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从某些生物与地质现象出发对地球演化及物理学机制的探讨

已有 920 次阅读 2022-8-2 15:18 |个人分类:漫谈宇宙论|系统分类:科研笔记

按:笔者对本文核心内容的思考最早开始于二十多年前,两个多月前在与一位哈佛博士毕业的老同学聊天的过程中无意间说起了这些事情,后重新梳理了这些思路写成此文,欢迎读者们做严肃的学术性交流探讨和批评指正。


任何物理学规律、物理学机制的提炼,首先来自于对于自然现象的观察和测量,其次才是在数学模型和逻辑模型的构建与推导中得到一些简洁但又深刻的定量化规律。但任何数学方式的物理学模型、物理学规律都必须得到实证的检验和实测的检验,且在逻辑上要自洽严谨,这样才能认为该理论和该模型是基本科学可靠的。不论是牛顿力学、电磁理论、量子力学、相对论,还是进化论、基因理论等等,莫不如此。

也就是说,从自然世界的真实现象出发,来反推物理机制,随后再把反推出来或猜测出来的物理机制、物理模型,放到对自然现象的观测中去进行实证检验和逻辑检验,最后,将上述过程尽可能反复多次地进行循环校验与完善,以求在逻辑和实证两个方面双重自洽与完备,这样才是正确的方法论和正确的科学思维模式。

总的来说,人类的知识体系(包括物理学知识在内的科学知识体系)发展到现在已经非常庞杂,绝大多数知识体系(尤其是自然科学类的知识体系)都已经得到了非常精确、非常系统的验证和检验。但是,即使是在自然科学领域,可能仍然存在有一些自然现象目前还解释得不够充分,或者说,有些自然现象可能还存在一些非常深刻的物理学启示需要去挖掘,甚至可能有些自然现象中所蕴涵的启示并没有得到足够的重视和足够的运用。比如,有以下两个现象,我们认为是值得去进行更加广泛的深思的。第一个问题是有关恐龙世界的问题,第二个问题是有关地球板块学说的问题(这两个问题之间是有关联的)。

关于第一个问题,即恐龙世界尤其是巨型恐龙化石所蕴涵的物理机制启示的问题,我们认为有这样一个现象非常值得深思,即:现今地球上最大的动物-蓝鲸生活在海洋里,但蓝鲸最大体重也就一两百吨的量级,而且只要搁浅就很容易立即导致死亡,而在恐龙时代,有些种类的巨型陆地恐龙居然体重也能够达到上百吨的量级。那么,从生物物理学和生物力学的角度来说,该如何去解释如此巨大的陆地动物的生存与繁衍呢?因为即使是现代的工程机械,若达到近百吨的重量,同时又是‘有胳膊有腿’的工程机械,这种类型的钢铁机械若设计不好或操作不当都很容易出故障。而有胳膊有腿有脖子的血肉之躯,要达到上百吨的重量级,在其生活的过程中是极其容易出现各种问题的。现在地球上的最大陆生动物非洲的大象体重也就十吨左右,已经是动作相对很笨拙的了。而上百吨重的陆地恐龙,要从小长到大,以及要逃脱捕食者,要获得足够的食物等等,就必须要有足够的灵敏度、足够快的运动速度、足够大的觅食活动范围(巨型恐龙总不能一直呆在一个非常小的环境里等着吃新长出来的植物吧?当时的气候再温暖湿润,面积过于狭小的生态环境系统的生物质产率应该也无法供养如此巨大的植食性恐龙)、足够高强度的抗冲击力、足够大的骨骼支撑力和足够大的肌肉控制力才能够支撑这类恐龙存活下来,否则的话,这类巨型恐龙稍有不慎就容易受伤死亡,比如:只要摔一跤可能就无法康复,或是只要趴下去了可能就站不起来,或是虽然站起来了却蹲不下去或不敢蹲下去。也就是说,如果地球的重力加速度从远古到现在一直都是保持不变的或基本保持不变的,那么,若把一个100多吨重的陆地恐龙放到现在的地球上,从生物力学的角度来说,它可能是无法生存的。即使没有捕食者,从其自身行动的角度来说都是几乎无法生存的,而若还有捕食者,就更是容易被捕食者吃光。当然,同样类似的问题是,霸王龙等恐龙时代的巨型捕食者,体重动辄超过十吨,这种体量的肉食动物要养活自己,必须要有非常敏捷的速度才能追上猎物,要有非常强大的运动能力,以及非常强大的抗摔打、抗碰撞的能力,因此,如此巨大的食肉动物,若放到现今的地球上,在生物力学机制上似乎同样是难以解释的。

也许,最有可能的解释方向是:莫非侏罗纪时代地球的重力加速度比现在要小不少?如果这是一个唯一可行的解释方案的话,那么如果侏罗纪时代地球的重力加速度真的比现在的地球要小不少的话,又会是什么原因导致那时的地球比现在的地球要小不少呢?如果把电子、原子、分子等基础物质层面的基础物理机制认定为是永恒不变的,那么是否唯一可以考虑可变的因素是否是地球质量的变化呢?也就是说,在最近几亿年的时间范围内,地球质量是否可以是有比较大的变动的?甚至这种变动是否是有一个比较稳定的、长期的和缓慢变化的规律呢?更进一步地,在这个方面有以下几个可能的机制需要考虑:一个是地球是否可以通过捕获陨石等物质,使得地球的质量得到不断增加?但是,这个猜测虽然有一定的道理,却难以解释如果地球的质量真的是在恐龙时代到现在有百分之几十甚至成倍的增长的话,那么,地表所增加的这些质量,应该会导致恐龙化石被这些在地表大量新增的物质所覆盖因此难以被发现。也许有人会说,地表所捕获的陨石之类的物质可以源源不断地通过地质运动输入到地球内部啊?但是,这种机制从目前的地质学知识和逻辑分析的角度来看似乎并不够充分,因为虽然的确有板块运动会导致地球部分区域的地表物质被输入到地壳内部,但这种作用仅仅发生在发生了板块碰撞的区域(且是局部区域),无法把其他区域的地表所捕获的宇宙物质(这个才占大部分质量)也注入到地壳内部。

