地球为啥只选择碳基生命，而不是硅基生命呢？
上期我们说到寻找外星生命，提到什么是「生命」时，留下了一个问题尾巴——
为什么地球生命非得是碳基生命，而不是非碳基生命呢？
外星生命有可能是硅基生命吗？
宇宙中到底有没有非碳基生命？
本期我们就来啃啃这块硬骨头。
先说说，大自然为什么让地球生命自然选择碳基生命？
大家知道，自从化学尤其是分子生物学快速发展以来，科学家们发现：地球上所有生命形态和物种，无外乎都是由25种化学元素构成的。
一个典型的生物细胞比如人体细胞的总质量当中，有96%是由氧（65%）、碳（18%）、氢（10%）、氮（3%）这4种主要元素构成的，其余的则是由少量其他元素构成的，比如说钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等等。
有人马上会问，人体总质量不是氧元素占了大部分吗？高达65%！我们不是以氧为基础的生命形态吗？为什么我们不叫氧基生命，而叫碳基生命呢？
是这样的，包括人类在内的所有地球生命，活体细胞中多数的氧元素，其实是以水的形式存在的，含在水分子H2O里了。
然而，对细胞结构和功能起关键作用的，却是另外一种元素——这就是碳。所以呢，我们说地球生命都是以碳元素为基础的，于是就叫碳基生命Carbon-Based Life。
▲碳元素符号、原子序数、元素名、原子质量
最关键的问题来了，为啥生命选择的是碳元素，而不是其他元素呢？
要想回答这个问题，我们就得进入粒子尺度下，看看碳元素的特点。凡是学过点化学的都知道，分子中的原子，都是通过化学键相互连接在一起的。
什么？忘了啥是化学键啦？化学键，就是一种粒子间的吸引力，让原子、分子透过这种吸引力，组成——我们宏观尺度下看得见的物质。
▲化学键的三维模型
文科生不妨把化学键想象成每一种元素的手臂。有了这种手和胳膊——化学键，原子之间就可以手拉手，勾勾搭搭混迹天涯了。
不同元素拥有手臂的数量也不同。像氢原子只有一只手臂，这就意味着一次只能跟另一个原子手拉手。像氧原子就有两只手臂，意味着同时能跟两个原子勾勾搭搭。
像碳原子竟有四只手臂，这就意味着：它最多可以同时跟4个原子勾勾搭搭。这就有意思了，想想看每个碳原子都有四只手，如果相互连接一起，上下左右前后，手拉手成三维结构，就会创造出千差万别的各种碳骨架——这就成了各种各样有机化合物的基础。
▲碳Ｃ、氢Ｈ、氧O在水water、乙烯ethylene、乙炔acetylene之间的化学键关系。
科学家把这种含碳的分子统称为有机分子，从最简单的有机分子（碳氢化合物甲烷），一直到复杂多样的高分子有机物（DNA分子），这就为碳基生命的形成，提供了丰富的物质基础。
就像搭建乐高积木一样，大自然通过神奇的碳元素，搭建出丰富多彩的碳基生命。
——这一过程就是壮丽的地球生命演化史，也是大自然本身自然选择生命形态的唯一路径。也是迄今为止人类已知的唯一路径。
有人可能会问：碳原子不过区区四只手，比碳原子手多的原子，不是更能演绎出千奇百怪的分子结构吗？千手观音，不是更精彩嘛？！
问题是，粒子尺度下的三维世界，并非手臂越多就越好。越重的元素虽然手臂越多，复杂度是足够了，但稳定性却远远不行。化学世界，拼的不是量，而是巧。
要知道，碳元素是所有元素中化合物种类最多的，目前已知的纯有机化合物就有近1000万种，但这还只是理论上存在化合物世界的冰山一角而已。
▲碳的同素异形体结构：钻石（a）、石墨（b）、蓝丝黛尔石、富勒烯（C60（d）、C540（e）、C70（f））无定形碳（g）、碳纳米管（h）
再看看，碳元素的异形（学名叫同素异形体）：从极软的石墨，到极硬的钻石，都是碳元素的百变造型。
再看看，碳元素的丰度（丰富程度），在地球地壳上排名第15位，在宇宙中排名更靠前，竟然排在第四。所以毫不夸张地说，碳是地球生命的基石，是碳基生命的化学根本。
