无论是在地球的深海,还是在零下180度的土卫六(Titan)甲烷湖,生命都被物理定律锁死在一个绝对的“最小尺寸”——0.4微米。
加州理工学院(Caltech)Stuart Bartlett 及其团队2025年9月在美国物理学会期刊《PRX Life》上发表一下研究,试图推翻我们寻找外星生命的底层逻辑,并告诉我们——生命,本质上可能只是一团“有意义”的物质。
在这个宇宙里,区分一只兔子和一块石头,真的很容易吗?
从物理学角度看,它们都是原子堆出来的。但Bartlett团队提出了一个被称为“语义信息”(Semantic Information)的全新框架,一针见血地指出了本质区别:
生命拥有“内在目标”,而非生命没有。
想象一下,一阵狂风吹过。石头被吹下悬崖摔得粉碎,它不在乎,因为石头没有“活下去”的目标。但如果那是一只兔子,它会竖起耳朵,捕捉风声中的异样,然后通过肌肉运动逃离危险。
对于兔子来说,风声是关乎生死的“语义信息”;而对于石头,风声只是毫无意义的物理噪点(句法信息)。
这就是该研究的核心观点:生命不仅仅是化学反应或热力学奇迹,生命是信息的处理者。活着,就是在一个充满噪声的宇宙中,不断筛选出那些能让你“不挂掉”的信息。
这个理论最令人震撼的推论,在于它给出了一个硬核的物理数据。
为了生存,任何生命体(哪怕是单细胞)都必须能探测环境:哪里有食物?哪里有毒素?
研究人员计算发现,物理学对“传感器”的大小有着冷酷的限制。在微观世界里,布朗运动(分子的无规则热运动)极其剧烈。如果一个细胞太小(半径小于0.3-0.4微米),它就会像惊涛骇浪中的一叶扁舟,被周围的水分子撞得晕头转向。
结果就是:
无法定向:它会被撞得疯狂旋转,根本分不清东南西北。
信号失真:传感器会接收到错误的化学信号,把毒药当美食。
0.4微米,这就是物理学画出的红线。
更神奇的是,研究团队把这个模型套用到了土卫六(土星最大的卫星)上。那里的环境完全不同,那是液态碳氢化合物的海洋,极度寒冷。但计算结果显示,那里的生命最小尺寸限制依然在0.4微米左右。
这意味着,无论你飞到银河系哪个角落,物理定律都在那里等着你。外星生命或许长得奇形怪状,但它们绝不可能为了“隐身”而无限缩小。
为了证明“死物”也能通过处理信息变成“活物”,科学家们设计了一个脑洞大开的实验方案,堪称现代版的“弗兰肯斯坦”。
他们使用了一种叫做“化学花园”的经典实验——把金属盐扔进溶液里,它们会自动长出像植物一样的分形结构。但这通常被认为是无生命的物理现象。
然而,团队引入了一个名为“Epsilon 机器”的算法装置。这个机器能生成一种极为复杂、人类肉眼看不出的隐藏模式电信号,并将其输入到化学花园的生长环境中。
这就好比给一堆石头播放只有智慧生物能听懂的“摩斯密码”。
如果这些化学物质开始根据这些隐藏模式改变自己的生长结构,表现出一种“学习”的特征,使得其内部复杂性随着外部信号的复杂性而增加,那么我们就见证了历史:一堆无机物,因为开始处理“语义信息”,从而跨越了生与死的界限。
这不再是化学,这是信息的觉醒。
既然生命被定义为“处理信息的实体”,那我们寻找外星人的方式是不是都错了?
过去我们总是在找像地球生物一样的化石,或者某种特定的氨基酸。但这项研究告诉我们:别看脸,要看反应。
论文提出了一个极其“流氓”但也极其天才的探测策略——“戳它一下”(Poke it)。
如果你向火星土壤发射一个信号(热、光或电),如果反馈回来的只是物理回声,那是死物。但如果反馈回来的信号显示出某种“计算”或“策略”,那是它在试图理解你,或者试图规避你。
这被称为“不可知论的生物特征”(Agnostic Biosignatures)。不管对方是碳基、硅基,还是等离子体基,只要它想“活下去”,它就必须处理信息。
我们曾以为生命是上帝的奇迹,后来以为是化学的巧合。现在,物理学家告诉我们,生命可能只是一段拒绝被噪声淹没的“顽固代码”。
当我们在星辰大海中寻找同伴时,也许我们不该寻找那些长得像我们的东西,而该寻找那些在这个混乱宇宙中,依然顽强地试图听懂风声的东西。
毕竟,在物理学的冷酷法则下,能读懂信息的,才配活下去。
那么,现在蓬勃兴起的人工智能AI、机器人,它们能算作是一种生命吗?欢迎讨论!
参考文献:
- Bartlett, S., et al. (2025). Physics of Life: Exploring Information as a Distinctive Feature of Living Systems.PRX Life, 3, 037003.
- Tomaswick, A. (2025). The GIST: Life is just matter with meaning.Universe Today
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