科幻小說作家常常設想,基于硅的自然生命(非人工智能),考慮到碳和硅是同族化學元素,它們具有許多相似性,但為何生命(至少地球生命)選擇了碳而不是硅?這是個相當考人也相當有趣的問題,究竟是隨機的偶然,還是碳就是具有一些獨特的優(yōu)點,因此不僅在地球上,甚至在宇宙中我們都不太可能遇到基于硅發(fā)展起來的自然生命?以下觀點,不代表終極答案,只代表當前我們對這個問題的認識。
地球上所有已知的生命都是以碳元素為基礎的。碳是宇宙中第四大豐富的元素; 在我們的身體中,它占我們體重的大約18.5%。它是生物分子如:脂質, 蛋白質,碳水化合物和 核酸的重要組成部分。碳的重要性來自其豐富的化學成分。每個碳原子可以與其他原子形成四個鍵,解開構建復雜分子的無數可能性。例如,它可以形成長而穩(wěn)定的鏈 - 碳氫化合物 - 在細胞的脂質膜中發(fā)現。它還可以很容易地與氧氣的結合,釋放能量。
硅(Si)位于元素周期表中低于碳的位置。與碳一樣,它也可以同時與四個其他原子形成鍵,形成長鏈(聚合物),并與氧結合。硅和碳之間的這些化學相似性,讓許多科幻作家想象硅基生命的可能性。幾十年來,以硅為基礎的生命形式一直是科幻小說的最愛,從有意識的晶體到巖石,居住在熔巖中的生物以及分泌二氧化硅的外星人。然而,硅和碳的化學性質存在一些重要差異,這意味著我所有的想象缺乏堅實的科學基礎。
雖然硅可以形成鏈,但它們不像碳鏈那樣穩(wěn)定;
硅也不會共享碳的能力,碳能和氧結合并輕易分開。正是這個循環(huán),塑造了地球生命。
在呼吸過程中碳化合物釋放出能量時,它會被氧化,廢物是二氧化碳,這是一種易排泄的氣體。當硅化合物經歷相同的過程時,固體二氧化硅作為副產物生成,這會帶來大量麻煩。
碳的復雜化學過程非常有利于地球環(huán)境下的生命。但是,這并不意味著在不同的行星環(huán)境下,硅基生命形式是絕不可能的。從理論上講,遙遠的行星可能具有偏向于硅化學而不是碳化學的環(huán)境條件。例如,硅鍵在高溫下比碳穩(wěn)定得多。也許基于硅的生命能出現在一個異常高溫的行星上?
如果硅基生命真的存在,我們能發(fā)現它們嗎,能意識到它們是生命嗎?先不要希望遇到硅基智能生命,我們能迅速識別或意識到我們遇到了簡單硅基生命形式嗎?
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