物质地图

状态：粗糙的工作票 - 我大声思考。投机性，可能包含错误，误解和遗漏;非常感到深思熟虑，知情的意见。适用于一般科学好奇的受众，不需要详细的详细专家背景。

有时称，物理学正在接近其“一切理论”的结束 - 因为我们了解了对宇宙中粒子和力量的基本规则。这就像断言那个计算机科学在1936年结束了图灵机，计算＆＃39;关于一切的理论“。当然，那个＆＃39;没有发生什么。而是，图灵机的发明开设了一个新的创意边界，从而实现了新想法的非凡划分。

科学今天正在经历类似令人兴奋的过渡。直到最近人类的工作原因很像我们在图灵之前计算，使用定制工具和想法的拼凑而成。但现在我们了解如何有效的基础：我们有一个梦幻般的理论，描述了基本粒子和力量，我们越来越擅长操纵物质。所以我们开始问：原则上，我们可以建立什么？不仅仅是在实际意义上，恰好在手头的工具，但在根本意义上：物理法律允许的是什么？

当然，这意味着整个问题世界：有可能有什么品质？我们可以为计算和公司进行哪些来计算？我们可以发明新的高级抽象和设计原则，类似于像约翰麦卡锡和艾伦凯为计算的人？当我们控制物质以及控制计算机屏幕上的像素时，打开哪些设计空间？什么美好的新设计理念是可能的？

我们日常经验中的大部分事情是由三个颗粒构建的：质子，电子和中子。这些可以用来建立一个惊人的不同东西阵列：钻石;人类;星系;黑洞; iPhone。拥有足够好的镊子和很多耐心，您可以重新组装一种人类陷入可比质量的自行车;反之亦然。

所以，我们还可以从质子，电子和中子建立什么* *马丁·里斯指出，我们的人类倾向于从事粒子致盲症，往往认为我们认为是“普通问题”就是重要的。实际上，我从事这样一个盲文在超出上面的“我们理解如何运作的基本原则”的情况下。但是，根据我们目前怀疑暗物质，所谓的“普通物质”实际上可能是相当不寻常的，但例外而不是规则。尽管如此，在没有对暗物质的良好理解的情况下，我将继续参与粒子致力解，并在这篇文章中限制自己对普通问题。实际上，我将进一步进一步并将讨论（主要）限制为质子，电子和中子。 ？

我们似乎有可能建立一个惊人的东西，甚至可以识别今天的东西，甚至可以想到今天的东西，更少的建设。

考虑一千万年前，地球缺席了意识的思想，除了相当原始的形式。可能有形式的物质可能与我们今天熟悉的东西不同，因为意识来自岩石* *某些人不相信意识是重要的财产。存在有限的感官是合理的：当然，物质是一个基板，并且意识的方面可以与该基板的细节无关，在类似于算法与其运行的计算机的存在而类似的那种基板的细节。尽管如此，我不认为有很多严重的理由怀疑意识是普通问题出现的财产。

探索“我们可以建立什么？”的一种方法问题是看看不同的物质地图。可能是最着名的这样的地图是周期性表，显示所有不同类型的原子，这些原子都构成了我们周围世界上的大部分事情。但是有很多其他的物质地图。在那里的系统发育树，这表明了不同类型的生活之间的关系。所有蛋白质的不同阶段的不同类型的星星的不同类型的恒星的地图，我们发现了。还有很多。

在这些笔记中，我们＆＃39; ll通过几个这样的物质地图进行野生动物园。我们赢得了＆＃39; t太深了，进入任何个人地图 - 我讨论的一切都可能（通常是）PHD论文的主题，甚至是整个领域。相反，我们＆＃39;重新看起来迅速看出我们探索问题的不同方式。目的是辨别一些可以帮助我们以生成方式探索的一般原则。

