生命和非生命：结构尺度

前期学习量子力学时写过，物理学找到大统一理论就是将相对论与量子力学统一起来。相对论主要是引力相互作用产生的，量子力学将

      1、 强相互作用（通过胶子传递，作用于原子核内部质子和中子） ；

        2、电磁相互作用（通过光子，作用于分子间作用力、化学键和各种宏观力）；

        3、弱相互作用（通过W+,W-,和Z0玻色子，作用于原子核内部）统一起来；

要将这4种基本相互作用统一起来就是万物理论，目前存在的候选理论之一是弦理论。“万物是由原子组成，具有波粒二象性”。很高兴通过这门课将之前看的一些物理学书籍涉及的知识联系起来。

        这四种相互作用按照强弱顺序依次为：强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用。

接下来我告诉你生命是如何形成的：

首先，强相互作用和弱相互作用将原子核内部统一起来（质子和中子等）形成原子，原子和原子直接通过电磁相互作用（包括：化学键、分子间作用力，其实宏观力也是电磁相互作用）形成分子。这里面分子需要特别强调一下，原子及其化合物通过电磁相互作用形成23种氨基酸之后，它仍然是属于非生命的。氨基酸通过共价键组合成一纬线性结构（例如：蛋白质和DNA，无生物活性，它属于生物大分子是构建生命的基本单元，是生命与非生命的区别），然后一纬线性结构通过氢键形成Alpha螺旋和Beta折叠这种二维结构（这个过程解决了定向性），然后在通过氢键形成三位结构（这个时候形成了柔韧性），最后还是通过氢键和范德华力形成四维结构（这个时候才完全涌现出了生命智慧）。

这里需要说明一些概念：

在化学键中分为强键和弱键，强键如共价键，弱键如氢键，范德华力（氢键比共价键小100倍，范德华力比氢键小10倍，我们平时石墨笔书写的时候就是断开了范德华力）。

化学键（chemical bond）是纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。 离子键、共价键、金属键各自有不同的成因，离子键是通过原子间电子转移，形成正负离子，由静电作用形成的。共价键的成因较为复杂，路易斯理论认为，共价键是通过原子间共用一对或多对电子形成的，其他的解释还有价键理论，价层电子互斥理论，分子轨道理论和杂化轨道理论等。金属键是一种改性的共价键，它是由多个原子共用一些自由流动的电子形成的。

参考：混沌大学胡霁老师课程。