硅基生命是什么形式的?
硅基生命是什么形式的?
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硅基生命只是幻想而已,碳骨架的特性让生命得以产生,并在进化中产生了宇宙里99.999…%的物质,主要就是蛋白质和RNA,因此几十亿年的自然实验室已经间接否定了硅基生命的不可能,至于人造电子元件做的机器人和生命根本就不是一回事,它连一个病毒或细菌都无法比。
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许多对外星生命的探索都集中在发现与我们相似的生命迹象——液态水的可用性,或者由碳(地球上生命的基础元素)制成的复杂化合物的存在。但是如果生命可以由不同的东西构成呢?
元素周期表中有一种元素非常接近碳,有人认为这可能是生命的另一种化学基础。我们更习惯于在电脑芯片、沙子和润滑剂中找到它。硅基生命形式看起来可能是什么样的生命?
地球上的生命
地球上所有已知的生命都是基于碳元素。它是宇宙中第四丰富的元素;在我们的身体里,它约占我们质量的18.5 %。它是脂质等生物分子的重要组成部分,蛋白质碳水化合物和核酸。
碳的重要性源于其丰富的化学成分。每个碳原子可以与其他原子形成四个键,为构建复杂分子释放出无数可能性。例如,它可以形成长而稳定的链——碳氢化合物——这种链存在于细胞膜中。它也可以很容易地与氧形成和断开键,这发生在呼吸从食物中释放能量。
复杂的化学和科幻生物
在周期表中,硅刚好位于碳的下方。像碳一样,它也可以同时与其他四个原子形成键,形成长链(聚合物),并与氧结合。地球上有大量的这种元素——事实上,它是地壳中仅次于氧的第二丰富的元素。
正是硅和碳之间的这些化学相似性孕育了硅基生命的概念。在科幻小说中,它无疑被证明是生命的沃土:几十年来,硅基生命形式一直是科幻小说中的宠儿,从有知觉的晶体到岩石、熔岩生物和排泄硅块的外星人。然而,硅和碳化学之间的一些重要差异意味着我们不太可能很快被这些生物入侵。
虽然硅可以形成链,但这些链不像烃链那样稳定;硅也不具备碳容易与氧形成和解除化学键的能力。当能量在呼吸过程中从碳化合物中释放出来时,它被“氧化”,废物是二氧化碳——一种容易排泄的气体。当硅化合物经历同样的过程时,固体二氧化硅会作为副产品产生——不太容易去除,尽管排泄砖块的科幻外星人似乎有答案。
一个勇敢的新世界?
复杂的碳化学对地球条件下的生命非常有利。然而,这并不意味着硅基生命形式在不同的行星环境下是不可能的。
理论上,遥远的星球可能有利于硅化学而不是碳化学的环境条件。例如,硅键在高温下比碳稳定得多。或许硅基生命可能出现在对碳基生命来说太热的星球上。
会是什么样子?
如果硅基生命形式确实存在,我们将如何寻找它们——我们甚至能识别什么时候找到它们?寻找硅基生命肯定不容易;未来的宇航员不会跌跌撞撞地穿过岩石怪兽的足迹或硅生物的沙质排泄物。
基于硅的生命形式可能非常原始,其存在的迹象更加模糊——比如硅分子群出现在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星内部非常热、富氢、贫氧的条件可能更有利于复杂的硅化学反应。
在寻找其他星球上的生命时,也许事实会比科幻小说更奇怪。
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随着科学技术水平的不断提升,特别是近百年来,人类对生命科学、空间科学的认知水平呈现迅猛的发展之势,许许多多地外探测器和高精尖天文观测设备的投入使用,大大拓宽了我们对宇宙的观测视野和深度广度,我们不但对太阳系、银河系甚至可观测宇宙的发展和演化有了一个比较完整的认知体系,同时也对生命起源模式以及支撑生命形态形成发展的条件有了比较清晰的掌握。但是,遗憾的是,截至目前,我们还没有在地球以外发现任何生命存在的有力证据,更没有发现任何一个地外生命形式。
我们都知道,地球上的所有生命体,都是碳基生命。我们对碳基生命体的结构和发展演化的条件、路径和驱动力等方面,可以说“了然于胸”,而我们出于习惯性的思维,在探索地外生命形式时,更倾向于以碳基生命的存在条件为出发点来进行判断,毕竟我们对诸如硅基、磷基等其它理论上可以存在的生命形态,知之甚少。那么,我们目前在地球以外还没有发现其它生命形式,是否表明我们一开始的出发点就是错误的呢?