▲硅元素符号、原子序数、元素名、原子质量
此处，一定有人会跳出来质疑：要是论元素丰度，硅元素可比碳元素丰富多了，在地球地壳上，硅是碳的1000倍！硅基文明早晚会替代碳基文明，占领地球世界，甚至统治全宇宙的！
对于这种深陷科幻思维，搞不清科幻世界与真实世界区别的人，我恰恰要反问：既然硅元素丰度如此高，像地球这种固态岩质行星在宇宙更是数不清，那为啥还没有演化出硅基生命呢？大自然为何不青睐硅元素——诞生硅基生命（Silicon-Based Life），而是自然选择碳元素——演化出碳基生命？
针对这种论智商的问题，我还是自问自答吧。
▲艺术家笔下的外星生物——硅基生物。
假设我们充当一把大自然的角色，硬要扶持硅元素当家作主，成为硅基生命的主人，世界将会咋样？
①回到微观尺度下，先说说除了碳元素外，地球天然存在的92种元素王国里，只有硅元素跟碳元素一样，拥有四只手——能够同时形成4个化学键，但硅元素这四只手天生不给力，明显没有碳元素四只手臂，粗壮有力。
所以呢，以硅元素为基础的复杂分子很容易断裂，以至于脆弱到——没法形成活体细胞结构的程度。虽说平时勾勾搭搭也有点感情，一旦有点风吹草动，甩手散伙，那是必然。
②硅元素另一个缺陷就是，通常只能伸出一只手臂，不能同时伸出双臂，给其他原子一个温暖的熊抱。这种形不成双键的化学关系，自然人缘不够好，能够参与的化学反应就很少，大多数趴体都不带它玩。
结果可想而知，不仅找不到女票，就连男票也找不到，更别提什么繁衍下一代了。硅基生命还能延续？
③人家碳元素就跟大白似的，不仅人缘好，而且百变真身。上天入地，去哪儿都行！气态变成二氧化碳，固态变成干冰。
相反，再瞧瞧硅元素，港台地区叫矽，最常见的模样就是二氧化硅，纯度高点的叫石英、水晶，不纯的都是些呆头呆脑的石头嘛。
能从石头缝里蹦出来，创世以来，唯有孙猴儿一个孤例。你还指望能有什么样的硅基生命？
▲艺术家绘制的由硅基生命统治的行星
说了这么多硅元素的硬伤，恐怕有人要说我是个碳基沙文主义者。
还可能有人搬出鼎鼎有名的科学家卡尔·萨根——对此颇有微词的观点来：「碳基生命唯一论、中心论，很可能大大限制了人类对外星生命的探索和想象。」
甚至，有人会搬出一门名叫「假定型生物化学」Hypothetical types of biochemistry的学科，而且附上——瞧瞧，这可是正经八百的科学家正在严肃研究的课题呀！看你还敢无视！
这门学科主要是指，替代现有碳基生命为中心的生物化学理论，提出若干种生物化学形式和生命形态，比如硅基生命、氨基生命、硼基生命等。
▲根据假定型生物化学理论，艺术家绘制出的含有氨基生命的行星外表。
作为一种理论甚至称其为科学理论，我当然双手赞同，这是学术自由的基本准则嘛。只要有能力有条件搞就好了。
说不准，万一搞成了呢！免得被那篇来自美国国家研究委员会NRC的报告——不幸言中咋办？那份报告称：「没有什么会比这更悲催的了……在太空探索中人类遇到了外星生命，却认不出来它们！」
我当然也不想看到这种结果。但我要强调的是，理论就是理论，凡是未被实证的理论都还只是理论，不能进入科学认知体系之内，更不能拿来当作科学四处说事。
▲艺术家绘制的外星生物——硅基生物。
就算科学家在以科研态度、科学思维建构出来的一套科学理论，也只能算作是理论——一种未经验证的假说而已，当然进不了科学殿堂。
总之一句话，碳基生命是人类科学认知体系当中唯一的生命形态。
而其他硅基生命、氨基生命等，目前只是一种假说。
至于科幻、玄幻、宗教、迷信层面所说的那些生命形式，在各自地盘穿越、飞舞，对我来说都无所谓——只要别硬掺乎到科普里就行。
▲艺术构想出来的外星人——硅基生物
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今日搜狐热点NASA称太空中可能存在硅基生命体，寿命上万岁
