者包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。这是21世纪化学的第二个重大理论难题。 要优先研究的课题有：(1)分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律。(2)超分子结构的类型，生成和调控的规律。(3)给体-受体作用原理。(4)进一步完善原子价和化学键理论，特别是无机化学中的共价问题。(5)生物大分子的一级结构如何决定高级结构？高级结构又如何决定生物和生理活性？(6)分子自由基的稳定性和结构的关系。(7)掺杂晶体的结构和性能的关系。(8)各种维数的空腔结构和复杂分子体系的构筑原理和规律。(9)如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？(10)如何使宏观材料达到微观化学键的强度？例如“金属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个量级，但还远未达到金属-金属键的强度，所以增加金属材料强度的潜力是很大的。以上各方面是化学的第二根本问题，其迫切性可能比第一问题更大，因为它是解决分子设计和实用问题的关键。 如何揭示生命现象的化学机理？ 充分认识和彻底了解人类和生物的生命运动的化学机理，无疑是21世纪化学亟待解决的重大难题之一。 例如：(1)研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础。(2)化学遗传学为哈佛大学化学教授Schreiber所创建。他的小组合成某些小分子，使之与蛋白质结合，并改变蛋白质的功能，例如使某些蛋白酶的功能关闭。这些方法使得研究者们不通过改变产生某一蛋白质的基因密码就可以研究它们的功能，为开创化学蛋白质组学，化学基因组学(与生物学家以改变基因密码来研究的方法不同)奠定基础。(3)搞清楚光合作用、生物固氮作用，以及牛、羊等食草动物胃内酶分子如何把植物纤维分解为小分子的反应机理，为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础。(4)人类的大脑是用“泛分子”组装成的最精巧的计算机。如何彻底了解大脑的结构和功能将是21世纪的脑科学、生物学、化学、物理学、信息和认知科学等交叉学科共同来解决的难题。(5)了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理。(6)了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程。(7)如何实现从生物分子(biomolecules)到分子生命(molecular life)的飞跃？如何制造活的分子(Make life)，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟。(8)研究复杂、开放、非平衡的生命系统的热力学，耗散和混沌状态，分形现象等非线形科学问题。 如何揭示纳米尺度的基本规律 纳米分子和材料的结构与性能关系的基本规律是21世纪的化学和物理需要解决的重大难题之一。 现在中美日等国都把纳米科学技术定为优先发展的国家目标。钱学森先生说，继信息科学之后，纳米科学技术可能引起新一轮的产业革命。在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要 。尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。纳米尺度体系的热力学性质，包括相变和“集体现象”如铁磁性，铁电性，超导性和熔点等与粒子尺度有重要的关系。当尺度在十分之几到10纳米的量级，正处于量子尺度和经典尺度的模糊边界中，此时热运动的涨落和布朗运动将起重要的作用。例如金的熔点为1063，纳米金(5-10nm)的融化温度却降至330。银的熔点为960.3，而纳米银(5-10nm)为100。 