【原】从米勒实验看地球生命的起源下集

从米勒实验看地球生命的起源

作者：江浇灌

综合《搜狗百科》网站<电离层>、<氧（化学元素）>、<中间层>、<氮气>词条的叙述作出三个论断：

一、由于中间层的物质组成以氮气和氧气为主，并且氮气气密度比氧气小，所以断定：氮气在大气层中浓度最高的层次在中间层的上部，而氧气在大气层中浓度最高的层次在中间层的下部。

二、由于中间层的60～90公里高度上，有一个只有在白天出现的电离层（见<中间层>词条），并且由于氮气在大气层中浓度最高的层次在中间层的上部，所以断定：氮气在大气层中浓度最高的层次处于电离层之中。

三、由于在米勒向5升烧瓶中注入的CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等5种还原性气体中，以N₂气体的密度最大，但是N₂气体在大气层中浓度最高的层次依然处于于电离层之中。并且由于60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态（引援《搜狗百科》网站<电离层>词条），另外考虑到地球早期由于地球与太阳之间的距离非常近，而且太阳活动异常猛烈等因素，因此断定：米勒向5升烧瓶中注入的CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等各种还原性气体在大气层中浓度最高的层次均完全位于电离层之中。

四、电离层中含有H₂O蒸气。

第二个问题：如何使化学反应充分进行？

   题解：要使化学反应充分进行的方法无非是使参加化学反应的各种原材料尽可能多地处于离子状态，因为只有在离子状态下才能发生化学反应；另外还要使处于离子状态的各种原材料尽可能均匀地混合在一起，不然的话即使各种原材料都处于离子状态，但是由于相互之间并未接触也不可能发生化学反应啊。

米勒实验的作法：

如何使参加化学反应的各种原材料尽可能多地处于离子状态：由于盛装CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等各种还原性气体的玻璃容器只有5升，而且由于玻璃瓶壁的刚性屏障作用，因此只需通过位于5升烧瓶上左右对称的两个电极持续不断地向烧瓶中释放电流即可轻易地使烧瓶内的所有气体分子悉数电离。在米勒实验中要求严格控制释放电流的大小和频率，另外还需持续不断地向烧瓶中注入水蒸气，避免玻璃材质的5升烧瓶因为温度过高而熔化。

如何使处于离子状态的各种原材料尽可能均匀地混合：由于进行化学反应的各种无机物气体全部盛装在玻璃材质的5升球形烧瓶内，因此凭借气体分子在高温电离状态下剧烈的分子布朗运动即可达到均匀混合的目的。

地球电离层真实环境：

如何使参加化学反应的各种无机物尽可能多地处于离子状态：由于米勒人为地向5升烧瓶中注入  的CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等各种还原性气体在地球大气层中浓度最高的层次全部处于地球大气层的电离层之中。而60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态（引援《搜狗百科》网站<电离层>词条），另外由于电离层的区域非常广阔，无机物气体分子凭借分子布朗运动根本无法逃离电离区域。因此断定米勒人为地向5升烧瓶中注入的CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等各种还原性气体在地球大气层中浓度最高的层次天然处于离子状态。

如何使处于离子状态的各种无机物分子尽可能均匀地混合：由于电离层距离地球表面60公里以上（引援《搜狗百科》网站<电离层>词条），因此受到的地心引力非常小，处于微重力状态。在微重力状态下，各种无机物分子能够混合在一起吗？答案是肯定的。比如说制造原子弹时提练放射性铀元素所使用的离心机能够产生巨大的离心力，所以处于离心机上的各种元素即使仅仅相差一个质子也能够区分开来。又比如河水的密度是1000KG/M³因此把足球、乒乓球、塑料瓶、石头、铁块等物体扔入河水之中，那么将会出现密度比河水大的石头、铁块等物体沉入河底，而密度比河水小的足球、乒乓球、塑料瓶等物体飘浮在河面上的情况。再比如空气的密度比河水小太多，因此处于空气中的足球、乒乓球、塑料瓶、石头、铁块等物体都沉积在空气的最底层，没有办法依靠空气的浮力将它们区分开来。由于大气层的电离层的空气密度比地壳海平面的空气密度小太多，因此断定处于电离层中的各种无机物气体分子能够自然而然地均匀混合在一起。

综合以上所述，由于在米勒实验中由米勒人为地向5升烧瓶中注入的CH₄、NH₃、N₂、H₂S、H₂等各种还原性气体在地球大气层中浓度最高的层次天然处于地球大气层的电离层之中，而且由于电离层的微重力环境使得各种无机物气体分子能够均匀混合在一起，因此断定处于电离层中的无机物气体分子能够充分进行化学反应。

