要点:我们生活在充满电的世界里。生命因电而活!生命延续38亿年那是因为没有断电,断电导致死亡或灭绝,生命就是不停电的活化学变化系统。生命科学内容太繁杂,老师偏爱专业概念,精力用于创造专业词汇,却忘了把简单的电原理告诉研究生和博士生们,一直忘到现在。
赋予生命以活的生机的究竟是什么?生命为什么是“活”的?我们的科学已经足够科学啦,但就是解不开这个谜。什么“自我生产系统”啊,什么“自我复制子”啊,什么“超循环系统”啊,什么“耦联网络”啊,总喜欢在核酸与蛋白质关系上大作文章。其实生命的“活”不是什么“大科学”,用不着苦思冥想,也用不着绞尽脑汁,只是我们的思维被“自我”套住了。说开了,简单的很,人人都能理解,生命因电而活!
电对我们来说并不陌生,它影响着我们的生活和整个社会,这是我们能感觉得到的影响。在自然界中,明显的电现象看起来只不过是雷电与摩擦起电。其实,在很多我们感受不到的方面,电的影响是巨大而深远的。只是由于正负电荷的彼此抵消,呈现出中性状态,电的巨大影响就被隐藏起来了,我们处在一种对电的影响熟视无睹状态之中。
我们生活在原子世界中,从一定意义上说原子世界就是电世界。我们周围的一切物质都充满了电,都是由带电粒子组成的。正电荷处于原子的中心,负电荷处于原子的外周。分子的化学变化,各种物质性质的不同,那只是带正电原子核不同或改变了外围电子的运动状态,从电的角度看就这么简单。
那么,由电组成的原子是什么样子呢?原子核和电子仅占整个原子所占空间的极小部分,可以说,原子绝大部分都是空的,非常的空旷,几乎就是一个空壳。让我们把原子放大成所熟悉的尺度,来看看它的空旷程度吧!
假如,带正电的原子核像葡萄珠那么大,带负电的电子就像微米级的一粒灰尘那么小,这灰尘般的电子在距葡萄珠1公里的远处,围绕着原子核旋转,大约每秒钟转1016圈,速度之快就像是一层电子云,这层云包围在核外半径1公里远处。这个原子的直径有2公里大,面积约3平方公里,而所有的质量都集中在小葡萄珠大的原子核上。其它范围内空旷得好像没有什么东西。一个电子如灰尘那样小,但是却带有一个单位的电量,相比之下,这个电量的电力是巨大的。原子中所带电荷正负数量相等就表现为中性,好像是不带电;原子中多一个电子就带一个电量的负电荷,表现为带负电;原子中少一个电子就带一个电量的正电荷,表现为带正电。我们周围就是由这样的原子构成的。
既然原子很空,我们站在地面上,为什么掉不下去呢?那是因为电的力量在托着我们。既然原子很空,人体为什么不会散架呢?那是因为电的力量拽着组成身体。正因为组成物质,组成生命的原子就是这样的一些带电微粒在起作用,所以才说,电充满了我们的世界。由此你可以想象得到,生命肯定与电密切相关!
翻开那些有关生命的教科书,有一个有意思的现象。一开头,总要提出“什么是生命?”回答起来几乎都是这样的模式:从现象上判断生命与非生命、活东西与死东西并不困难,连几岁的孩子都能分辨。但是,从科学的角度说明生命与非生命的本质区别却很难。生命本身太复杂了,三言两语说不清楚。接着又说,不过,我们可以概括出生命的特征,如:①新陈代谢呀;②繁殖后代呀;③生长发育呀;④应激反应呀等等。这就奇怪了!小孩子能分辨“死活”,大科学却说不清“死活”。是哪里出了毛病?是写教科书的人忽视了“电”。你想,没有电哪来的生命特征呀?
其实,生命的本质就是“活”。在生活中,人们很容易理解“活”的含义,只是我们的科学家不愿意把生活中的活与生命中的“活”联系起来。一些人总想把科学理论弄得很复杂,忘记科学的精髓就是尊重客观事实。复杂不是科学,科学是简捷的。
在生活中,一台机器,一部电脑,一条生产线……合上电闸,一通上电机器就工作起来了,只要不损坏,只要不断电,就会永远工作下去。人人都能想通这件事,同样道理,一个循环的化学相互作用体系,只要不损坏,只要不断电,这个体系就会永远循环下去,道理很简单。生命从起源的那一天开始,在38亿年时间里,生命在主干线上从来就没有断过电,所以生物就能进化至今,凡断电的支线上生物都灭绝了,事情就是这么简单。
地球上到处是化学变化,这是自然现象。化学变化中分两大类,一大类是“死化学变化”,满足条件就变化,不满足条件就停止;另一大类是“活化学变化”,在电的推动下,使其永远满足条件,使其永远发生化学变化,使其永远保证不停电。这两大类化学变化在地球上泾渭分明。这就是我们看到的,生命与非生命的两大类化学变化。这样看生命现象丝毫不奇怪呀?