或许,有另外的一个解释方向值得考虑,那就是:是否地球内部是在不断地通过某种机制在新增物质的呢?这种新增物质的机制,大体可能有以下两种可能:

第一种可能是:从宇宙空间(包括太阳辐射和其他宇宙辐射)照向地表的各类光子,在地表通过各类物理或生物的转化机制(包括光合作用等),而不断地进行从能量到质量的转化,从而使得地表的物质质量不断增加,随后通过某种机制将这些新增物质输入到地球内部了呢?但是,这种机制不论是否精确可靠,不论其量级如何,同样解释不了上文所提到的那个问题,即:这种在地表大量新增的物质质量会严重覆盖包括恐龙化石在内的侏罗纪时代的化石,导致数亿年后侏罗纪时代的化石难以被找到。

第二种听起来疯狂,但却不能被简单排除的可能是:是否存在某种光子吸收或是光孤子纠缠扭结式的物理机制,使得到达地球的宇宙射线(包括太阳辐射)中的某些波段的光波可以在地球内部的某些区域被吸收后转化为静态的物质质量呢?更为详细地,是否到达地球的太阳辐射和宇宙射线中的某些波段的光子可以穿透到地球内部并在地球内部的某些特定的环境条件和特定的物理场条件下被纠缠扭结为基本粒子呢?并且,是否是由于这种机制的长期且稳定的存在,使得地球内部不断新生物质了呢?进而,是否是由于地球内部不断新生了物质,从而不断增加了地球内部的压力,最终导致地球以极其缓慢但持续不断的方式增大了,并在这种由内而外的增大的过程中产生了板块破裂、板块运动和压力过大导致穿孔即火山喷发等等地质现象的呢?(这种方式可以导致大部分地区是不断破裂分离的,当然也会有少数地区是板块互相挤压碰撞的)

顺着上述猜测式的问题推理,显然就涉及到地球的板块运动理论的问题了。现有的主流地球板块构造学说,认为远古地球曾经是一个完整的古大陆,是合并在一起的,但是,从逻辑的角度来说,这个理论存在一个严重的问题,那就是:地球表面海洋的全部海水(包括陆地淡水)加起来,其实只占地球很小比例的质量,因此,凭什么我们非要以海平面为基准来评估整个地球几十亿年的地质历史呢?凭什么海平面可以认为是相对非常稳定的而地球的各大板块却一直是以海平面为基准来进行漂浮式移动的呢?事实上,考古学早已证明,即使是世界最高屋脊的青藏高原甚至喜马拉雅山等地方,都存在大量的海底生物化石,也就是说以前这些高耸的陆地都曾经是在海洋底部的(更包括许多陆地的岩芯钻探和地质考古等都表明当地曾经是古海洋),因此似乎同样没有充分的理由去认为地球现在的海平面之上的地表就是远古的地表,更没有理由去认定必须以现在的海平面为基准去看待整个的地球板块结构的历史,因为这是与在许多陆地包括青藏高原上都有大量的海底生物化石这种证据相矛盾的。

 

最后,把本文的思维逻辑脉络重新再概述一下:首先,如果我们认定远古时期的恐龙遗骸形成化石之后,其体积和质量是基本固定不变的,尤其是其尺寸是固定不变的,同时,如果我们认定有关分子、原子、电子以及更加宏观的生物力学等方面的普遍规律和物理学常数等是固定不变的,那么,现有的物理学和生物力学等方面的知识体系似乎无法解释为何上百吨的恐龙能够在地球表面的陆地上长期生存繁衍,也难以解释十吨以上的肉食恐龙能够普遍活跃在地球的陆地表面。因此,一个相对可行的解释方向是,是否可以认为地球的重力加速度是有长时间尺度且稳定的变化的?而如果必须接受地球的重力加速度是有长时间且稳定的增长变化的话,那么是否意味着地球的质量是有长时间尺度且稳定的变化规律的?是否在最近几亿年里(从侏罗纪到现在)地球的质量有从小到大的稳定增长的过程呢?如果可以接受地球的质量在最近几亿年里有不断增长的现象这一假设的话,那么接下来需要探讨的是,可能存在什么样的机制导致地球的质量不断增加了呢?是否可以考虑在物理机制层面存在某种光孤子纠缠扭结式的机制,使得到达地球的太阳辐射或宇宙射线中的某些波段的光子可以穿透到地球内部并在地球内部的某些特定的环境条件和特定的物理场条件下被纠缠扭结为基本粒子呢?是否是由于这种机制的长期且稳定的存在,使得地球内部不断新生物质了呢?进而,是否是由于地球内部不断新生了物质,从而不断增加了地球内部的压力,最终导致地球以极其缓慢但持续不断的方式增大了,并在这种由内而外的增大的过程中产生了板块破裂、板块运动和压力过大导致穿孔即火山喷发等等地质现象的呢?(这种方式可以导致大部分地区是不断破裂分离的,当然也会有少数地区是板块互相挤压碰撞的)

最后,上述的这些粗看起来似乎有些疯狂的假设推理,是否在逻辑和实证上可以比较好地解释某些陆地恐龙为何可以达到极其巨大的体型程度,以及,这种假设推理是否在逻辑和实证上可以更好地解释地球的板块构造和板块运动现象呢?




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