关于第三个问题：如何将化学反应生成物进行收集？

题解：收集化学反应生成物的前提是将参加化学反应的原材料由离子状态转化为分子状态。方法无非有两种，其一：终止化学反应，在进行化学反应的区域收集反应生成物；其二：不改变化学反应持续进行的状态，将化学反应的原材料转移到非化学反应区域，并从中收集化学反应生成物——米勒实验和地球电离层均采用第二种方法。

米勒实验的作法：在5升烧瓶内充分进行化学反应后，从顶端的导气孔注入水蒸气迫使5升烧瓶内的气体从底部导气孔窜入冷凝器中，然后在冷凝器内收集化学反应生成物。

地球电离层真实环境：

地球自转导致地壳表面昼夜更迭的同时，也使得地球大气层的电离层的电离/冷凝交替进行的状态与昼夜更迭同步。在赤道附近的电离层的电离/冷凝交替进行的状态以一天24小时为周期；南北极附近的电离层的电离/冷凝交替进行的状态以一个月30天为周期。因此要想收集反应生成物就必须在夜间让反应生成物脱离电离层，不然当太阳再次升起时又把它们高温电离为无机物离子状态。（举一个反面例子：太阳的大气层中含有一切可能合成有机物的气体分子，虽然太阳大气层中的气体分子完全处于电离状态，但是由于不具备冷凝的条件，因此在太阳的大气层中就不可能生成任何有机物。）。

引援《搜狗百科》网站<有机物>词条（见图7）的叙述：“

物理性质

状态

固态：饱和高级脂肪酸、脂肪、TNT、萘、苯酚、葡萄糖、 果糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、醋酸(16.6℃以下)

气态：4个碳原子以下的 烷烃、 烯烃、 炔烃、甲醛、一氯甲烷

液态：油状：硝基苯、溴 乙烷、乙酸乙酯、油酸

粘稠状：乙二醇、丙三醇”

图7

由于在所有有机物分子中只有4个碳原子以下的烷烃、 烯烃、 炔烃、甲醛、一氯甲烷是气态的，其余的有机物分子全部是液态或者是固态的。而大气层中的无机物气体分子全部是气态的。因此大气层中的有机物分子不但密度明显大于周围的无机物气体分子，而且受到的地心引力也明显大于周围的无机物气体分子。这就导致大气层中的有机物分子存在向地心方向聚集的倾向。

而以下两个向地心方向的力的存在则直接导致有机物分子向地壳表面聚拢。

其一：在早晨时，当大气层高处的气体由于                           阳光照射而受热膨胀时，大气层低处的气体由于地球的遮挡仍然处于低温冷凝状态。随着地球自西向东转的过程，大气层低处气体在逐渐脱离地球的遮挡的同时也由于受到阳光照射而受热膨胀。由于处于大气层最高处的气体最先受热膨胀，处于大气层最低处的气体最后受热膨胀。这相当于整个大气层的气体都受到向地心方向的压力。

在傍晚时，同样由于地球遮挡的原因，在大气层最低处的气体最先摆脱阳光照射而冷凝，大气层最高处的气体最后摆脱阳光照射而冷凝。同样相当于整个大气层的气体都受到向地心方向的压力。  

其二：在地球绕太阳公转的过程中，处于公转轨道前方的大气层气体     相当于受到一个向地心方向的吸力。

引援《搜狗百科》网站<有机物>词条（见图8）的叙述：“和无机物相比，它们的热稳定性比较差，电解质受热容易分解。有机物的熔点较低，一般不超过400℃。有机物的极性很弱，因此大多不溶于水。”

图8

引援《搜狗百科》网站<对流层>词条中的《从地球表面至约110KM高度处的大气温度垂直结构》（见图9）一图可知：从地球海平面至中间层顶部与电离层底部相互重叠区域的整个大气层区域的温度都处于－100℃～100℃之间。    

图9

综合《搜狗百科》网站<有机物>词条与<对流层>词条中的《从地球表面至约110KM高度处的大气温度垂直结构》一图可知：整个大气层中除了电离层的温度能够使有机物分子高温碳化解体外，处于地壳表面至电离层之间的中间层、平流层、对流层的温度都无法使有机物分子碳化解体。另外由于构成地壳的水、泥土、岩石等物质的密度都明显大于有机物分子的密度，这导致有机物分子难以嵌入地壳内部而聚集在地壳表面。

 关于“有机物→原始生命”演化：

米勒并未进行与“有机物演化为原始生命”相关的实验。但是可以肯定有机物演化为原始生命的过程和无机物演化为有机物的过程在本质上是相同的。

第一个问题：如何获取进行化学反应的原材料？

前文已说明在地心引力的作用下电离层中产生的有机物分子会聚集在地壳表面。经过数十亿年的日积月累，导致地壳表面的有机物分子堆积成山，这就为有机物的进一步演化提供了充足的原材料。

