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地球上生命的起源假設(shè)是來自化學(xué)前驅(qū)物質(zhì)(precursors)──例如胺基酸(amino acid)；那些化學(xué)物質(zhì)一起反應(yīng)、形成自我組織(self-organizing)的實體，逆轉(zhuǎn)了從系統(tǒng)汲取能量的“熵(entropy)”正常路徑，直到其死亡；科學(xué)家稱之為“平衡態(tài)(equilibrium state)”。而現(xiàn)在研究人員已經(jīng)開始嘗試在實驗室利用碳奈米管，展現(xiàn)這種自我組裝的逆轉(zhuǎn)熵偽有機體(pseudo-organism)。

“為了有機會能發(fā)展一些類生物樣式(pattern)，我們需要能從其平衡態(tài)轉(zhuǎn)變很大的系統(tǒng)；此外該系統(tǒng)要包含許多可以自組裝(self-assemble) 的組成區(qū)塊(building blocks)，或是很高的自由度。”美國伊利諾大學(xué)香檳校區(qū)(University of Illinois at Urbana-Champaign)教授Alexey Bezryadin表示，這樣的系統(tǒng)會隨著時間，自然發(fā)展出一些有秩序的樣式，以增加熱力自由能(thermodynamic free energy)的消耗，最大化熵的制造。

Bezryadin指出，這種耗散(dissipating)樣式可能與生物類似，因為它們可以發(fā)展成更復(fù)雜的樣式，尋找并轉(zhuǎn)換可用的能源成為熱；而且那些樣式也被視為具備某種程度的“智慧”，因為它們可以適應(yīng)環(huán)境，確保消耗所有的可用供應(yīng)能量，以及在每秒產(chǎn)生盡可能多的熵。

樣本在45秒、90秒與1,500秒的連續(xù)拍攝，描繪奈米管鏈的形成

為了說明，Bezryadin舉例表示，如果未來有足夠的技術(shù)，人類可能會在太陽的周圍布建一個戴森球(Dyson sphere)，如此才能最大化地擷取能量。Bezryadin與他的同事，包括同校教授Alfred Hubler與博士后研究員Andrey Belkin，已經(jīng)建立了一個實驗系統(tǒng)來測試他們的概念。

首先是結(jié)合一個高電壓源(V)來驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的固定電阻(Rs)，他們以連續(xù)建構(gòu)了內(nèi)含懸浮碳奈米管、裝滿流體的容器，具備電阻Rf；而電路中的電流就是I=V/(Rs+Rf)。他們在這個實驗設(shè)定中觀察到的現(xiàn)象，是自組裝的碳奈米管云狀物，讓流體變得更容易導(dǎo)電。

隨著系統(tǒng)的發(fā)展，增加的自組裝導(dǎo)致越來越多的有秩序的碳奈米管組成樣式，也讓溶液的導(dǎo)電程度更高，因此降低了流體的整體阻抗(Rf)，提高了電流(I)；最終穿過固定電阻的電壓降，會等于穿過流體的電壓降。Bezryadin表示：“我們重要的發(fā)現(xiàn)是系統(tǒng)的演進會導(dǎo)致功率(P)的增加，以及當(dāng)P到達最大可能程度，增加的速度會急遽減緩，也就是Pmax=U*(U/2Rs)；當(dāng)流體阻抗與標(biāo)準(zhǔn)電阻值匹配，會產(chǎn)生最大化的熵。”

可能從該類系統(tǒng)所產(chǎn)生的某種形式合成生物，其條件牽涉演進或自組裝，以達到盡可能最大化的熵生產(chǎn)；Bezryadin解釋，一般的程序可能是：系統(tǒng)受驅(qū)動遠(yuǎn)離平衡態(tài)(在實驗中是被施加強電壓)，而且具備大量的組成區(qū)塊(例如實驗中是有很多可自由移動的碳奈米管)，就像在自然界中各種元素有很多自我組織的原子。

燒杯中正在發(fā)展的類生物樣式，研究人員形容為正在長出“手臂”的“昆蟲” 

“因此合成生物或許與能夠最有效生產(chǎn)熵的自組裝樣式有關(guān)，”Bezryadin表示，為了有所進展，相關(guān)科學(xué)研究應(yīng)該集中在能精確地以儀器量測熵生產(chǎn)率的系統(tǒng)，以及能自我組織、盡可能達到最大量熵生產(chǎn)的系統(tǒng)：“能確實量測熵的生產(chǎn)輛，就像我們在實驗中做到的，可在建立合成生物樣本的研究方面提供一個重要的標(biāo)準(zhǔn)。”

接下來研究人員計劃打造類似的自組織系統(tǒng)，不過是能展現(xiàn)其他生命體的共同特性，例如繁殖以及復(fù)制。Bezryadin 表示：“我認(rèn)為復(fù)制的原理能在與我們類似的系統(tǒng)中測試，但尺寸規(guī)模要較大，其設(shè)計也要能支援許多耗散樣式，或是許多獨立或半獨立的碳奈米管云狀物。”

他們打算進行一項實驗，其中一個奈米管云狀物的演進能觸發(fā)更大量其他云狀物的形成，看那是否類似生物繁衍后代。“我們將試著產(chǎn)生這種云狀物，如果它們開始繁殖，就觀察他們是否彼此足夠相似。”Bezryadin指出，它們應(yīng)該展開繁殖的理由是，它們是依循熵生產(chǎn)量最大化熵的原則，如果耗散樣式繁殖，它們就能讓熵的生產(chǎn)更快，因為每個樣式會對消耗自由能量、生產(chǎn)熵做出貢獻。

Hubler則補充指出，如果實驗成功，他將嘗試把結(jié)果整合至他與美國國防部高等研究計劃署(DRAPA)合作進行的自組織人工智慧研究中，因為研究人員相信，生命的演化以及智慧的演化是分不開的。點選此連結(jié)另開YouTube視訊，可看到研究人員的碳奈米管自組織實驗。