四大难题破解后的美好前景 经过50-100年的努力，如果解决了我这里提出的化学四大难题，不难设想我们美好的远景： (1)在解决第一和第三难题，充分了解光合作用、固氮作用机理和催化理论的基础上，我们可以期望实现农业的工业化，在工厂中生产粮食和蛋白质，大大缩减宝贵的耕地面积，使地球能养活人口的数目成倍增加。 (2)在解决第二和第四难题的基础上，我们可以期望得到比现在性能最好的合金钢材强度大十倍，但重量轻几倍的合成材料，使城市建筑和桥梁建设的面貌完全更新。 (3)在充分了解结构与性能关系的基础上，我们能合成出高效、稳定、廉价的太阳能光电转化材料，组装成器件。太阳投射到地球上的能量，是当前全世界能耗的一万倍。如果光电转化效率为10%，我们只要利用0.1%的太阳能，就能满足当前全世界能源的需要。 (4)未来的化工企业将是绿色的， (5)在合成了廉价的可再生的储氢材料和能转换材料的基础上，街上行走的汽车将全部是零排放的电动汽车。我们穿的将是空调衣服。 (6)海水淡化将成为重要工业，从而解决人类生存最严重的挑战-淡水资源紧缺问题。零排放的，原子经济的，物质在内部循环的企业。 当前世界四大科学难题2009-03-20 16:56 当前世界四大科学难题当前世界上有四个最大的科学难题，全球各专业的科学家都在设法揭开大自然的这些秘密，如能解开这些谜团，那么人类的生活以及对世界的看法将发生根本的变化。 一、人体基因结构 人的基因存储在一个螺旋形的大分子中。现在科学家希望能准确地知道在哪一种基因中存储哪些信息，因为每种基因由约3万个信息构成，要一个一个地检查，现在才查明约10万种基因中的100种。日前，科学家们已解出一个志愿者的全部基因密码，如能揭开全部基因的秘密，那么由于基因受损而引起的癌症、糖尿病以及其它迄今已知的4000多种遗传疾病都可以通过修复基因来根治。 二、宇宙中的黑暗物质 根据新的计算，宇宙间存在的物质比现在天文学家看见的要多九倍，宇宙爆炸论才能成立。然而这些物质在哪里，是什么成分，是否还能发现大量的黑暗物质，完全是个未知数。 三、受控核聚变 用7克氢核燃料能够产生6吨煤的能量，而且氢核燃料是从水中提取的，用之不尽，对人类和环境的危害也只是现在能源的1%。现在理论问题虽然解决了，实际问题还没解决。氢核聚变的前提是1亿度高温，如何建造能承受如此高温的熔炉。 四、生命起源 美国科学家米勒仿造出40亿年前地球上的条件，结果在此条件下产生出氨基酸-生命的组成部分。但是如何演变成生命仍然是个谜，现在计算机科学家编制出人工生物的程序，在计算机世界中观察“生命”起源，他们认为，这是理解生命结构的第一步，未来的目标要模拟出生命的形成。当今世界十大医学难题1. 骨头缺血性坏死 股骨头缺血性坏死属国际骨科三大疑难病症之一。该病常由临床上长期使用激素、创伤和饮酒等原因引起. 2.乙肝乙肝是一种严重疾病，主要由侵害肝脏的乙肝病毒引起，这种病毒会导致人终生感染，出现肝硬化、肝癌，并引起死亡. 3.尿毒症肾病高血压病人中的15%会直接转为尿毒症,肾病也是尿毒症的主要原因，所有慢性肾脏疾病的最终结局都将是尿毒症. 4.暴发性肝衰（FHF） 5.烧伤病被世界卫生组织确定为世界医学界十大疑难病症之一. 6.癌症.不细说了! 7.供体器官短缺世界医生正在研究人体器官移植,细胞移植等. 8.股骨头坏死患者一旦患病就丧失了劳动能力和生活自理能力,所以俗称“亚癌”,其理想的治疗方法目前还是世界医学界探求的难题之一世界医学界至今仍素手无策的十大医学难题1.脑袋爆炸症 脑袋爆炸症 脑袋爆炸症的患者有时会经历来自他或者她自己头部的可怕噪音，这种声音常被描述为一种爆炸、咆哮、拍打礁石的巨浪声、很大的声音或者很响的噪音。这种声音常发生于睡下的1、2小时之内，但不是做梦的结果，醒着的时候也可能发生。患者感觉到一种非常响亮的声音，这种声音通常不伴随疼痛。随时间的推移，疾病的发生频率似乎会发生改变，从数天或者数周数次发作逐渐成为数月发作。疾病发作后患者经常会感到恐怖和焦虑，心率也会跟着加大。