在對於生命的假設中除了碳基生命還有沒有其他的生命形態呢?他們應該是什麼樣的?

人們總是把發現液態水作為發現新生命的可能性,可是有沒有生命形態是和地球完全不同的,從而不需要水或者不是碳基生命,比如是場或者什麼其他的東西?。。。


非碳基生命,嗯,有可能。但如果有一天真的發現了外星生命,我認為最有可能的還是碳基生命。

下面是高中化學複習時間。童鞋們請打開化學課本最後一頁的元素周期表——紅框里就是碳族,其中包括:碳(C)、硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)五種。它們電子排布相似,有4個價電子。

很明顯,碳的原子量最小,是本族中最輕的元素,也是自然界中最豐富的本族元素。碳擁有4個價電子,也就意味著可以形成4個共價鍵(如下圖所示甲烷的化學鍵結構圖)。而氮只能形成3個共價鍵,氧只能形成2個,氟只能形成1個,最右邊的元素沒有價電子,所以化學性質很穩定,很難與其他元素形成共價化合物,因此被成為惰性氣體。

要想形成生命,上面甲烷分子的簡單結構顯然不行。這種簡單的結構無論如何組合,都只能有單一的功能,無法發生複雜的化學反應,自然也就無法形成生命。因此碳原子還有一個更重要的性質,就是可以形成穩定的雙鍵,從而組成更複雜結構的分子形式,比如下圖中的乙烯。

所以重點是,碳不僅輕,而且可以形成複雜而穩定的異構體。自然界中只有碳,能夠形成數量眾多、結構各異卻穩定的結構體。而這正是生命所需的,結構足夠複雜但又能保持自身穩定,從而可以在變幻莫測的環境中生存下來。

葡萄糖的分子

那麼碳族其他元素是否擁有類似的特性呢?有,但是都比碳要弱。因為共價結合的強度與所結合的原子半徑成反比,顯然,碳原子最小,共價半徑也最小,因此形成的共價鍵最為穩定。比如硅,很難形成碳的雙鍵,這是因為硅原子更大,擁有更多的電子軌道(碳只有一「圈」,4個電子),因此最外層的軌道很難靠近形成一個雙鍵。這也就是為什麼二氧化碳的結構是氣體小分子,而二氧化硅卻是由眾多硅、氧原子編織成的巨大結構,俗稱「沙子」。(二硅烯就擁有硅-硅雙鍵,但它的化學性質十分活躍,容易發生聚合反應等多種反應,因此存在的時間很短。)可以想像,碳族更靠下的元素更難形成穩定的異構體。

碳所形成的異構體不僅複雜,而且具有三維空間性質。我們再看一下甲烷的分子結構,它實際上是這樣的:

碳可以形成很多不同的三維空間結構,如線性、分支狀或環狀骨架。正是這些複雜的三維結構,確保了生命形成所需的多樣性,確切的說,是我們三維生物可以理解的生命形式。


三維空間結構的迥異決定了分子是否具有不同的功能。碳由於有無自由旋轉角度的雙鍵或取代基的特定順序排列成手性中心,而出現了構型。特別是手性碳分子——不具有對稱面和對稱中心的分子,有一個重要特點,就是實體和鏡像不能重疊,其關係正和左右手關係類似,因此現在普遍稱這類分子為手性分子或不對稱分子。例如,葡萄糖的變旋現象,由於葡萄糖分子中的醛基和羥基可以反應形成環狀半縮醛結構,這時原醛基的碳成為手性碳分子,這個手性碳分子上的半縮醛羥基可以有兩種空間取向,因此有兩個異構體,稱為α-異構體與β-異構體。當多個手性碳原子存在時,就會形成2n種異構體。例如酶,依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化,多數碳基生物體內的物質都顯示旋光性徵,正是這個特點使得酶能夠識別和規範碳基生物體內的大量不同新陳代謝進程。


葡萄糖的分子結構模型

在碳元素前面的氫、氦、鋰、鈹、硼元素,要麼價電子太少,比如氦,性質極其穩定,幾乎不與其他元素髮生反應,要麼容易極化其他的分子或離子,比如鋰,性質很不穩定,與水都能發生劇烈反應。而在碳後面的元素,儘管很多都可以形成複雜的三維結構分子,但他們都比碳重,碳是最輕的。

碳是最輕的,這很重要。因為按照現有理論,宇宙中所有的元素都是從大爆炸開始產生的,最初的宇宙只有氫、氦,氫約佔75%,氦約佔25%。此時誕生了宇宙的第一代恆星,恆星內部氫聚變成氦,等中心區氫用完了,恆星壽命就差不多了,小質量恆星的生命便到此結束。大質量恆星由於壓力大、溫度高,其中心的氦會繼續聚變成碳、氮、氧等更重的元素,直至鐵。鐵之後的元素,據推測,是從超新星爆炸中產生的,這已經是第二代恆星了(而太陽據推測屬於第三代恆星)。