当我开始写这些笔记时，我有一个异想天开的问题：我们有一个，统一的地图我们可以用来了解所有物质吗？我希望尝试让这样一个统一的地图会给我一些洞察力的问题“原则上可以建立什么？”而且，正如我写下的音符，我玩弄了多种制作统一地图的方式。最终，我意识到这件事过于富裕，富有了一个真正良好的统一地图。什么＆＃39;更多，甚至要做一个通过的工作这些笔记需要更长的百倍！尽管如此，我发现尝试刺激。因此，在注释结束时，我展示了一个图表，该图封装了在这些笔记中开发的许多探索的想法。它＆＃39;非常不完整，但希望有趣和生成。

物理学家John Wheeler一旦指导研究的有用原则：“在任何领域，找到最奇怪的事情并探索它”。关于地图的一件好事是他们建议奇怪的事情。即使地图本身熟悉，如周期性表，这也是如此。我们可以问自己：定期表中最奇怪的“地方”在哪里？然后挑战自己探索这些地方。

定期表中最奇怪的地方的一个候选人是最近发现的化学元素Oganesson。它＆＃39;是最严重的已知元素，原子序数为118.它突出显示下面，右下方的红色圆圈* *由于用户“双锐”和“offnfopt”而调整的图像适应图像。维基百科：

Oganesson于2002年发现，由Yuri Oganessian的一支由Yuri Oganessian队在1895年被HansPeterJørgenJulius·克慕伦队预测之后。它是通过使用钙离子轰击加利福尼亚原子的目标，非常高。只有少数几个Oganesson原子被观察到 - 大约半个人，其中一些观察结果被视为未经证实的观察结果。

我们肯定会对Oganesson肯定会很多，观察到太快的原子腐烂了，以获得太多的oganesson所做的事情。尽管如此，已经完成了密集的理论研究，并进行了一些令人惊讶的预测。 Oganesson位于周期表的最终栏中，这些当然是“惰性气体”，高反应性气体，如氦气和氩气。

至少，那个＆＃39;我们在高中化学中学到的故事。事实上，Oganesson对这些期望困扰着这些期望。理论计算表明Oganesson可能是标准温度和压力的固体半导体，而不是气体。此外，与其他惰性气体* *克林顿S. NASH，原子和分子特性为元素112,114和118（2005）的不同，它可能是显着的反应性。注意，另一个惰性气体至少有点反应（二钠Helide，任何人？） - Wikipedia＆＃39;讨论是一个良好的开始 - 但是oganesson预计将是Moreso的显着显着。

为什么惰性气体是非反应气体的标准的论点 - GIST是理解电子轨道壳结构，每个电子的数量，以及为什么全壳特别稳定并导致非反应性元件。你从Oganesson中学到的是那些依据的一些原则可以＆＃39; t是合适的。我必须承认，我已经通过标准参数如何破坏（超越了上述纸张）的详细信息，＆＃39;尽管如此，它＆＃39是非常有用的，在我的脑海中有一点旗帜说关于电子轨道和惰性气体的标准论点实际上是一些元素的。该论点通常呈现为基于普遍原则，但事实上，这些原则不是普遍的。

因此，探索Oganesson的一个好处是它即使只是通过通知您对这种理解的限制，它即使只是通过通知您的理解，它还改善了您对物质的理解。它戳你：周期性表的形状是因为潜在的原则所做的形状。如果这些原则分解，是否应该改变周期表的形状？这反过来又表明了一个不同的问题，一个关于人类心理学和理解，而不是自然的原则：可视化元素的最佳方式是什么？比标准定期表有更好的方法吗？只要有趣，让我向您展示Wikipedia的快照＆＃39;替代定期表的页面：

我有一个生物学家朋友，劳拉德明，他指出了她称之为生物飞轮* *劳拉德明，排序是新的显微镜（2018）。顺便提一下，在“生物飞轮”上寻找“生物飞轮”，在合成生物学中，在不同类型的飞轮上产生这种刺激的文章。飞轮这样的飞轮。随着我们在生物学中变得更好，我们发现了越来越多的生物过程 - 各种令人惊异的蛋白质和其他分子纳米载体* *沿着微管沿着微管散步的动脉的动画。由维基百科用户“JZP706”：

当我们发现这样的机器时，并开始了解它的原理，而又将成为人类的一部分＆＃39;用于制作更多发现的工具包。它＆＃39;一种自发或飞轮产生更多的进展。在这里＆＃39;在deming＆＃39; s文章中引用：