碳基生命所必需的条件
在认识硅基生命之前,有必要再对碳基生命存在所必需的条件进行一下梳理,其中最核心的因素,主要表现在以下几个方面:
一是适宜的温度区间。由于碳基生命的存在,离不开蛋白质和核酸的稳定,而这些以碳为主要组成物质之一的有机质,如果要稳定保持形态和活性,必需一定的适宜温度区间,一般这个区间是零下30到零上40摄氏度之间,超过这个区间,无论是蛋白质还是核酸,其生物活性就会大大受到抑制,达到一定程度后还会出现变性甚至分解,生命形态也就无法形成。而-30到40摄氏度的适宜区间,就需要生命体存在的星体,与恒星的距离要正好处在星系的宜居带之内。
二是要有液态水。液态水的存在,和适宜的温度区间紧密相连,其实光有适宜的温度区间还不够,必须这个星体上要有大量液态水的存在,因为无论是生命体细胞的构成、新陈代谢的过程、营养物质的传输、体温的保持和调节等等,都离不开液态水的参与。
三是稳定的大气层环境。在星体的周围,如果拥有稳定且气体浓度适宜的大气层,那么就会推动这个星体上的水分、物质的循环流动。另一方面,由于碳基生命体细胞组成物质中,除了碳之外,氧元素也是重要的组成物质之一,所以大气层中最好有一定浓度的氧气,从而直接为好氧生物、间接为厌氧生物提供新陈代谢和生长发育所必需的物质条件。当然,浓度适宜的大气层,还可以有效减少地外天体对该星体的撞击频次,绝大部分的小行星或者彗星,在进入大气层之后,由于与大气层的剧烈摩擦而“燃烧”殆尽。
四是稳定的磁场环境。星体拥有稳定的磁场环境,可以最大限度地阻挡来自恒星高能粒子的冲击,使这些高能粒子在到达星体表面之前,大部分部反弹或者引导到星体的两个磁极附近,从而有效降低高能粒子对地表生命体组成中有机物质的冲击,达到保护生命体的目的。
硅基生命到底是什么东东?
地球上的碳基生命形式,是以有机物质为基本组成,这些有机物质中以碳和氧为核心元素。由于碳元素拥有4个化学键,可以和其它元素组成稳定的大分子长链结构,继而形成生命体所必需的蛋白质、核酸、脂类、糖类等生命单元。
硅元素和碳元素具有一定的相似性,也拥有4个化学键,那么在理论上也就可以与氢元素形成硅烷、与氧形成二氧化硅以及硅酸盐、与氧和碳等物质形成硅酮等等。如果在高温环境下,硅与氧元素聚合形成硅酮,则具备形成硅基生命体的“骨架”条件,继而聚合成大分子的硅基生命形式。
据有关科学研究机构推测,如果存在硅基生命,那么它们的存在形式可能是一些能够自由活动的晶体,由类似玻璃纤维组织在一起,全身透明,可以在高温高压环境中生存。那么,为何在很多富硅的星球上,我们没有探测出硅基生命形态存在的证据呢?
硅基生命的“先天性缺陷”
虽然硅基生命在理论上可以存在,但是与碳基生命相比,无论是组成结构还是生理代谢等方面,都存在着不可避免的先天性缺陷,比如:
无法形成太长的大分子链。以硅元素为核心的聚合物质,比如硅烷硅,其中的硅原子数量最高只能到8个,而且结构还非常不稳定,化学键非常容易断裂。同时硅元素之间的化学键、硅元素与氧元素之间的化学键,在遇到O-H或者N-H等氢键给体的物质时(比如水、氨气等),也非常容易断裂。这种情况,极大限制了硅基体聚合成更大分子的可能性。
代谢途径受到很大地抑制。碳基生命体中的水、二氧化碳等物质,具有很强的流动性,可以很好地参与机体的新陈代谢,而且代谢途径畅通,效率非常高。由于硅基体害怕水,不能用水作用为营养物质传输和新陈代谢的媒介。另外,硅元素如果参与代谢,那么代谢的产生大多数都是固态,比如二氧化硅,那么如果将这些固态的代谢产物快速排出体外,也是一个很难回避和处理的问题,除非硅基生命所生活的环境温度高于二氧化硅的熔点、同时硅基体本身组成物质的熔点还要高于环境温度,显然这样的条件非常苛刻。
