作為碳基生命的人類如此脆弱,那矽基生命才是超級文明的未來嗎?

天空之城 2020/09/25 檢舉 我要评论

地球上的人和其它生命都是由核糖核酸、蛋白質等有機物構成的,而有機物的基礎就是碳,所以地球上的生命也被叫做碳基生命。之所以叫碳基生命,是因為碳元素是構築生命體基本零件時最基礎的材料。其實,碳基生命的機體中的碳元素含量並不是最高的。

俄國化學家門捷列夫發明元素週期表之後,據此預見了一些新的元素,大大加快了人類尋找化學元素的腳步。目前人類已經發現了118種元素。根據元素週期律,元素週期表上相鄰的元素往往具有相似的性質。

碳元素是元素週期表上第六號元素,而矽元素與碳屬於同族元素,並且是同族之間最相鄰的,與碳元素具有某些相似的化學性質。比如,氫和碳能夠生成甲烷(甲烷是一種最簡單的有機化合物),而氫和矽能夠生成矽烷;此外,碳酸鹽和矽酸鹽的性質也十分相似。

科學家們據此猜想,既然宇宙中能夠誕生碳基生命,那麼宇宙中同樣有可能誕生矽基生命。著名科普作家、科幻小說家阿西莫夫就提出了六種可能的生命形態,其中便有矽基生命。這個概念最早誕生於1896年,是德國科學家儒略申納提出的。

上圖為矽基生命想像圖。

事實上,並非所有元素都能夠充當化合物的基礎框架。據統計,碳是自然界中化合物質種類最多的一種元素,特別是含碳的有機化合物,它們的種類高達上千萬種,比自然界中的無機物以及其它化合物的數量要高上許多。

有機化合物的數量之所以這麼多,是因為碳原子的結合能力非常強,碳原子們可以相互結合成碳鏈或者碳環。你可以把碳原子看作其它原子的粘合劑,它能夠把氧、氫、氮、磷、硫等元素粘合起來,形成結構極其複雜的化合物,正是這種複雜性在偶然間創造了生命。

從宇宙中元素豐度分佈的整體趨勢來看,原子序數越高,元素在宇宙中的豐度就越少。自然界中的生命主要就是由元素週期表最前面的20多種元素構成的。矽元素在宇宙中的豐度也比較高,地球上滿地的沙子主要就是矽的化合物——二氧化矽。那麼,宇宙中誕生矽基生命還是有希望的。

上圖為電影《星際迷航》中想像的矽基生命可能的形態。

矽原子雖然不能像碳原子那樣直接形成碳鏈或者碳環,但是矽原子和氧原子相結合,能夠形成矽氧鏈,然後再與其它原子結合,便能形成較複雜的化合物。不過,矽原子的連接能力遠沒有碳原子那麼強大。

生命的基本特徵就是能夠進行自我複製以及新陳代謝。在地球這種壓強和溫度環境下,二氧化矽是固態的。如果宇宙中真的存在矽基生命,那麼它不會像碳基生命那樣,吸收氧氣,並釋放出二氧化碳。矽基生命在新陳代謝過程中可能排放的並不是二氧化矽,矽基生命可能並不需要氧氣。如果這種新陳代謝的過程極其緩慢,那麼矽基生命的運動速度必然很慢。

一些矽基化合物具有很高的熱穩定性,這意味著,如果宇宙中真的存在矽基生命,那麼它將能夠生活在數百攝氏度的高溫環境中。這樣的環境對於碳基生命來說是極其惡劣的,完全不能生存。

眾所周知,生命離不開水,那是因為,對於碳基化合物來說,液態水是很好的介質。要想誕生矽基生命,可能也需要液態介質,比如氟化矽酮。說不定在宇宙的某個角落裡,某顆星球上擁有氟化矽酮構成的海洋,矽基生命已經在那兒生根發芽。矽基生命實際上並不需要水,在耐寒性方面應該比碳基要強一些。

只要擁有足夠高的複雜度,就有可能在長時間的運動變化過程中碰撞出生命的火花。宇宙中是否存在矽基生命,目前不得而知。不過,也許可以通過另一種方式創造矽基生命。

你知道嗎?沙子就是製造cpu的主要原材料之一。目前半導體晶片普遍採用矽基材料,而這些半導體晶片組合起來便能構成極其複雜的電路,繼而創造出智慧型機器人。當機器人的智力高到一定程度,擁有了自由意志,便可以將其視作生命。從某種角度來說,這就是矽基生命。

不過,生命體的零件都是從原子級別開始組裝的。當科技發展到一定程度,未來也許可以從原子層面製造智慧型機器人。

綜上所述,從理論上來說,矽基生命確實比碳基生命更優秀,能夠適應極其惡劣的自然環境。不過,由於矽原子的化學性質沒有碳原子活潑,在自然界中誕生矽基生命所需要的條件必然比誕生碳基生命所需要的條件更為苛刻,存在的可能性極低。而且矽基化合物遠沒有碳基化合物豐富,宇宙中即使存在矽基生命,可能也很難進化出高級文明。

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