如果您在20世纪的下半年期间查看生物学中最重要的技术，它们都是由生物学本身所发现的工具驱动的。生物学家不仅仅是寻找新的东西 - 他们正在从生物试剂中制作新工具。 PCR（除了1600s热力学的加热器/冷却器外，驱动PCR的一切都是自身的DNA或DNA制成的东西），DNA测序（通过合成测序 - 我们使用摄像机/电气检测/ CMOS芯片作为输出，但是劫持细胞使DNA蛋白质仍然在技术的心脏上留下的方式），克隆（我们用DNA制成的蛋白质切割DNA，将DNA粘成细菌，因此生物可以为我们提供更多的副本），基因编辑（CRISPR显然是由DNA和RNA附着的RNA），ELISA（需要检测荧光 - 光学的能力 - 并加工信号，但抗体位于该原则的核心），亲和层析（液相色谱可以使用物理原则空间障碍或收费，但是那些可以追溯到1800年代 - 抗体和克隆已经彻底改变了这种技术），FACS使用Western印迹的相同的电荷原理，但随着添加抗体。

......如果你在20世纪初问一个物理学家，我们如何弄清楚DNA的复杂，纠结的结构，他可能会说用显微镜看它。测序已成为新显微镜。我们更容易交叉链接，片段和序列一个完整的基因组，以弄清楚它的三维结构，而不是我们通过查看它来弄清楚。我们曾经依靠光子和电子反弹生物样本，告诉我们那里发生了什么。现在我们正在直接询问生物学 - 我们恢复的信息往往通过一种自然的生物试剂如DNA。然后我们使用由DNA本身制成的电动机进行序列！

在Covid-19的SARS-COV-2疫苗的开发中可以看到许多该生物飞轮的许多例子。在这里历史上，历史上，通常通过递送他们保护的病毒的灭活片段来开发疫苗。人类免疫系统学会识别和破坏这些碎片，这提供了对潜在疾病的保护。但SAR-COV-2的信使RNA（mRNA）疫苗使用不同的方法。它们只递送灭活病毒，他们只是在体内递送mRNA，然后依赖于人体细胞使用体内mRNA制造疾病的尖峰蛋白特征。在某种意义上，它们＆＃39;重新使用人体内的机器来消除疫苗制造过程中的一个复杂步骤。这极大地简化了疫苗的设计和制造。

通过科学有类似的Flywheels，他们推动了很多发现。探索周期表的一个美德是它＆＃39;是这种飞轮的另一个例子。当您探索您解锁新物质和新的理解：发现铀的发现有助于导致钚;这有助于导致胆汁;这有助于导致加利福尼亚州;这在发现Oganesson的发现中发挥了作用。它＆＃39;探索和发现的飞轮：

它也许有点太诙谐，但我认为那里的人们至少是一颗真相，在说出这些科学的大部分是关于发现这些飞轮的真理，这是一种飞轮飞翔。

让＆＃39;返回我们正在探索的地图，周期性表。询问的另一个好问题是：“我们可以延长地图吗？”甚至进一步走去：“即使我们扩展它，也有没有在地图上的东西？”

我将主要关注第二个问题。第一个问题当然是一个很大的问题。有很多人致力于制作新的元素，以及许多令人兴奋的问题。周期表的最终限制是什么？原子序数是否有一些上限？在这个问题上有分歧：根据维基百科的说法，有些建议在元素编号128,137,146,155和173处结束。

它可能听起来很奇怪，我们有这样的分歧。事实上，它＆＃39; s部分反映了我们由原子的意思的一些灵活性。在某种意义上，它重要的是，原子是一个合理稳定的束缚系统。但稳定性是一个学位的问题：甚至铀等元素甚至是不稳定的，腐烂进入其他物质，如钍。实际上，如果质子衰变发生，那么在某种意义上，所有原子都不稳定。