能量的贮存和利用也是一个大问题。碳基生命能够利用酶来控制机体内碳水化合物的合成以及能量的释放,这些酶通常具有左旋或者右旋的特性,这也造就了有机分子可以具备不同类型的形状,继而碳基生命体的外观千差万别,形成了丰富的生物多样性。但是,像硅烷类物质及其衍生物的稳定性较低,形成不了具备左旋或者右旋特征的化合物,也就失去了可以控制和调节新陈代谢、控制能量贮存和利用的联动反应机制,因此不能进行高效的复杂生理活动。
硅基生命形态的两种“设想”
一种是生活在高温的星体表面,环境温度高于二氧化硅的熔点,身体组成物质的熔点要高于环境温度,“有机体”中硅链原子数量等于或者低于8个,是名副其实的短链小个体。或者硅基生命体本身就是以液态或者气态形式存在的。
另一种是生命体的机体组成不是以硅和氧为骨架,而是硅和氟为主体,机体参与新陈代谢的重要物质是氟、四氟化硅,这样就解决了硅基物质怕水、代谢产物为固态的矛盾,因为氟气本身和氧气都具有很强的氧化性、四氟化硅为气态便于高效排出体外。那么,在硅、氟含量都较高的星体上,或许存在着这种形态非常单一、且个体不大的固态生命形式。
但是,从总体上看,宇宙中硅基生命存在所需的条件还是相当苛刻的,从现有认知体系来看,宇宙中存在硅基生命的可能性非常低(但我们不能说完全没有,毕竟我们的探测技术以及科学技术水平仍然有很大的局限性)。不过我们应该看到,除了硅之外,像磷、硼这两种元素,无论是它们与氢形成氢化物的能力、还是自身化学键的连接能力和稳定性,都要明显强于硅,说不定在将来,磷基生命、硼基生命或许要比硅基生命更早地被我们发现呢。
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何为“硅基生命”?是玻璃人?还是石头人?亦或是“擎天柱”?
一想到所谓的“硅基生命”,很多人可能就会联想到与我们地球生命完全不同的形态,比如类似与“变形金刚”之类的生命体。之所以会有如此的想法,其实主要还是由于“硅”在人们心目中形态基本上都是砂子、石头、玻璃、类金属的形态,包括我们每时每刻都在使用的各类芯片,主要成分其实也是“硅”。
这就导致很多人会把“硅基生命”想象得非常科幻,很多科幻电影中也都会提到类似的“硅基生命”,从地球生命形态的角度来看,“变形金刚”完全没有存在的可能性,但如果以“硅基生命”的逻辑去分析,其确实有了那么一点点的可能性。
“碳基生命”与“硅基生命”的雷同与差异。
元素周期表中有118个元素,为什么人们如此钟情于“硅元素”呢?
在元素周期中,碳元素排在6号,硅元素排在14号,硅元素正好住在碳元素的“楼下”。
碳原子有四个共价键,可以形成一个稳定的结构,硅原子同样也是四个共价键,两者有着一定的相似性。
总体来说,硅元素确实在很大程度上与碳元素有着一定的相似性,但其实两者本质上的区别还是非常巨大的。
地球生命全部为“碳基生命”,同时地球上也存在大量的硅元素,为什么没有诞生“硅基生命”呢?
我们生活的地球上,“硅”元素要远远多于“碳元素”,为什么最终所有的生命体都是由碳元素组成的呢?这当然要归功于碳元素的稳定性及不易分解性了。但其实这也在另一个层面上说明“硅基生命”本身是存在一定的“弱项”的,这也可能就是为什么地球上没有诞生“硅基生命”的一个核心原因。
当然,我们现在所探讨“硅基生命”存在可能性小的结论主要还是在地球范畴内的一个认知,如果在宇宙中的其它星球上,可能存在较高的稳定,那种情况下“碳基生命”基本就没有了生存空间,在硅元素的抗高温能力是非常强的,理论上也是可能创造出我们目前所无法理解的“生命机构”的。
以上个人意见仅供参考。
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问题:硅基生命是什么形式的?