脑袋爆炸症的原因一直是个谜，虽然有一些医生报告说，这种疾病与紧张或者极度疲劳有关。这种疾病在一生中可能随时发作，女人比男人更容易患病。2. 汗热病 汗热病 汗热病是曾出现英国，后蔓延至欧洲的神秘而致命的流行疾病。第一次爆发于1485年，最后一次爆发于1551年，之后似乎消失了。这种疾病的发作短暂而迅猛，能在数小时之内造成死亡。而疾病原因是这种病最神秘的地方。过去和现在的很多评论家认为当时的垃圾和污水是罪魁祸首，因为它们可能藏匿传染源。玫瑰战争结束时汗热病的第一次爆发意味着这种疾病可能是通过法国佣兵从法国带来。这些佣兵是亨利八世用来获得英国王位的法宝，尤其是这些人似乎对汗热病具有免疫力。而这种疾病似乎在富人中比在穷人中更为流行的事实暗示了与当时的其他疾病相比这种疾病更引人关注的原因。3.秘鲁陨星病 秘鲁陨星病 这种疾病出现在2007年9月15日卡兰卡斯陨星降落后。一颗巨大的陨星坠落在秘鲁小镇卡兰卡斯附近，紧邻玻利维亚边界和的的喀喀湖畔。这一坠落砸出一个大坑，烧焦了周围的土地。当地人马克利马奇说：“沸腾的水开始溢出陨石坑，人们在陨石附近发现了小石头粒和灰烬。坑里发出恶臭而有毒的气体。”发生坠落后，走近陨石坑的村民们感到很不舒服，后来又患上了无法解释的疾病，出现包括呕吐在内的很多症状。也有人认为可能这些病症可能是砷中毒导致，当地水中的砷因遇到炽热陨星而蒸发，但是，造成这种神秘而短暂疾病的成因至今没有科学证据。4 点头病 点头病 这种疾病非常罕见。儿童一旦患上了这种疾病，他或者她的发育似乎完全和永久性受阻。大脑发育也受到阻碍，造成患者智力缺陷。因为疾病导致患者病理性点头所以这种疾病被叫做点头病。当患者开始吃东西或者感觉到冷的时候就会犯病。这些情况一出现患者马上就开始点头。但是发病时间短暂，在儿童停止吃东西或者再次感到暖和的时候抽搐就会停止。只是，这种病非常特殊，因为患者在吃不熟悉的食品如棒棒糖时似乎不会引起犯病。严重的抽搐可能会导致儿童訇然倒地，造成进一步伤害。5. 电磁波敏感症 电磁波敏感症 电磁波敏感症是一些患者经历他们认为是因为接触电磁磁场而导致的医学问题。虽然电磁磁场对人体的影响已经确定，但是，电磁波敏感症患者报告，他们在低于电磁安全标准值的磁场下对电磁辐射有反应。大多数实验发现，电磁波敏感症患者无法区别他们是否暴露在真正的电磁场还是虚假的电磁场。尽管个别称是电磁波敏感症的患者相信，普通电器产生的电磁场能引发或者恶化他们的症状。但是，这些磁场在敏感症成因方面扮演什么角色还不能确定。2005年，世界卫生组织宣称，因为暴露电磁场引起电磁敏感症没有科学依据。 6. 周期性呕吐综合症 周期性呕吐综合症 周期性呕吐综合症是恶心、呕吐有时甚至是腹痛和(或者)头疼或偏头疼周期性发作。这种疾病常发生在孩童时期，虽然通常到青春期会结束，但有的人能持续到成年期。这种疾病可能在任何年龄发作，但常发生于幼年。患者可能每小时恶心或者呕吐6到12次，发作一次可能持续几小时到3周。有的人可能很难想象人怎么能呕吐那么长时间，因为胃在开始呕吐时就被倒空了。甚至可能吐出胃酸、胆汁和血。周期性呕吐综合症能引起睡眠、正常饮食的缺乏和注意力无法集中。目前周期性呕吐综合症产生的原因仍未确定，也没有对该病的诊断性测试。7. 莫吉隆斯症 莫吉隆斯症 莫吉隆斯症是一种症状包括感觉有虫子蠕动、咬和叮、从皮肤上或者皮肤下发现纤维和皮肤布满疮口的怪病。目前的一些科学舆论是莫吉隆斯症并不是一种新病，只是已知疾病的一个新的而且是容易让人误解的名字。包括皮肤专家和精神病学家在内的大多数医生认为，莫吉隆斯症是人们所熟知的包括寄生虫妄想症在内的一种疾病，虽然一些健康专家相信，莫吉隆斯症是一种特殊病症，可能通过未来研究得到证实。研究人员在显微镜下发现，患病皮肤含数千根可能由身体产生的细毛发(但没有被确认为典型的人的毛发)， 但不是人为的或者是来自植物的。一名新墨西哥医生报告说，一名前情报局特工告诉他这种疾病是因法国引起，他说：“一项政府授权的实验污染了水源。饮用依云水的人都有患病风险。”8. 