總之,也就是說,碳產生的年代非常早,可能在大爆炸之初就已經產生的,因此非常豐富。生命的產生,最早也應該由碳基開始,碳基生命也應該是最為廣泛的(如果真的還有其他碳基生命的話)。

如今的宇宙已有140億年的歷史,已經是第二代、第三代恆星的時代,許多重元素都產生了。如果在碳基生命屬於第一代生命的話,那麼現在是不是應該也有第二代、第三代非碳基生命了呢?目前,我們還不知道,畢竟我們連除自己以外其他任何碳基生命都還沒有發現。

如果真的有非碳基生命,那麼在碳元素下方的硅元素,應該是最容易想像的基礎構成元素了。然而硅的化學性質畢竟與碳不同,因此硅基生命的樣子和生存環境也一定與碳基生命區別很大。看看地球上最常見的硅化合物,二氧化硅(也就是沙子)是什麼樣子就知道了,如果真的存在以沙子為基礎的生命,那顯然地球的環境是不適宜的,地球對於硅來說太冷了,硅的化合物都是晶體結構,堅硬,不存在任何的流動性,硅的化學反應一般都需要較高的問題,因此只有在更高溫度的環境里,才有可能體現出「活性」。

科幻劇《星際迷航》中的硅基生物,像是沙子的聚合物

對於更多的可能,也許你可以把地球本身就當作一個生命,把其他恆星也看作生命,畢竟它們都有產生、發展、衰落、毀滅的過程,而我們人類,只是這些巨星生命身上的微生物而已。但它們的生命太過漫長,我們的時間對於它們來說又不過是須臾之間,因此我們看它們就像是在看一幅靜止的畫,一件雕塑,而完全看不出它們的生命活動。

不管怎樣,就人類想想而言,碳基生命依舊是最容易理解的生命形式。因為我們能理解,所以我們可以知道,判斷它是不是一種生命。而對於其他元素,即便它們可以形成某種「生命」,那也一定是我們無法理解和辨別的「生命」——也就是說,我們認為它們不是生命。

以上。

參考:
生命選擇碳_百度文庫
為什麼人類是碳基生命


玻爾茲曼大腦算么。智慧確實不一定依賴於實體,但是場這種東西很難觀測,我們的技術離它太遠,所以只能開腦洞了


萬一人家是恆星等離子生命咋辦?根本沒碳啊。


人是碳基生物靠碳的排列組合,化學釋放能量。有可能有更小的微粒排列組合靠核能充當能量


這種人人都在問的問題,科學家怎麼會想不到呢?
知乎上已經有很多解釋。
首先,我們並不知道別種生命到底如何如何?憑想像不靠譜。所以只能找類地生命。畢竟沒那麼多錢隨便玩。
然後,星星實在太多,找類地生命就夠忙了,不怕他沒有,就怕技術不行睜眼瞎。
最後,找類地星球,還可以移民。


醜化說在前面。

實名反對 @軒轅凱 (手機知乎怎麼@人我至今不會用?▂?)的答案。

什麼叫

換句話說,你認為不應該以地球生物存活的標準去搜尋外星生物,其實這句話的言外之意就是: 生物存活沒有特定的標準。

邏輯簡直感人。
來分析下前面那句話(句1)
看看我們能不能得到後面那句(句2)

句1:我不認為 應該 以地球生物的存活標準 搜索外星生物。

這句說明,【】認為對於【搜索外星生物】這一事件,不應該只有【以地球生物的存活標準】這一唯一條件,言下之意就是
我認為可以用 更多的標準(此處標準不唯一) 來搜索外星生物

那麼問題來了,
如何從這一問句中提煉出

生物存活沒有特定的標準

這句話的

合著不按地球生物的存活標準,

就是沒有標準啊!

對標準的定義就這麼狹隘嗎?

如果說這個答主只是一時筆誤,

那麼如何解釋其後面的這句話:

推理一下你就應該知道,這意味著地球本身就可以也應該存在著各種生命形態不同的生物,那麼它們在哪呢?

我都要哭了啊!

怎麼得出這結論的啊!

生命全得繞著地球轉啊!

全得按照地球蠻夷的吃喝拉撒來啊!

憑什麼應該存在啊!

生命形態不同是怎麼在地球這個環境奇葩,污染嚴重且溫度大氣沒一個符合非碳基生命存活的地獄中存活下來的啊!

魔人布歐(這貨好像也是碳基)還是變形金剛啊!

————————————————————————————————————
還是希望所有答主在回答其他人問題的時候,能再多斟酌一番,不至於出現這種讀起來完全不通的邏輯錯誤。
最後
有機會,現在來回答下題主的問題(對我就是來還坑的!)