硅基生命只是一种猜想中的存在。
一直以来,人类对地外文明的想象总喜欢用地球生物来套,所以通俗地把地外文明叫“外星人”。我一直对这种叫法不以为然,认为对于地外生命或文明称之为“地外文明”或“地外文明体”更贴切。
如果“外星人”的称谓包含地外文明体的一切形式,当然也无可非议,但问题是更多的瓜友们在这种称呼下,总会把地外文明体想象成人的样子,有手有脚有嘴巴眼睛和鼻孔;或者想象成地球其他生物的样子,比如一只毛毛虫或一只蟑螂的样子。除此之外,就没有其他的信箱空间了。
但实际上宇宙环境千差万别,生命或文明的孕育进化的条件可能完全不一样,因此如果真的有外星文明存在的话,它们的存在形态和感知感觉功能很可能就会完全与我们地球生物不一样,甚至不一定是碳基生命,这其中就有硅基生命一说。
如果真有硅基生命,其外形就不会和地球任何生命相似。
地球上生命都是以碳元素为主的有机体,有植物、动物、微生物之分。动物是碳基生命的高级形态,感知感觉功能主要依靠“看、听、闻、触”等方式,因此就进化出了眼睛、耳朵、鼻孔、皮肤等器官,且需要行动和进食,就同时进化出了手足和嘴巴等。
硅基生命则由硅元素为根基组成的生命形态,不一定需要碳基生命所依赖的氧、水和适宜温度,因此其能量补充形式以及感知感觉方式肯定会与碳基生命完全不一样,它们就不需要鼻孔和嘴巴用于呼吸进食,也不需要眼睛看东西和耳朵听东西,行动的方式也可能完全与人类不一样,因此为什么要长得像人类或者像一只蟑螂的样子呢?
那么硅基生命有可能会是什么样子呢?时空通讯觉得怎么想象都有可能,一棵树、一根铁丝、一泡屎的样子都有可能,但更可能的是符合宇宙万有引力规律和利用宇宙普遍存在的感知感觉工具。
根据这个前提,我对硅基生命形态的描述是:
圆球状是宇宙中普遍存在,因为圆球是克服和平衡引力的最基本形状;电磁波是宇宙中信息传递的基本工具,无处不在。
这样硅基生命就很可能是一个圆球状,采用的感知感觉工具是电磁波。圆球在运动中可以减轻摩擦力的阻碍,因此我么地球的所有车轮都是圆的。硅基生命是圆球状,可以很迅速地“滚”到任何地方,所以对硅基生命说“滚”绝不是贬义词,而是一个中性常用词。
硅基生命感知感觉方式一定是娴熟地使用电磁波,它们无须眼睛和耳朵,也无需具有触觉的皮肤。但会在圆球躯体上留几个发射和接受装置的口子,这些口子可以隐蔽在坚硬的外壳下,需要时就会打开遮盖发射或接受。
硅基生命坚硬的外壳有点像地球贝类的外壳,但跟坚硬和耐碰撞耐磨损,为了便于跨越一些沟壑和障碍物,躯体里会隐藏着一些支架,就像我们的手脚,需要时会从壳中伸出,撑起自身,远眺或跨越障碍。
由于不需要进食,因此外壳上没有嘴之类的口子,但也有诸如电脑电源接口之类可以随时打开的小口,需要补充能量时会伸出能量插销或张开口子接受插销插入,就像手机等机器充电。当然,也有可能以更换能量块的方式补充能量。
而在其球体硬壳外围,布满了磁场,外界一点轻微的扰动他都能够感知,比我们的皮肤灵敏很多,一切的感知感觉都会以光速传输到球体中心的“大脑”(处理器),迅速合成图像并作出应对。
(特别说明:所有配图并不能代表硅基生命形象,网络上无法找到理想配图)
硅基文明的社会存在方式。
硅基文明的存在形态决定其社会存在方式要比碳基文明简单很多,它们完全不需要像人类这样坐在一起来商讨事情,也无须召开什么远程视频会议,它们的信息交流就像互联网,所有的电脑都是连在一起的,它们在任何地方都可以接收到同类的任何信息,如果需要,它们就会形成一个整体,共同面对任何问题。
因此它们完全无须像人类一样老叫唤着团结合作,却常常尔虞我诈相互残杀。它们本来就是一个共同体,资源共享命运共存,它们只有整体意识而没有个体意识,说穿了,它们就是机器。它们没有寿命限制,只有复制、更新或部件更换,因此它们可以在深空中永远存在,由此它们的科技水平已不是人类可比,早就超越了所谓的二级文明。
通过这些描述,瓜友们似乎看出了一点端倪,这些硅基生命的存在形态不就是机器人吗?是的,我认为的硅基文明与机器人文明并没有大的区别,这类文明社会很简单,没有个体的利益,只有整体的利益,是一个完全理性的社会,没有感情,也没有尔虞我诈。
问题是硅基文明有可能存在吗?