僵人综合症 僵人综合症 僵人综合症是一种怪异而罕见的疾病，会让患者随时发生肌肉痉挛，严重的时候甚至能让人訇然倒地引起骨折。僵人综合症是躯体和四肢的肌肉发生波动性僵硬，并容易对噪音、抚摸和情感悲伤过敏，引起肌肉痉挛。经常弓背倒下和僵硬的姿态异常是这种疾病的特征。患有僵人综合症的人甚至可能无法行走，或者他们可能害怕离开房间，因为包括喇叭声在内的街道噪音可能引起他们发病而跌倒在地。在僵人综合症患者中，女患者是男患者的两倍。9.二十世纪病 二十世纪病 二十世纪病也称化学物质过敏症。二十世纪疾病被描述为一种因长期接触微量化学物质或者现代人类环境的其他物质而引起副作用的慢性疾病。可疑物质包括烟尘、杀虫剂、塑料、合成纤维织物、除臭产品、石油产品和油漆。但奇怪的是一些双盲试验显示，化学物质过敏症患者实际上并非对化学物有反应，但在非双盲试验中，他们相信自己在接触化学物质的时候会产生过敏反应。这种疾病的原因仍是是一个谜，此外它还是朱丽安摩尔主演的1995年的影片安然无恙中的焦点。10.海湾战争综合症 海湾战争综合症 海湾战争综合症是1991年海湾战争的士兵们报告的一种疾病，症状包括免疫系统紊乱和生育缺陷。这种疾病是否与海湾战争服役有关或者海湾战争老兵的患病率是否比其他人高仍不得而知。这种综合症的症状很多，包括慢性疲劳、肌肉失控、头疼、头晕和平衡感缺失、记忆力问题、肌肉和关节痛、消化不良、皮肤问题、呼吸短促甚至还有胰岛素抵抗。虽然海湾战争综合症的原因仍是未知数，但仍有一些说法浮出水面，比如，士兵们注射炭疽热疫苗、贫铀弹的使用或接触到遭各种轰炸破坏的化学武器。还有关于不明病菌所致的说法。没有设计者的世界、论悖论的二元对立本质、哲学100难既曰悖论，一定有两方面，似乎两方面都正确，但不知错在哪里。典型的悖论实质是此岸世界与彼岸世界的不可通约性造成的。说谎者悖论本身揭示：说谎者的荒谬。从反面揭示诚实者（耶稣）的真实。芝诺悖论是连续世界和绝对王国的不可通约。悖论的原因是把属于绝对王国的数学之理念之点-绝对零标，糊涂地理解为连续体分割造成的无限小量。罗素悖论：究竟是否有最大类？我的回答是：既然现实中的类，都是类中之类，那么类即是膨胀的，（与膨胀的宇宙对应）。有无限大的类，但不存在最大类。康托尔不存在最大基数字的悖论，是数是类中之类的类不断膨胀的另一种形式。自由意志和物质决定论的悖论：是灵魂与肉体、上帝与世界悖论的体现。是一切典型悖论之源。所有典型悖论的存在，无非证明现实世界背后，天国的存在。（一）说谎者悖论表述：我说谎，这句话是真是假。如果是真，结果我说谎，是假话；如果是假，因为我说谎，是真话。说谎者悖论，是宇宙精神的体现，包含着宇宙最大奥秘，揭开面纱宇宙露真容。说谎者是不信真神的埃及人。因信上帝，就不说谎。所以，说谎者说，是真的事情，即认为这个世界的名利、财富等一切今世的东西是真的，结果是假的（因从永恒终极真理来说）。反之，说谎者以为是假的事情，即认为上帝和天国地狱不存在的，却一定是真的（天国绝对真实）。这是信神之人，与不信者的不可通约性。信神之人，他的思想言语，受彼岸世界的光照耀，常常生活在超世之中；不信神的人，是属于世界的，完全在此岸世界。说谎者悖论的存在，不在于如何去解决。而是在说明冲突从反面揭示宇宙谜底（耶稣）说谎者悖论，暴露了此岸世界和彼岸天国就认识上的不可调和性。两个国度在认识上，证明说谎者的荒谬。说谎者，是自私者。而自私之人是荒谬的；只有通过荒谬之上的信，去掉以自我的中心；变为以上帝为中心。荒谬的，要用荒谬之上之信律去解决，这是上帝的公义和权能的智慧。 （二）芝诺悖论表述：某矢从A点运动到B点。他把从A点到B点，这一段连续的线想象成无数点的连成。他首先必须到达A、B两点的中间点C。而要达到C 点。他先必须到达A、C的中间点D 。而要达到D 点，他必须达人A、D的中间点E ，如此下去，以至无限，它永远不能达到B点。所以，得出飞矢不动的结论。并推出运动是假象。芝诺悖论发生的原因，是芝诺首先假定A、 B之间的连续之线，由无数点连成。错误就在这个假想，这个极易为常的假想。