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硅基生命

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  • TA的每日心情
    难过
    2022-12-23 07:54
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    [LV.9]以坛为家II

    ☆黑马☆ 发表于 2018-11-27 11:17:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
           行走在硅基植物丛中的硅基动物硅基生命是碳基生命以外的生命形态,这个概念早在19世纪就出现了。1891年,波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳尔(JuliusSheiner)在他的一篇文章中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。这个概念被英国化学家詹姆士ㄠ默生雷诺兹(JamesEmersonReynolds)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。
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    完善发现
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    三十年后, 英国遗传学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹(John Burdon Sanderson Haldane)提出在一个行星的深处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。

    因为它在 宇宙中分布广泛,且在 元素周期表中,它就在碳的下方,所以和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,它们并在其中同氧交替排列,最简单的情形是,碳—氧链形成聚缩醛,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。所以乍看起来硅的确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就有可能以类似 硅酮的物质构成。硅基动物很可能看起来象是些会活动的晶体,就如同迪金森和斯凯勒尔(Dickinson and Schaller)所绘制的如下想象图一样。这是一只徜徉在硅基植物丛中的硅基动物,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、精巧甚至薄而且透明的结构。

    但是硅基生命的存在的可能性却受到许多缺陷的威胁:



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    结合力
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    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。



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    特征
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    硅可能不能像碳一样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物。

    只要是生命形态,就必须从外界环境中收集、储存和利用 能量。在 碳基生物这里,储存 能量的最基本的化合物是 碳水化合物。在 碳水化合物中,碳原子由单键连接成一条链,而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放 能量,废弃物产生水和 二氧化碳。这些酶是些大而复杂的分子,它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化,这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的不对称使得分子出现左旋或者右旋,而多数 碳基生物体内的物质都显示这个特征,正是这个特点使得酶能够识别和规范 碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。然而,硅没能象碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物,这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。即它不能像类似 碳基生命一样识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程,把储存的 能量释放出来。(为何非要设定硅基生命也要有呼吸作用呢?)



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    不稳定性
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    虽然这点不会因此排除硅基生命存在的可能,但存在大量 液态水的星球肯定是排斥硅基生命的。(也许它可以存在于大量别的溶剂里。)

    尽管从生物角度看,找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小说中则很兴盛,而且科幻作家的许多描述会提出不少有关硅基生命的有益构想。

    在斯坦利·维斯鲍姆(Stanley Weisbaum)的《火星奥德赛》(A Martian Odyssey)中,该 生命体有1百万岁,每十分钟会沉淀下一块砖石,而这正是维斯鲍姆对硅基生命所面临的一个重大问题的回答,文中进行观察的科学家中的一位观察到:

    “那些砖石是它的废弃物……我们是碳组成,我们的废弃物是二氧化碳,而这个东西是硅组成,它的废弃物是二氧化硅——硅石。但硅石是固体,从而是砖石。这样它就把自己覆盖进去,当它被盖住,就移动到一个新的地方重新开始。”



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    构想未来
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    也许在未来很远很远的某一天,硅基生命会作为一种宇宙新进化的生命形态而替代碳基生命,就像《科幻世界》中一篇《沙漠蚯蚓》中说的。不过那一定离我们很远很远。

    电脑与硅基生命

    我们目前使用的电脑,就是用硅作为芯片的,如果这个电脑再高级一些,发展成为智能电脑,那就是硅基生命了。

    而网络世界,或许将是硅基世界了。

    还有一种猜想就是:硅基生物可以直接把光能转化为电能,以维持其生命活动。






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