漂浮的王国 张湘栋5110109030 证明外星生命的存在，一直是众多科学家及全人类梦寐以求的事情。 人类为此做了巨大的努力，从探测器登陆火星，到开普勒太空望远 镜，人类始终在不懈的探寻地外生命的痕迹，然而收获颇微。现在， 我们又听到了另一种呼声，即我们不能以地球的标准来衡量一切， 外星生命也许超乎我们的想象。 金星是离地球最近的行星，以地球的标准，金星的环境恶略到了极 点，科学家早已对它失去兴趣。这也是为什么我们国家研制“萤火 一号”而不是“启明一号”，颇有一种“舍近求远”的味道，这也 是世界各国的偏好。然而，有少部分人认为，金星比火星更有可能 孕育生命。只不过金星生命在大气中，而不是地面上。 这可能吗？我们先来了解一下金星。金星表面温度400多摄氏度， 大气压强是地球的88倍，绝大部分是二氧化碳，有一部分氮气和少 量其它气体。“金星生命论”的鼓吹者的思路是，在金星大气的顶 端，温度只有40摄氏度，气压相当于一个标准大气压，所以会有生 命。我很佩服提出金星生命在大气中的那些科学家，但他们又拿地 球的温度和气压来证明自己的言论，这一点我个人是不太认同的。 个人认为，金星大气中很有可能有生命，但不大可能在大气顶端。 两个不同星球的生命居然会需要相同的温度与压强，这是不大合理 的。 生命可以凭空一直活在气体中吗？我们还需从地球上的那些长期飘 在地球大气中的悬浮颗粒物谈起。从经典理论出发，颗粒物密度远 大于空气，但并不会落地，这是由于颗粒物非常小，比如直径为 100nm,而氮气分子直径有0.3nm。如果一个人是一个微粒的话， 那么他可以直接看到氮气分子！而且氮气分子平均速度达500/s, 它们从各个方向撞击微粒，虽然每个方向的概率是相等的，但任一 时段，碰撞次数沿各方向的分布很难做到严格相等。当来自下方的 氮分子比上方多一个的时候，由动量守恒定律可计算出微粒获得的 速度的数量级在0.1m/s,相比之下，重力小了许多，故悬浮颗粒物 做无规则运动而非自由落体运动。 地球大气并不足以使细胞长期飘在空中，但金星就不一样了。金星 较高的温度会使气体分子运动更加剧烈，这是显而易见的，而且金 星地表重力加速度是地球的09倍。但论及更稠密的大气，一种错
漂浮的王国 张湘栋 5110109030 证明外星生命的存在，一直是众多科学家及全人类梦寐以求的事情。 人类为此做了巨大的努力，从探测器登陆火星，到开普勒太空望远 镜，人类始终在不懈的探寻地外生命的痕迹，然而收获颇微。现在， 我们又听到了另一种呼声，即我们不能以地球的标准来衡量一切， 外星生命也许超乎我们的想象。 金星是离地球最近的行星，以地球的标准，金星的环境恶略到了极 点，科学家早已对它失去兴趣。这也是为什么我们国家研制“萤火 一号”而不是“启明一号”，颇有一种“舍近求远”的味道，这也 是世界各国的偏好。然而，有少部分人认为，金星比火星更有可能 孕育生命。只不过金星生命在大气中，而不是地面上。 这可能吗？我们先来了解一下金星。金星表面温度 400 多摄氏度， 大气压强是地球的 88 倍，绝大部分是二氧化碳，有一部分氮气和少 量其它气体。“金星生命论”的鼓吹者的思路是，在金星大气的顶 端，温度只有 40 摄氏度，气压相当于一个标准大气压，所以会有生 命。我很佩服提出金星生命在大气中的那些科学家，但他们又拿地 球的温度和气压来证明自己的言论，这一点我个人是不太认同的。 个人认为，金星大气中很有可能有生命，但不大可能在大气顶端。 两个不同星球的生命居然会需要相同的温度与压强，这是不大合理 的。 生命可以凭空一直活在气体中吗？我们还需从地球上的那些长期飘 在地球大气中的悬浮颗粒物谈起。从经典理论出发，颗粒物密度远 大于空气，但并不会落地，这是由于颗粒物非常小，比如直径为 100nm，而氮气分子直径有 0.3nm。如果一个人是一个微粒的话， 那么他可以直接看到氮气分子！而且氮气分子平均速度达 500m/s， 它们从各个方向撞击微粒，虽然每个方向的概率是相等的，但任一 时段，碰撞次数沿各方向的分布很难做到严格相等。当来自下方的 氮分子比上方多一个的时候，由动量守恒定律可计算出微粒获得的 速度的数量级在 0.1m/s，相比之下，重力小了许多，故悬浮颗粒物 做无规则运动而非自由落体运动。 地球大气并不足以使细胞长期飘在空中，但金星就不一样了。金星 较高的温度会使气体分子运动更加剧烈，这是显而易见的，而且金 星地表重力加速度是地球的 0.9 倍。但论及更稠密的大气，一种错