连续之线由无数点连成。这无数点，是什么意思？点如果为理念之点，那么它是绝对零标-没有长度，自然不能构成连续之线。本质上说，现实世界是连续世界；理念世界是绝对的王国。芝诺混淆两者的本质区别，用“无数”造成的这个连续的极小量的幻影，假设为理念的点。把两个不可通约的王国，混为一团。他在后面的论证，完全是理念上的。而理念上是绝对不动的。所以他得出飞矢不动。会飞之矢必动。不动的是绝对的天国。芝诺悖论，是绝对和有限的不可通约性。一般说，此岸世界是实体世界；因此是连续世界。绝对王国，因为绝对无限的存在，而绝对离散。在任何一段实体之线上，不论长短，都可以找到大于本质（理念）上，绝对离散的无限的（数）点（0）所以，当飞矢在进行数学上飞行无数点时，实际上，没有动。因为从第一个数学点，到第二个数学点，理念上，绝对不动。因数学上的点是一个绝对的（零）标。这里必须区分连续的无限与离散的绝对。连续量的无限小，只接近于零，绝不为零。高等数学上的无穷小，-趋向于零，绝不为零是对的。现实的连续的实体世界，是一个趋向于天国的世界。现实世界中的飞矢，运动时，有一个实物场。是在连续的线上运动。在时空中，它符合时空法则，路程速度时间。芝诺把有限事物的运动，化作了无限绝对的数学点的运动。是混淆了实体连续和绝对离散的地天之别。根本上说，是现实世界和绝对王国的不可通约；或说是，此岸世界与彼岸世界的悖论所致。在一条直线上，用没有宽度的点分割标设，意味着在连续世界上，用绝对来划分。所以，数学是连续世界带上理念的投影。是连续世界与理念世界结合而产生的。一切绝对的，都属于天国。一是连续世界；0是绝对。（三）罗素悖论罗素悖论，是问是否存在最大类。即包含一切类的类。这个类是否是一个类。如果说是，它就不是最大类。如果不是，它又是最大类。要破解这个悖论，只能不破解。既曰悖论，一定两方都从自己观：正确。或人误以为都对。其实，这个悖论，是罗素在研究数学时得出的。数是类中的类，如一捆柴中，有一百条柴。捆的柴对应的类，是条的柴对应的类的类。如单说一个类，是无意义的。2+3之所以等于5，是有前提的，即2和3是同一个类的平行类。如果我问2条柴十3捆柴，原则上不能相加。如果问2条柴+3条柴等于5条柴，则5条柴本身构成了类。运算至少是两者合一成第三者。所以类永远是类中的类。既曰类中之类，类就是不断膨胀的。对应于膨胀的宇宙。既曰不断膨胀的类，就没有最大类，但有无穷大的类。正像宇宙膨胀，不断向外，但没有边际。罗素的包含一切类的类，根本上是一个机械的猜想。类既不能独存，最大类就无意义。类的类是连续的代名，是此岸世界的表号。数学是物质宇宙的灵魂，我的膨胀的数学观为膨胀的宇宙找到了符合自己的统一的接合点。正像个人的肉体和灵魂结合点一样。康托尔不存在最大基数字的悖论，则是类中之类之数学膨胀以另一种面目出现。数学是一个空中楼阁，人们用一条数轴建立了科学。人居于宇宙中心，宇宙也是空中楼阁，自己不能完全证明自己的正确。（哥德尔不完备性定理）。只有依靠对绝对的信，摆脱说谎者。走上真理、生命、道路的耶稣。从宗教和宇宙的齐一性看，耶酥代表光，来到世界，他既是神又是人。人在连续的实体世界，神是绝对离散的天国。而现代物理学证明：光既是粒子，又是波。不连续的量子是属于神（天国）；连续的波属于人（大地）。光的悖论在昭示：人和神。人和神的基督是桥梁，正像光把天和地相连。说慌者悖论与其他典型悖论，均在说明彼岸世界的真实存在。悖论昭示着，人必须摆脱自身的荒谬，走向真实上帝。途径：通过光-连续与绝对的合一-人而神的基督。方法，用荒谬之上的信1 没有设计者的世界从分子生物学看一个哲学难题 “物固有所然，物固有所可。无物不然，无物不可。非卮言日出，和以天倪，孰得其久。万物皆种也，以不同形相禅。”庄子寓言 据说，东方哲人的思维是综合式的，直观而充满了智慧，却缺乏深入的分析。对于天地万物的由来，我们的祖先只是泛泛地下“天下万物生于有，有生于无”之类的断定，便算是完成了答卷。至于这样的断定的根据何在，万物如何生于有，有如何生于无，他们似乎不屑顾及。 