接下来的问题是,怎样来理解电?只要翻开孩子们《全日制十年制学校初中课本》,上面写着:“电荷的定向移动形成电流。”“电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因。”有电压→有电流→有活化学变化→生命就能活。因此说,生命因电而活!
把生命的“死活”说得这么简单,在生命科学体系中那些专门研究生命的专家们还用得着费那么大的劲儿吗?早就攻克了!问题是,虽然距目标的路很短,假如总在迷宫中兜圈子,路途再短也很难到达目的地,不自己迷惑自己才怪呢!现代科学为什么会在电压电流上卡壳呢?让我们翻开一本全国最高等权威教科书来欣赏一下他们对电压电流的称呼吧!
对电压冠以的名称:极化、超极化、去极化、复极化、两侧电位差、跨膜电位、稳态膜电位、瞬间膜电位、静息电位、平衡电位、动作电位、胞内电位、胞外电位、锋电位、后电位、负后电位、正后电位、超极化后电位、电紧张电位、临界膜电位、阈电位……
对电流冠以的名称:离子电流、内向电流、外向电流、纵向电流、横向电流、跨膜电流、膜电流、注入电流、镜像电流、单通道电流、局部电流……。
明白了吧,首先是老师们自己把自己专业到专业中去了,专业名词太廉价,使劲“科学”,把自己科进去了。领着学生在理论迷宫中整天转攸,学生们太迷信老师,紧随其后迷迷瞪瞪跟着也转攸。心里还以为挺身科学尖端前沿呢!一代又一代跟着“专”,冠名越来越细,越来越复杂,最后光是弄清楚科学概念,就得耗费你大半辈子精力,哪还有空闲去研究什么“活”呀?别怪我说的不好听哦,这是整个生命科学的通病,尤其是现代西方医学,病入膏肓。这是科学的危险,医学的危险,更是人类的危险!
需要说明的是,生活中常见的电压电流,是在金属导线中电压使电子流动。生命中存在的电压电流,是在水溶液中电压使离子流动。
现在,可以这样理解,当非生命的化学变化被磷脂膜包裹着循环变化时,与水中所形成的电压电流相结合以后,就变成了活的化学变化,只要这种电压电流不中断,活的化学变化就会一直进行下去。妙就妙在这种循环变化总能自己保持电压电流的不中断。所以就会看到,细胞分裂呀、新陈代谢呀、应激反应呀、繁衍生殖呀、生长发育呀等等现象。而且,这种活化学系统依赖着使自己活起来的这种电压电流条件,在地球环境下迅速蔓延着这种活化学变化,这就是我们看到的生命扩展。扩展中有生物进化的秘密,结果表现出生物多样性,生命世界呈现多姿多彩。
朋友:生命因电而活?真会是这么通俗吗?
教授:“通电而工作”人人都能理解。细胞就是永远通电永远工作的活化学系统。生活中的电流是电子在金属导线中移动;生物中的电流是带电离子在水溶液中的移动。当然,这种离子电流的种类很多,各种电流也是间歇的交替的,而且,各种离子电流还要服从封闭化学系统的电荷平衡规律。
电压也叫电位,还可以叫电势差,是使自由电子或离子定向移动形成电流的原因。在电化学家的眼中,细胞就相当一种燃料电池。一台电动机器合闸供电就会工作起来,一个燃料电池接通回路,也会工作起来。同样,一个生物细胞,也完全遵循这样的规律,一接通回路,一有电流移动,就会工作起来。我们的肌细胞,一通电就收缩;我们的分泌细胞,一通电就分泌;含羞草细胞,一通电叶子就闭合。这里所说的电流,都是指钙离子的电流。
细胞更精彩的地方在于,这种生物燃料电池,能自我充实壮大,能自我分裂成千千万万的生物燃料电池。我所以强调用电化学的视角看待生命,是想告诉大家,生命并不神秘,他是自然界遵循化学变化规律的现象,而生命“活”着的本质就是电现象。