NASA称太空中可能存在硅基生命体，寿命上万岁
地球是一个有着大量生物的星球，但是地球上的所有生物都属于碳基生命体，就是以碳元素为有机物质基础的生物。这是因为构成碳基生物的氨基酸中，连接氨基与羧基的是碳元素，所以称作碳基生物。地球上已知的生物大多数是碳基生物，包括人类在内都是以碳和水为基础为基础的生命体。
但是在些科学家认为在宇宙中的某些地方，或许会有另外一种生命体，这种生命体以硅元素为基础，被称为硅基生命体。
最早提出硅基生命概念的是儒略申纳尔，他是一位天体物理学家，1891年，他在一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，这个概念被英国化学家詹姆士ㄠ默生雷诺兹所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。后来英国遗传学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹又提出在一个行星的深处（比如地球）可能发现基于半融化状态硅酸盐的生命，而铁元素的氧化作用则向它们提供能量。也有科学家认为，在宇宙中特定环境下的星球上，可能有完全以固态为基础的硅基生命体，它们就像会动的石头人。
为什么硅元素有可能形成生命体呢？首先硅元素在宇宙中分布广泛，再就是它和碳元素的许多基本性质都相似，在元素周期表中，硅就在碳的下方，正如同碳能和四个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐也是碳酸盐的类似物，三氯硅烷(HSiCl3)则是三氯甲烷(CHCl3)的类似物，因此硅元素和碳元素有太多的相似之处。而且两种元素都能组成长链，或聚合物，比如碳-氧链能形成聚缩醛，它经常用于合成纤维，而用硅和氧搭成骨架则产生聚合硅酮，所以有些科学家认为，既然碳元素能形成生命体，硅元素为什么不能呢？
因此自从人们发现硅元素的众多特性之后，就发现它是一种作为碳替代物构成生命体的很有前途的元素，且有可能出现一些特异的生命形态，如以类似硅酮的物质构成。而且科学家认为硅基动物很可能看起来象是些会活动的晶体，这种生物体的结构件可能是被类似玻璃纤维的丝线串在一起，中间连接以张肌件以形成灵活、精巧或者透明的结构。
但是硅元素和碳元素的特性还是有些不同的，这也造成了硅基生命的存在的可能性受到许多缺陷的威胁，首先是硅基生命如何呼吸？当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时，会形成二氧化碳气体，这是种很容易从生物体中移除的废弃物质。但是硅的氧化会形成固体，因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格，使得每个硅原子都被四个氧原子包围，而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的，处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程带来很大挑战。但是，也许硅基生命不需要有呼吸作用呢？
可能有的人会问了，既然是生命体，怎么能不呼吸呢？要知道硅和碳是不一样的，硅可以吸收光能，它或能以光子为食，或以电子为食，就像太阳能电池板，它本身就含有很多的硅元素，如单晶硅等。
虽然人类还没有发现硅基生命，但是一些科幻小说家却畅想了它们的存在，在斯坦利·维斯鲍姆的科幻小说《火星奥德赛》中，硅基生命体能活100万岁，每十分钟会沉淀下一块硅石，时间长了它就把自己覆盖进去，当它被盖住，就又移动到一个新的地方重新开始。