西方哲人比较喜欢寻根刨底，一下笔便是长篇大论的分析、演绎。对于天地万物的由来，多问几个为什么，便免不了要认定它们一定有一个设计者，因为天地万物是如此的复杂、有序，怎么可能自然形成呢？十八世纪的英国哲学家佩利因此提出了一个著名的“手表类比”：试想你经过一片荒野，脚踏在石头上，你可能会假定这些石头一直就在那里，而不会追究它们是怎么来的；但是如果你在地上见到了一块手表，你就会奇怪它怎么会在那里，而且你知道这块手表一定是由某个手表匠制造出来的，他由此推论说： 在手表中存在的每一个加工的迹象，每一个设计的表现，在大自然的产物中也都存在着；并且，大自然的产物远胜手表，超出了一切人为的计算。” 既然手表一定有一个创造它的手表匠，大自然也就应该有一个设计它的万能的设计者，也就是上帝。 佩利的“手表类比”一提出，怀疑论者休谟等人就在逻辑上给以反驳：手表匠要利用材料才能制造手表，而上帝却要从无中创造出自然界，这两者不是一码事。机器有许多许多种，如果你在沙滩上见到一辆车，见到一台收音机，总不至于认为它们也都是由手表匠制造出来的吧？依次类比，自然界有各种各样的产物，也应该有各种各样的设计者，而不应该只有一个上帝。如果一块手表不是完美的，我们就可以推知它的制造者不是完美的；因为自然界并不是完美的，所以上帝也就不是完美、万能的了？这个类比在逻辑上最致命的一点是：它先假定大自然没有加工、设计的迹象，所以在荒野上手表才会显得突出；但是它马上又假定大自然充满了加工、设计的迹象，所以才象手表一样需要有一个设计者。这样，这个类比就不是自洽的，在逻辑上也就不成立了。 但是，虽然“手表类比”在逻辑上被驳倒，天地万物的由来问题并不因此就解决了。如果我们不能对自然界，特别是最为复杂的生物界的起源给出一个科学的解释，上帝的阴影就无法排除。到了上个世纪中叶，现代生物学之父达尔文对生物界的复杂性的起源交出了第一个科学答案：自然选择完全可以代替上帝作为生物界的设计者。在自然选择的作用下，复杂的生物体可以经由最简单的生物体一步一步地进化而来。佩利曾经拿人眼跟望远镜作比较，推断只有上帝才能设计得出构造远比望远镜复杂、完善的人眼；达尔文在物种起源中因此专门用一节讨论了眼睛的进化，通过比较现存生物的或简单或复杂的眼睛，证明人眼并非不可能从无到有，从简单（比如单细胞生物的眼点）到复杂逐渐进化而来。他非常自信地写道： “如果有谁能够证明存在着任何一样不可能经由为数众多的、逐渐的、轻微的改动而形成的复杂器官，那么我的理论将绝对会破产。” 一百三十多年过去了，虽然一直有人声称达尔文的理论已经破产，而实际上在经过修正后它仍然坚如磐石。在生物学界，自然选择依然被公认为最重要的（虽然并不是唯一的）进化动力。在今天，当我们在分子水平上研究生物体时，生物进化就变成了最自然不过的事情了，因为生物体在分子水平上有着惊人的一致。既然一个受精卵经过十月怀胎以后可以发育成一个人，单细胞生物为什么不可能进化成人类呢？单细胞生物和人的受精卵无论在结构上还是在功能上都极为相似，最本质的差别是遗传信息的不同。但是遗传信息的载体对于所有的生物体都是相同的，都是；而依据一定的速率在不断地突变，只要有足够长的时间，只要对于每一次突变的结果有一个选择的机制（比如自然选择）确定其突变的方向，人类完全有可能由单细胞生物进化而来。 2 没有设计者的世界从分子生物学看一个哲学难题 这是对“万物生于有”的回答，而“有生于无”呢？虽然达尔文在物种起源中避开了生命起源的难题，而把它留给了上帝，在私人通信中他却认为第一个细胞可以经过化学反应自然形成。到了本世纪二十年代，俄国科学家奥佩林开始正式回答这个难题，提出了生命起源的“化学进化”假说，即在原始地球条件下，无机物可以自动合成生物小分子，生物小分子可以合成生物大分子，进而组成原始细胞。七十年来，“化学进化”假说的各个步骤在实验室都得到了不同程度的模拟；特别是近十年来，自我催化现象的发现和研究使我们知道，无须借助蛋白质就可以自我复制和把氨基酸（蛋白质的组成单位）合成肽链，从而解决了长期困扰生物学界的究竟是先有核酸还是先有蛋白质这个先有鸡还是先有蛋的问题，使得“化学进化”假说在生物学界得到了普遍的承认。 