最早提出“硅基生命”这一概念波茨坦大学天体物理学家儒略申纳,他在在1891年发表了一篇文章,探讨了硅基生命存在的可能性;他的这个观点被英国化学家詹姆斯·雷诺兹接受,1893年,雷诺兹在一次演讲中指出,以硅化合物为基础的生命可以在高温中生存。
过了30年,著名的英国遗传学家霍尔丹又对这个问题产生了浓厚兴趣,他指出,在行星深处可能发现半融化状态的硅酸盐生命,铁元素的氧化作用可以为这种生命提供能量。我觉得这种生命的样子可能和熔岩差不多。
自从儒略申纳提出硅基生命概念以来,130年过去了,人类并没有发现硅基生命的存在,宇宙中到底有没有硅基生命一直存在争议。去年8月份,网络上流传一个叫王三虎的人,声称发现了硅基生命,印证了霍尔丹的说法。
此类文章配了几张像螺壳化石标本的图样,说王三虎经过研究,认为这就是硅基生命,里面有消化系统,“胃部”内容物含铁元素高达28.79%,排泄物含有大量石英粉末,其中的铁元素含量为20.77%。(见上图)
文章没有说明这个所谓“硅基生命”样本从哪里得来,从文章介绍此人为“国内知名陨石收藏家、陨石收藏与研究文化推广者”的身份来看,似有诱导读者往陨石来源猜想之嫌,且所有文章都是千篇一律,错别字都一样的复制转载,没有任何另外的研究数据。
如果真是陨石上得来的这种“硅基生命”,那将是何等重大的突破啊!要知道全球相关科学家用现代科学装备,搜寻地外文明至少已经百余年了,至今一无所获,这样的重大发现怎么可能只是一个这样的人来发布,且没有任何旁证呢?由此我可以断定这完全就是一个噱头,为了某种商业利益欺骗读者的扯淡。
科学实验表明硅基生命存在的可能性很低。
现代科学研究证明,硅形成生命的表现并不符合预期,迄今所有的实验都是失败的。得到的试验结果证明:硅的连接力很差,与别的原子数可以得到很高的羟类相比,硅烷硅数只能到8,且极不稳定;硅烷及其衍生物热稳定性能差;硅-氢键和硅-硅键容易被各类资质容积完全破坏,也就是说水、氨等溶剂不能作为硅基生命的载体。
因此,迄今为止,全球所有科学家没有在地球上,也没有在地外发现任何硅基生命的踪迹。但这并不能完全排除宇宙中存在硅基生命的可能,而且除此之外还有可能存在更多的生命存在形态,这一点是许多科幻作家们丰富想象力的来源。
科幻文学的重要代表人物之一艾萨克·阿西莫夫,就曾经提出过地外生命可能存在着6种形态,即:以氟化硅酮为介质的氟化硅酮生物;以硫为介质的氟化硫生物;以水为介质的核酸/蛋白质(以氧为基础的)生物;以氨为介质的核酸/蛋白质(以氮为基础的)生物;以甲烷为介质的类脂化合物生物;以氢为介质的类脂化合物生物。
这里面的第一项就是硅基生命,第三项为我们地球的碳基生命,第四、五项是土卫六可能存在的生命形态。世界之大无奇不有,这些生命形态今后会被人类发现吗?我的倾向是很难,因为宇宙太大了,人类太渺小了,人类的视野还只能看到宇宙中一粒灰尘这么大,怎么可能穷尽宇宙的一切呢?
从另一个方面说,宇宙生命或者文明形态很可能完全出乎我们的想象,其感知感觉方式很可能我们无法知晓,从而无法沟通。相逢何必曾相识,或许即使面对面也会错过可能是宇宙文明之间的常态。
因此人类很可能永远也无法发现地外文明。即便如此,也不能否认地外文明或文明的存在,同样也无法否认是否地外有硅基生命或文明的存在。
对硅基文明还有另外一种解释。
这种解释就是任何文明的高级形态都需要经历硅基文明这个阶段,包括人类文明。这就是前面所说的机器人时代。未来人类为了获得更长的寿命,甚至是永生,必然要走向脱离肉体的存在形态,最初的形态是人机结合,就是将人的意识与机器躯体结合起来。
这种算不算硅基生命呢?一些严谨的科学家们认为这与原来研究的硅基生命相去甚远,但还是有不少人把这种存在形态理解为硅基文明时代,因为人工智能的芯片主要成分就是硅。随着这种人机结合的不断发展,机器的程序化高效率逻辑思维,无私无bug的思维方式,将逐步战胜人类落后的意识形态思维,最终机器将取代人类,文明将进化到更高一级的机器时代。
这将是一切文明最终的归宿,也是文明能够在宇宙深空翱翔的必要条件和必然结果。因此,我认为,如果把这种文明叫做硅基文明的话,这种文明一定是高于现阶段人类文明的,我们的未来将被硅基文明所取代。
就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。
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