首先,

對於為什麼使用碳作為生命的基礎,我想知友 @接盤俠 已經非常明確地指出了碳在元素周期表中難以替代的優勢了,當然,作為文科doge的我能看懂四成就已經不愧化學老師了……

其次,

無論什麼科學材料都不曾否定其他生命樣態的可能性,科學其本身就是排除法,我們只能確定有碳基生命這一種生命形式,但我們不能排除其他生命形式的可能性,也許,

硅基生命是可能的,
硫基生命是可能的,
電子生命是可能的,
離子生命是可能的,
第四維生命是可能的,
因果性生命也是可能的…………

由此不難看出人類腦洞之大……不對是思維之廣,但由於人類科技水平的局限和人類親近同族(同基當然親)的潛意識都下意識地把地球生命當成其他宇宙(不說星球)生命的模板,畢竟:

有個樣本模仿起來更輕鬆啊

君不見
上帝是個人樣,
阿凡達是個人樣,
藍精靈是個人樣,
地府官差近似個人樣,
就連特么變形金剛也特么可以變成個人樣
(我知道栗子不恰當但有共同點)

說明人類腦補生命起來只能是局限於自己見識過得或者可以與之共通的事物


這麼看來,腦補生命(對生命的假設)是以碳基為主也沒有什麼奇怪的吧…………

第三:
對其他生命形態進行假設的意義遠沒有對碳基生命假設的意義來得大。

(至少就社會意義短期歷史意義來說,科研意義不討論,這裡理科胸大先說話。)


如果存在地外碳基生命,說明必然有一個與地球生態環境相差無幾(對於人類這種嬌生慣養的生物還是差別蠻大)的星球(或者別的什麼天體啊這個不懂啦)

說明我們有可能可以
與之交流,
與之角力,
與之交往。

引致發展出一個《阿凡達》式殖民或者《三體》式被虐都不足為奇。


但如果發現了其他生命形態的存在,對於還沒有走出星際殖民階段(早著呢!)的無毛裸猿來說,無非就是類似於現在的我們知道開普勒-452b時的心情…………

(當然如果發現能量生命解開守恆定律實現共產主義的話那就當我放屁……)

對於那些生物學家和化學家們可能會從聖誕節嗨到清明節吧…………

PS:
寫在最後:
無意冒犯,只是指出謬誤,如果認為我語氣過激,

那我也懶得改了。


金屬細胞_百度百科

根據那誰誰的階梯式起源假說,從小分子到原始生命的化學進化大概就是這麼一個過程。不過,起始的小分子,萬一不是有機小分子咧。。而這種無機或硅基或其他的什麼分子,實現了上述的發展,也猶未可知。


謝邀,需要開腦洞呃,不過腦洞不是我開的。。。好像不需要是外星生物,在地球上就有另一種生命形式,石頭。人類的一切動作對他們來說太快了,甚至感知不到人類存在,石頭的磨損慢慢變小最後消失,就是屬於他這種生命形式的死亡。螞蟻那種鬆散生命不知道符不符合要求,是由很多個體組成的一個生命,我理解的是它把人類的神經元還是器官或者細胞變成活的能動的小螞蟻,蟻后就是中樞神經,指導整個生命的活動。。。
還有一篇好像是,其實我們這70億人根本不是真正的人類,是他們擺出來迷惑別的星球的人,讓他們以為我們很弱,真正的人類是要統治宇宙的,不知道是什麼樣的生命形態。。。有可能我們所說的神仙,上帝之類的就是對真正人類模糊的認知。。。
好叭,詳情請見天才在左瘋子在右。。。
話說這個問題的語氣一點都不像你,我還以為是我什麼時候提的→_→。。。


鄭治興
1 制度的深度在於 人性與制度的契合的嚴密程度。
2 社會的穩定在於 人類碳基生命屬性的外顯的動物性和社會性的調和,外加上制度對應不同歷史時期的不斷進化。
3 人類固然有其存在的歷史時期,正如恐龍或者史前猿類。所以人類的進化是一個客觀並且需要樂觀的命題。由碳基生命升級到硅基生命或者其它磷基生命體。這樣人類外顯性能力便可以建立起探索高維時空的自然基礎。

治興20171008


宇宙之大無奇不有,神話中的山神海神有沒有可能就是智慧生命,甚至整個地球(或其他星球)也是生命體,不會移動不會繁殖難道就不算生命?若神鬼存在算不算另一種生命?

不要僅限於地球上你周圍的生命概念


目前來說,人還是以現有的歷史經驗來揣測未來,這是人固有的思維習慣和模式。至於有沒有非碳基生物?我覺得還是別想這個問題,不如去想想下一頓飯哪裡可以蹭一頓。


研究非碳基生命的基礎在哪?


人類對宇宙和生命的認識還太少太少,一切皆有可能!


我認為雖然非碳基生命可能存在,但是他們生活的環境並不適合碳基生命生存(高溫,高壓等),導致即使發現了也無法交流,還是碳基生命比較靠譜


元素周期表表前三排總共就那18個元素,你掰著指頭數,也只能選碳了。


如果這樣的話,那我問你,為什麼地球就不能有「不需要水或者不是碳基的生物」呢?

換句話說,你認為不應該以地球生物存活的標準去搜尋外星生物,其實這句話的言外之意就是:生物存活沒有特定的標準。且不說,這對科學搜尋根本是無意義的,推理一下你就應該知道,這意味著地球本身就可以也應該存在著各種生命形態不同的生物,那麼它們在哪呢?


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