这样，上帝的阴影就已完全从生物界驱除了出去。对于生命现象的解释，今天的生物学家已完全不需要有全能的设计者的假设。 我不想详细介绍为什么对于生物界的种种现象我们不需要有一个智能设计者的假设，我想进一步说明的是，那种智能设计者的假设不仅不需要，而且是不合理的。 让我们再回头来看佩利的类比，他的大前提是：自然界，特别是生物界，是高度复杂、有序、美妙的。凡是看过“动物世界”之类的电视节目，读过一些介绍生命现象的科普文章的读者，大概都会理所当然地接受这个大前提。你看，布谷鸟会把蛋下在别的鸟巢里，让别的鸟替它养儿养女，蚂蚁会抓来别的蚂蚁当奴隶，蜜蜂会建筑连建筑师都叹为观止的蜂窝（这些都是达尔文特地在物种起源中讨论的例子），而蝙蝠居然会用声纳“高科技”捕捉虫子，一句话，生物世界真奇妙！然而，深入研究下去，我们就会发现这种奇妙现象只是生物世界的一面，生物世界同样存在着不奇妙、不完美、甚至完全不合理的另一面。拿我们人体来说吧，存在着那么多（据统计多达上百个）的完全没用甚至有害的退化器官、组织，就很不完美；而人体的骨骼、内脏构造根本就是为四足行走“设计”的，使直立行走的我们增添了多少疾痛，让一个工程师来设计，完全可以设计得更好，万能的设计者反而会如此低能？如果现存的生物不是给设计创造出来的，而是进化而来的，这种现象就很好解释了：这是祖先留给我们这些不肖子孙的一种负担。自然选择无法凭空创造或全盘改造，只能在原来的基础上进行修修补补，因此那些生存下来的所谓“适者”并不一定就是最优化者，它们只是在某一个或几个特征上获得了生存优势，其它的可能照旧，从而导致了不合理的设计。 在分子水平上来看生命现象，这类蹩脚的“设计”就显得更明显了。分子生物学上一个出乎意料的发现是，作为遗传物质的，只有很小的一部分是真正载有遗传信息，有表达蛋白质的功能的。对于人体来说，百分之九十以上的都不编码蛋白质，其中极少数有调控功能，绝大多数没有已知的功能，被称为垃圾。如果我们现在就认定所有的垃圾都没有功能，未免过于轻率，但对其中的一部分，我们已有了深入的研究，它们的确是垃圾。实验表明，去掉它们对于生物体不会有任何的影响。就是这些废物，盘占着细胞核的宝贵空间，细胞复制时还要费心费力把它们也复制一份遗传下去。试想，如果你的居室的绝大部分空间都被垃圾占领，搬家时还要把它们也都带走，是一件多么荒唐的事！如果真有一位高明的设计者，他何必扔下这么多的垃圾，何不令清洁工来打扫一番？ 分子生物学怎样解释这些垃圾的存在呢？很简单：它们是生物体在长期进化过程中遗留下来的基因“化石”。基因是由四种碱基编码而成的包含遗传信息的片段，一个基因就好象是一个电脑文件。电脑文件可以复制，基因在细胞分裂时也复制成两份分配给子细胞，但是在这个过程中有时会发生错误，某个子细胞会因此多得了一套某个基因，就象你本来要复制一个电脑文件，却错用了指令让这个文件扩增了一倍，包含了两个原来的文件。一代一代地传下去，某个基因在细胞中就有可能越来越多，而形成了一个基因家庭。电脑文件的复制一般是十分忠实的，但是有时会发生读写错误，使得新文件跟旧文件略有差异。基因复制也是如此，会不时地发生突变，使得一个基因家庭的成员不完全相同。在基因家庭中，被研究得最透彻的是珠蛋白基因家庭。血红蛋白和肌红蛋白都属于珠蛋白，血红蛋白又可分为阿尔法和贝塔两大类，每一类各有一些亚型，比如兔子的贝塔血红蛋白就有贝塔、贝塔、贝塔三种，分别由贝塔、贝塔、贝塔基因编码，这三个基因连在一起成为一串，就象三个相关的电脑文件被写在硬盘上的同一个。这三个基因都非常相似，可以推测是从一个原始基因不忠实地复制而来的。为什么没有贝塔呢？原来贝塔是一个没有编码功能的假基因，它插在贝塔和贝塔之间，基因结构与贝塔相同，二者的序列也非常相似；但是贝塔的调控区发生了改变，使它没法被转录；它的“编码”区在开始部分发生了点突变，即使被转录了也会很快中止；在这重重保险的抑制下，使得贝塔完全丧失了转录的机会，而成为无用的假基因。 