科普知识硅基生命与碳基生命

贺俊杰/文（原国家高科技项目总工程师）

首先我们讲一下生命的定义：

这个题目太广泛了，什么是生命？从小的方面说：活着的微生物、动物、植物都属于生命体，有生即有死；从大的方面说：星球、星系等都是有生即有死的，具有生命特征，包括宇宙的演化，只是时间的长短而已。

我们的地球从产生到现在，在我们局限的生命认知定义上讲，生命物种之多真是无法计算，不断的有新的物种产生的同时，也在不断的淘特着旧的物种。不管是动物还是人类，他们都有共同的特征，都是属于碳基生命，都是以碳元素为基础的。

当然了，这只是以地球生物定义，在科学家们寻找地外生命的过程当中，也是以碳基生命为根本，放眼整个宇宙寻找新的生命体。

但是在经过了半个多世纪搜寻无果的情况下，科学家们提出了新的观点，或许在宇宙当中的生命体并不是像人类一样是碳基生命，而是硅基生命。肯定的一点，任何星球上的生命，绝对不会像地球一样，因为地球上所有的生命都是由有机物构成的，而有机物中都含有碳元素，并以碳元素为骨架形成许多的有机大分子，如：蛋白质和DNA。所以我们地球的生物都称为碳骨架生命，也就是碳基生命。并且我们还以呼吸的方式不断地与自然界进行着碳循环。

但在整个宇宙中，我们不能局限于我们对地球的认知，在宇宙中碳不一定是构成生命的核心元素，完全有可能存在以硅为核心骨架的硅分子生命，也就是硅基生命。为什么会瞄向硅这种元素呢？

这是因为硅和碳在元素周期表中同属于一族，也就是在同一列，也就是硅在碳的紧下方。

碳元素为6个质子，原子最内层是两个电子，在外层是四个电子，硅有14个质子，有三层电子结构，分别为2、8、4。

这意味着，碳和硅的最外层电子轨道都想获得四个电子，所以它们有很多相同的化学性质。

碳能和四个氢键合形成甲烷(CH4)，硅也可以键合形成硅烷(SiH4)；还有硅酸盐和碳酸盐是相似的化合物；而且硅的聚合物也能形成长链，可以含有氧原子形成有机硅的化合物。

例如：硅氧烷，我们经常用它来合成纤维，因此有人认为硅基生命是一些可以活动的晶体，这种生命可能是由透明纤维丝连接在一起的。那么这种生物有可能存在吗？

我们无法准确的预测硅基生命是什么样子的，但是根据地球上的一些情况表明，生命的形成需要极其复杂的化学物质，如果我们想要让成千上万个原子稳定的形成有机分子长链，碳貌似是唯一的选择。

因为碳有一些硅没有的优点。碳比硅要活泼的多，非常容易形成任意大而复杂的分子，而硅就不行，而且硅的键合能力很差，化学键之间还不稳定，也就是说由硅形成的有机分子长链的热稳定性很差，很容易断裂，并且硅-氢、硅-氧键很容易被质子溶剂（也就是含有O-H键或者N-H键的溶剂）破坏。要知道O-H键（水）和N-H键（氨）的溶剂在宇宙中十分普遍。

这样说来，如果真的存在硅基生命，它们真的很脆弱，轻轻的摔一跤化学键都可能被震断造成骨折，也就是这种生命的结构不可能很大，太大的话稳定性很差。

当然了，这完全是按照地球人的构想在设计的。其实别忘了，硅基生命在不同星球，有可能是透明的，有可能是来无影去无踪的一种生命体。这种生命体完全颠覆了碳基生命体的规律，

有人认为这种碳基生命，一个能打10个硅基生命。因为我们自身以碳为基础组成的大分子长链就比它们的键合能力稳定。如果真是这样，你连硅基生命都发现不了，怎么一个去打十个呢？

在地球上当碳被氧化时会形成二氧化碳和一氧化碳，这两种气体即使在低温下也很容易被分解。这一特性意味着碳可以成为食物链底层的任何生命的基础，比如植物。尽管二氧化碳是地球大气中的一种微量气体，但植物会过滤它来制造自己所需的食物和更多的植物。碳元素是还原性和氧化性最强的元素，以碳元素为基础的高分子有机物数不胜数，也是地球生命化学反应所产生的产物。在地球上碳基生命是主导者，但是在地球之外的环境当中，碳基生物却无法生存下来。似乎满足碳基生命存在条件的，只有地球这一类星球而已。

宇宙中很多行星上都拥有着非常强烈的宇宙射线，空气非常的稀薄，或者温度非常的高-或低，这有些条件之下，碳基生命都是无法生存下去的，对任何一个生命来说都是足以致命的。最为重要的一点是，碳基生命的活动离不开水，必须要有水和氧气才能维持正常的生命活动，两者缺一不可。

而碳基生命想要真正地走出地球，去往更遥远的外太空，必须要有厚厚的防护服保护才可以。甚至在一些环境恶劣的星球上，即使有了足够的防护措施，人类也难以踏足。如果这些生命体不是碳基生命而是硅基生命，是不是这一切的问题都迎刃而解了呢？从化学的角度来分析硅元素和碳元素虽然非常的接近，但是还是有本质上的区别的。

在没有氧气没有水高温度以上的星球上，应该是硅基生命最适合生存的环境了，硅基生命不是靠母体细胞繁殖的，应该是自身元素分裂的，没有呼吸系统，不怕宇宙射线的侵害，他们的科技发展可能远远超越了我们不知道多遥远了，也许我们的地球上早就有了硅基生命的活动了，只是他们看到我们，就像我们看到蚂蚁一般，懒得搭理你罢了。

当然了，在庞大的宇宙中，生命体应该不会只限于碳基生命或硅基生命，应该还会有其他形式的生命体存在的，只是我们没有办法发现，就像有人提出十一维度宇宙空间一样，你不在一个维度上，毫无办法。

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