但是另一种情况对人类来说很可怕，就是科学家还没有在宇宙中发现硅基生命的时候，人类已经把它们造出来了，有这么邪乎吗？其实很简单，你现在手里拿的手机，奋斗事业的男人，精力消耗过渡，晚上激情表现不给力，科学调节关键部位硬度长度， 来这个薇：gnnn 后跟数字77）用的电脑等等只要有芯片的东西，那都是用硅做成的，科技在不断向前发展，终有一天，科学家很可能会赋予这些人工智能产品以意识，而当手机、电脑、机器人这类以硅基芯片为基础的智能物品有了自我意识的时候。
那么毫无疑问，它们已经是一种生命体了，它们一旦出现，就是一种比人类更高级的生命体，因为他们不需要像动物一样进食，也不需要像生物一样呼吸，它们可以像植物一样从太阳的光子中获取能量，也可以从电能中获取能量，而且它们没有血肉之躯，完全是金属躯壳，如果以人类为敌的话，人类完全不是它们的对手，好莱坞科幻大片的演绎或将真实出现，但结局却不会再让人类觉得圆满，届时人类或将有被淘汰的可能。生命的自组织，论硅基生命（变形金刚）是否会出现
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|个人分类:|系统分类:|关键词:自组织 生命 硅基 碳基
一、塞伯坦星球上，“硅基生命”生生不息，斗争不已遥远的塞伯坦星球位于半人马座阿尔法星轨道附近，它是一个和土星体积近似的巨大金属行星，由多种不同属性的金属矿石组成，主要成分就是金属硅。数亿年的生命进化形成了强大的机械生命体，可以使自己身体在机器人形态和各种变形形态之间相互转换，被称为“变形金刚”，也是“硅基生命”的一种形式。数百万年来，星球的生命体形成了两个主要派别——博派（汽车人）和狂派（霸天虎），并且相互交恶，争夺塞伯坦的统治权和残存能量。二、硅基生命真的会出现吗？当然，以上都是科幻小说里的故事背景，那么硅基生命真的会出现吗？19世纪末，德国波茨坦大学天体物理学家儒略·申纳尔就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，他大概是提及硅基生命的第一个人。金属硅在宇宙中分布广泛，并且在元素周期表中，它就在碳的下方，与碳元素的许多基本性质都相似。举例而言，正如同碳能和四个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐是碳酸盐的类似物，三氯硅烷(HSiCl3)则是三氯甲烷(CHCl3)的类似物，以此类推。而且，两种元素都能组成长链，或聚合物，例如碳－氧链形成聚缩醛，经常用于合成纤维，而用硅和氧搭成骨架则产生聚合硅酮。因此，金属硅似乎真是一种作为碳替代物构成生命体的很有前途的元素，变形金刚在理论上也是可能存在的。三、碳基生命是如何发生的，它的未来是什么？我们把视线重新拉回来，关注下我们的自然，碳基的世界。地球上已知的生物大多数是碳基生命，包括人类在内都是以碳和水为基础。那么碳基生命又是如何产生的？是通过什么机制实现了从单纯的物理世界到原始生命？是通过什么机制实现了从原核生物演化到复杂的多细胞生物？“我们从何处来”，神话、宗教、科学都在尝试解答这个问题。自组织理论提出，生命有序的组织可以通过一个“自组织”的过程从无序和混沌中“自发地”产生出来。自组织理论就是研究系统如何自动地从无序走向有序，由低级有序走向高级有序的理论，包括耗散结构论、协同论、突变论、混沌理论等等。从原核生物到多细胞生物，从微生物到植物、动物，从人到社会，都可以用自组织理论去解释。“我们向何处去”，在自组织理论的启发下，超级计算机会不会自发地演变成人工智能？各种类型的人机对接会不会加快碳基生命与硅基的融合，会不会最终演变成硅基的生命？我们拭目以待。最后，给大家推荐三部科幻电影，《超体》、《超验骇客》、《机械姬》,超多的宗教彩蛋等你去发现。
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