觉很容易产生，即稠密大气中，同一时段内会有更多气体分子撞向 悬浮微粒，这会使各个方向的分布更为均匀，从而只能维系更小的 悬浮物而不是更大。但从数学角度，这种理论是站不住脚的。我们 可以用掷硬币实验来说明。实验分两组，第一组一次掷10枚硬币， 重复10次：第二组一次100枚硬币，重复10次。做完后会发现第 二组出现正面朝上次数与背面朝上次数之差普遍大于第一组，虽然 第二组的概率分布更接近各为0.5。例如，第二组出现55个正面， 45个背面的理论概率为0.048，而第一组出现10个正面，0个背面 的概率为0001。这就产生了实际意义，在相同时段内，质量相同 的微粒（假定重量也相同）在更稠密的大气中会受到更大的随机冲 击力（一定的碰撞次数在两个相反方向分布之差可以求出一个期望 值，它随总次数增大而增大，但增大的速率会越来越慢)，更不易 落地。但由于冲击力方向会更频繁地改变，所以微粒的随机运动幅 度会减小，这使生命可以较稳定地漂浮，为自主运动创造条件。 根据这些理论，我们甚至可以猜想金星生命的形态。长期飘在空中 的原始的单细胞生命会进化出一个扁而圆的形态。这样会大大增加 细胞的表面积，更大的表面积意味着更多的气体分子与之碰撞，在 质量相同的情况下，它可以更稳定地飘在大气中，避免落入地狱般 的金星地表。 相同体积下，金星单细胞生 物（上）可能比地球单细胞 (左)扁许多 扁平细胞的另一大好处就是更易进化出生存能力更强的多细胞生物。 若干扁细胞边接边排列成一层，既不会损失多少表面积，又减少了 两侧碰撞的扰动，为生命的自主运动创造了条件
觉很容易产生，即稠密大气中，同一时段内会有更多气体分子撞向 悬浮微粒，这会使各个方向的分布更为均匀，从而只能维系更小的 悬浮物而不是更大。但从数学角度，这种理论是站不住脚的。我们 可以用掷硬币实验来说明。实验分两组，第一组一次掷 10 枚硬币， 重复 10 次；第二组一次 100 枚硬币，重复 10 次。做完后会发现第 二组出现正面朝上次数与背面朝上次数之差普遍大于第一组，虽然 第二组的概率分布更接近各为 0.5。例如，第二组出现 55 个正面， 45 个背面的理论概率为 0.048，而第一组出现 10 个正面，0 个背面 的概率为 0.001。这就产生了实际意义，在相同时段内，质量相同 的微粒（假定重量也相同）在更稠密的大气中会受到更大的随机冲 击力（一定的碰撞次数在两个相反方向分布之差可以求出一个期望 值，它随总次数增大而增大，但增大的速率会越来越慢），更不易 落地。但由于冲击力方向会更频繁地改变，所以微粒的随机运动幅 度会减小，这使生命可以较稳定地漂浮，为自主运动创造条件。 根据这些理论，我们甚至可以猜想金星生命的形态。长期飘在空中 的原始的单细胞生命会进化出一个扁而圆的形态。这样会大大增加 细胞的表面积，更大的表面积意味着更多的气体分子与之碰撞，在 质量相同的情况下，它可以更稳定地飘在大气中，避免落入地狱般 的金星地表。 扁平细胞的另一大好处就是更易进化出生存能力更强的多细胞生物。 若干扁细胞边接边排列成一层，既不会损失多少表面积，又减少了 两侧碰撞的扰动，为生命的自主运动创造了条件
我想象中的原始多细 胞生物，它的细胞仍 很扁。外围有帮助该 生物运动的“鞭 毛”，可以有效地在 空气中划动。 如果金星生命要更进一步的话，多层细胞是必须的，但重力会逐渐 占据主导，此时的飞行就会消耗能量（但它们也许通过吸收CO2产 生更轻的0充满自己的身体来漂浮)。如果金星的能量与“营养物质” (金星生命利用何种代谢方式我们不得而知，但几乎不可能是靠水 和氧气)充足的话，进一步的进化才会发生。一个星球产生生命也 许很容易，但产生文明就很难了，条件必然会很苛刻。 但不管怎样，人类只要在外星找到哪怕一个细胞或另一种具有生命 特性的小玩意，其意义都将是巨大的。地外文明暂时找不到，我们 可以专找地外微生物，它们的分布必定广于传说中的小绿人。以当 今人类的技术，向金星派出携带飞艇的探测器并不难，我们应当首 先探测金星大气，释放若干飞艇到金星大气中，装备气罐收集气体 并缓慢排出，在出气口进行监测。当然了，摄像头也是必须的，万 一拍到飞虫一类的生物，岂不更妙！ 人类发现地外生命的路也许还很长，但我们的思维不能被束缚，万 不可以认为外星生命会和地球生命一样，不同的星球有不同的环境， 所孕育的生命必将千差万别
如果金星生命要更进一步的话，多层细胞是必须的，但重力会逐渐 占据主导，此时的飞行就会消耗能量（但它们也许通过吸收 CO2产 生更轻的 O2充满自己的身体来漂浮）。如果金星的能量与“营养物质” （金星生命利用何种代谢方式我们不得而知，但几乎不可能是靠水 和氧气）充足的话，进一步的进化才会发生。一个星球产生生命也 许很容易，但产生文明就很难了，条件必然会很苛刻。 但不管怎样，人类只要在外星找到哪怕一个细胞或另一种具有生命 特性的小玩意，其意义都将是巨大的。地外文明暂时找不到，我们 可以专找地外微生物，它们的分布必定广于传说中的小绿人。以当 今人类的技术，向金星派出携带飞艇的探测器并不难，我们应当首 先探测金星大气，释放若干飞艇到金星大气中，装备气罐收集气体 并缓慢排出，在出气口进行监测。当然了，摄像头也是必须的，万 一拍到飞虫一类的生物，岂不更妙！ 人类发现地外生命的路也许还很长，但我们的思维不能被束缚，万 不可以认为外星生命会和地球生命一样，不同的星球有不同的环境， 所孕育的生命必将千差万别