因此，关于可能数量的元素的分歧部分取决于您需要一个系统的稳定性，以获得符合原子的稳定性。如果在远期在远期，我会感到惊讶，我们可以将远远超过173个质子在一起进入核尺寸的区域;我可以想到的唯一原则限制是费米压。但是，这种伪原子赢得了＆＃39; t通常是非常稳定的（尽管也许我们可以找到稳定的稳定它们的方式）！

关于我们地图（周期性表）的事情呢？我们可以完全摆脱周期性表吗？

当然，我们可以。实际上，取决于您在宇宙中的下落，原子实际上可能是相对罕见的（或不稳定的）物质。

例如，阳光通常被描述为由氢和氦组成，具有痕量的其他元素。靠近太阳表面的真实，这是在约6,000个开尔文的温度。但是，当你向内到来，太阳越来越热，最终上升到数百万的开尔文。增加温度撕裂氢分子，甚至氢原子相隔 - 它们电离，这意味着单电子与单个质子分开。所以在阳光的核心内部，它不再是真正的氢原子，而是一个巨大的质子和电子海洋，在很大程度上没有彼此（加上大量电离氦气）。在核心中，它不会说太阳由原子制成。

当然，我们可以变得更加异落。在一个中子之星内，你赢得了大多数情况，你找到了任何原子（尽管表面附近有一些电离原子）。中子星由超迹象的塌陷形成 - 如此巨大地，引力力将电子挤入核中，它们与质子合并形成中子。而且你最终有一个令人难以置信的中子海和其他，潜在的异国情调，颗粒* *中子恒星可能不仅仅含有一个中子海，而且也是其他陌生人的物质状态。这里可以在这里找到刺激的讨论。 - 一升中子星的大量大约达到数十亿吨。如果你以某种方式住在中子明星内，你就不会在原子方面思考。相反，你需要用中子制成的图案。我想知道它是否可以以稳定的方式做到这一点* *天文学家弗兰克德雷克显然提出了1973年访谈的核“化学”（我没有读，并且没有读取，并没有找到在线）。罗伯特前锋，这个想法后来被罗伯特进入科幻小说“龙＆＃39; s鸡蛋”。较少的投机性地，我们可以把它带走它实际上是一个省级观点，一种原子的盲文主义，将原子视为典型的原子，“物质的基本成分”在成长时被教导。

到目前为止，我们一直专注于大自然中的物质类型，如中子恒星。但我们可以转过身来，并提出有关设计的问题：我们原则上可以稳定哪些物质配置？换句话说，而不是寻找天然存在的物质，让＆＃39; s问这个问题：物理学法律使我们能够设计什么类型的物质？在这个设计师＆＃39;＆＃39;我们询问如何工程师现实如何适合您想要的东西。并且重点是“工程师”的重点是“你想要的”。因为事实证明，弄清楚有可能需要巨大的想象力。

这个设计的观点与物质的自然主义观点非常不同，在那里你不断探索发生的事情，以相对较小的干预措施。这个设计的观点导致非常深刻的问题：

原则上，我们可以稳定哪些物质模式？任何手段都不能稳定哪些模式？

原则上是可能的什么样的物质和田地？我们怎样才能创建它们？什么样的模式是不可能的？

我们是否可以发明重要的新设计抽象？在某种意义上，原子（或太阳内部的等离子体或我们细胞内的核糖体）的概念是自然提供的设计抽象。我们可以自己找到新的吗？

即使是一个非常简单的问题，如“我们可以创造的静态电磁场的模式？”实际上是一个非常棒的问题。然后：我们可以构建一个通用设备来创建该字段吗？我们可以向其他类型的物品和领域提出类似的问题。

许多非设计者认为设计相对不重要。在Twitter上，经验丰富的程序员和经理在软件领域中的设计进行了以下评论：

老实说，我很难以严重的一整个工作来迎接“设计师”的想法。就像你放出按钮和文字？那＆＃39;它吗？

现在，这意味着（视觉）设计是“铺设出来的按钮和文本”？似乎有点像声称莎士比亚只是以特别良好选择的方式铺设字母表的字母。有一些意义的是那个＆＃39;真的。但是，与莎士比亚和伟大的写作一样设计，是发现强大的高阶理念。那些想法

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