第二个问题：如何使化学反应充分进行？

引援《搜狗百科》网站<有机物>词条（见图8）的叙述：“和无机物相比，它们的热稳定性比较差，电解质受热容易分解。有机物的熔点较低，一般不超过400℃。有机物的极性很弱，因此大多不溶于水。”因此将有机物由分子状态转化为离子状态就不能采用高温加热的作法，过高的温度不但无法将有机物电离，反而会使其碳化分解。

引援《搜狗百科》网站<电解>词条（见图10）的叙述：“电解（Electrolysis）是将电流通过电解质溶液或熔融态电解质，（又称电解液），在阴极和阳极上引起氧化还原反应的过程，电化学电池在外加直流电压时可发生电解过程。 电解是利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程。”

图10

采用电解的方法可以在避免有机物受热分解的情况下将有机物由分子状态转化为离子状态，但是电解必须在电解质场中进行。虽然每一个生物体就相当于一个电解质场，但是在原始生命诞生之前，地球上并无任何生物体。

云层中的云朵是地球大气层中唯一具备电解质场特性的地球物理环境。引援《搜狗百科》网站<闪电>词条（见图11、12）的叙述：“雷雨云所产生的闪电，与上面所说的弧光放电非常相似，只不过闪电是转瞬即逝，而电极之间的火花却可以长时间存在。因为在两根电极之间的高电压可以人为地维持很久，而雷雨云中的电荷经放电后很难马上补充。当聚集的电荷达到一定的数量时，在云内不同部位之间或者云与地面之间就形成了很强的电场。电场强度平均可以达到几千伏特/厘米，局部区域可以高达1万伏特/厘米。这么强的电场，足以把云内外的大气层击穿，于是在云与地面之间或者在云的不同部位之间以及不同云块之间激发出耀眼的闪光。这就是人们常说的闪电。

超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特，而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特，甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。”

图11

图12

前文已说明在地心引力的作用下电离层中产生的有机物分子会聚集在地壳表面。因此在云层的云朵中会存在数量众多的有机物分子。总之云朵不但具备电解质场特性，而且云朵之中含有大量的有机物分子。虽然相对于地表水域而言，构成云朵的水蒸气是不良导体，但是由于云朵的内部电压非常高，而且携带的电荷量非常大，因此完全能够将处于云朵之中的有机物分子电解为离子状态。另外由于云朵具备带电体普遍具有的正负极性，这就导致云朵之中业已电解的有机物离子按照“异性相吸，同性相斥”原则聚集在云朵的正负极周围。云朵的形成一般需要十天半个月，这就使得云朵中的有机物分子有充足的时间电解为离子状态然后聚集到云朵的正负极周围。相对于云朵的形成，云朵的消逝则显得异常仓促，一般电闪雷鸣、倾盆大雨弄个三、五个小时基本就烟消云散了。在云朵烟消云散之后，原先聚集在云朵正负极周围的有机物离子并未一同消逝，相反它们相互结合成一个个具备电解质场特性的有机物结合体——这就是原始生命的由来。

关于有机物怎么在云朵中发生化学反应生成原始生命，只能采用比喻的方法来说明了。比如说一个原本不具备磁性的铁块在进入一个磁场之后就可能具备磁性了，因为铁块具备磁化成为磁场的条件。又比如说一

块原先并未燃烧的木材在接触一个火把之后就可能燃烧起来了，因为木材具备燃烧的条件。再比如课堂上几十个学生在听老师讲课，有个别学生长大以后居然成为老师了。同理，因为每一个生物体都是由数量众多的有机物分子构成的，而且每一个生物体都具备电解质场的特性，因此断定有机物分子具备构成电解质场的条件，也就是说不具备电解质场特性的有机物分子在电解质场的作用下能够转化为电解质场。虽然云朵不是生物体，但是云朵具备电解质场的特性，因此断定在云朵的作用下，有机物分子能够转化为具备电解质场特性的生物体。

有人会问为什么云朵中的有机物分子电离后能够生成原始生命而实验室的烧瓶烧杯中的有机物分子又不行呢？因为云朵的电压与带电量百万倍强于往实验室的烧瓶烧杯中通电的市电电压与电量。就像一个线圈绕制的简易电磁铁虽然可以把铁屑吸附，但是在电磁铁断电会导致所吸附的铁屑脱落。但是把铁屑放在充磁机上磁化以后，即使充磁机断电，铁屑仍然会互相吸附在一起。

另外在云朵中能够生成原始生命和云朵通过打闪电释放正电荷的特性有直接关系。虽然云朵的带电量非常大，但是在没打闪电之前，云朵中的正、负电荷的总数量是保持平衡的。由于在打闪电时瞬间释放大量的正电荷，打破了云朵中的正、负电荷在数量上的平衡，导致一些带负电荷的有机物分子结合成为原始生命。这就相当于在和平年代地球上总共有60亿人口，并且男性人口和女姓人口在总数量上保持平衡，但是突然间爆发战争导致10亿或20亿男性人口突然间没了，这就使得一些女性人口搞同性恋一个道理。