作者：dongxin19832006-8-25 20:11 回复此发言 - 3 没有设计者的世界从分子生物学看一个哲学难题 由于贝塔与贝塔极为相似，我们可以推测它就是由贝塔复制变来的，比较二者的序列可以计算出这个复制事件发生在大约五千五百万年前。贝塔也不是一开始就完全没有功能的，从序列比较可以推测它作为一个真基因活动了大约两千两百万年，以后堆积了太多的突变，而在大约三千三百万年前丧失了功能，变成了假基因。如果我们不需要一个电脑文件了，我们可以发出指令把它删除；而实际上，这个文件并没有从硬盘上抹去，它还在硬盘中，只不过删除指令取消了操作系统指向这个文件的指针，使得它在文件名单中消失了。细胞对于那些已经丧失了功能的基因也是采用同样的策略处理，并没有把它们清除，只是加了种种限制防止它们的表达，而把它们作为“化石”保留了下来。有时候这些限制失灵，让这些“化石”基因复活了，就出现了返祖现象。但是计算机跟细胞有一个很重要的区别：由于硬盘空间有限，那些已被删除的旧文件最终会被新文件所覆盖，而真正被删除；而细胞中却无人来为它们做这种清除垃圾的工作，垃圾也就越积越多了。 如果一个电脑文件太大，一个硬盘扇区（）写不下，就会给拆开分散到别的扇区去，但是操作系统会有指针指向各个扇区，使它们使用起来仍然是一个文件。真核细胞的基因也是如此，一个基因往往给分成几部分。比如脊椎动物的珠蛋白的每个基因，就都给分裂成三个部分，称为三个外显子。外显子之间被不编码的或长或短的所谓内含子所隔开。这些内含子占了垃圾的大部分，它们或者是毫无意义的序列，或者是过去的基因的残余。在基因表达的过程中，外显子和内含子都同时转录，然后再把属于内含子的部分切割掉，而把外显子的连接在一起组成一个完整的信息去翻译蛋白质，显然这也不是一个很有效率的设计。总之，内含子和假基因都是生物在长期的进化过程中堆积下来的垃圾。这类垃圾，是生物进化的最好的证据，也是对于存在智能设计者的观点的最有力的否定。 当代哲学世界难题100题 -哲学家追求的方向 作者：贾国申文章来源：浏览：210 次 重大理论前沿-当代哲学研究的世界难题 100题 贾国申 本问题于敢于同世界哲学界较量切磋。中西方哲学家、各个流派。 本课题设定属于21世纪战略研究院 1 世界起源、生命起源、 意识的起源 三大起源于哲学的开端 2 人是物质的特殊表象怎样理解？ 3 主客观统一于什麽？物质的认识怎样理解？ 4 论运动是最最抽象的世界基础 5 质能转变的物理学根据 6 时间和空间，正确的时空观，常与逝 7 世界的归朴性，统一性 8 实体、能量、信息三者不能并存，差异性在那里 ？ 9 力的统一性，爱因斯坦统一场的突破 10 引力和斥力的统一性 11 真空不空论 12 热力学第二定律的边界和理论意义 13 论宇宙的全息性和理论意义 14、时间、 空间、大小、长短没有绝对意义性 15、为何宇宙是一个整体？怎样理解宇宙的虚 、实 16、能量团是万物的创造者的真理性。人的灵魂如何从此产生？17、海森堡说：原子物理学在发展也不能和灵魂联系起来。怎样理解？ 18、什麽是精神？ 宇宙有精神吗？ 19、中国古代的“无极而太极 ”的科学性和现代意义 20、霍金的大爆炸理论是部分正确，不完备原因在那里？ 21、“黑洞” 是什麽？现代西方的解释缺陷在那里？ 22、宇宙射线穿越人体，其理论意义和对于生命科学巨大价值。 23、生命、生命的特征 、生命和无生命的界限 24、生命的动力来源。生命起源理论的几个阶段。 25、叶绿素是宇宙最初的生命形态，为什麽？ 26、变异是宇宙发生的机质，变的多义性的理论意义？ 27、维纳混淆了热熵和信息熵，错误在那里？ 28、论无序是有序之源 29、论全息论是生命起源的理论基础 30、生命起源的研究工具是什麽？生命体的两大调节功能 31、什麽是调节器？论调节器是生命存在的稳定机质。 32、宇宙的目的宇宙设计的实质，为何大自然是永恒的设计者？ 33、学习是什麽？个体学习、系统学习 在生命起源的作用？ 34、遗传的功能和生命质的统一