相對於人類這種由碳元素構成的生命,基本元素是由硅元素構成的生命有何優勢?
開地圖炮吧
硅基生命也許有其他答案說的所有優點,但是就唯一一個缺點無法克服:活不成不談硅基生命的生命形式,就談論硅基智能生命的特點不是耍流氓么?在某一個中年恆星系裡,星系唯一的那顆恆星已經在虛空中度過了自己的第90億個地球年。它是上了年紀了,但是近些年來它並未感到孤單。這一切,都來自於離它最近的那顆行星上,這30億年來發生的有趣的小事
以上的故事請滑到本答案最後,《硅基星球》
第零點,存在問題
長硅鏈分子分分鐘斷給你看
根據1999年北京大學出版社出版的嚴宣申編著的《普通無機化學》,當時的技術條件下能穩定存在硅鏈最多只能含有15個硅原子。現在有什麼進展還不知道,不過似乎沒有突破性進展。說白了除非是在超低溫下,否則只能存在某些硅甲烷,硅氨基酸。但是想形成硅多肽,硅蛋白,硅基因,不可能。
當然不可能有生物一直在超低溫環境下演化的。沒有液體環境就不可能有自然演化的生物那就沒有硅基生物了所以接下來討論的問題,必須基於硅鏈因為某種原因穩定,不至於遇水斷裂,也不至於因為一個神經興奮斷裂的情況下所以其實已經變成科幻討論了那麼,第一點,代謝問題:
硅的氧化物(代謝廢物)多數在常溫下是固體,或者是非水溶性的。舉個例子,碳基生物呼吸產生是二氧化碳,硅基生物呼吸產生粉末狀的二氧化硅…然後把自己嗆死了
當然也可能不是二氧化硅,但是從演化的角度講,生物呼吸作用產品的代謝產物一定是簡單的。這前提下幾乎沒有非固體的氧化反應產物啊(硅烷這種單純的硅—氫鍵肯定是不行的,相當於有很大一部分能量沒被利用就釋放掉了。能量效率太捉急,像甲烷也就是單細胞生物的無氧呼吸才用上。硅烷不可能供應多細胞生物的能量)
除非是人工生命,同時設計了非常複雜的呼吸作用和極其複雜的呼吸產物——那這種硅基生命一定是碳基生命設計的,而且適應環境的能力極差
還有種可能是硅基生命生存的溫度較高,這樣也許可以有更多液態或者氣態的代謝產物。那這樣的話液態水會是一個嚴峻的問題,其體液環境和外在液體環境如果不是液態水的話,還是要首先設計一個生物性能和水接近的液體環境——還是人工設計生命的範疇
但是溫度又不能過高,否則星球的無機物環境就可能變得很差,而且硅—氫鍵的高溫耐性也是問題那就必須假定其所在星球存在高氣壓,使得水以液態存在。
好吧考慮到我對這方面的知識太缺乏,我們就假定這樣一個高溫高壓的星球適合硅基生命的存活好了
那第二個問題,進化問題
有機硅化物的化學反應速度比有機碳化物慢太多了。而且化學穩定性也高很多
這意味著硅基生命的遺傳物質缺乏變異這不止是演化較慢的問題,同樣也意味著一旦發生劇烈的環境改變,這個環境下硅基生命很可能果斷滅絕。
想要在一個高溫高壓(化學反應劇烈)的星球上維持局部環境的相對穩定,實在太難好吧宇宙之大無奇不有。假設硅基生命在一個運氣極好的星球上,經過了20億年的艱苦演化,終於產生了多細胞智能生物。
第三個問題,生存問題
還是從有機硅化物的化學反應速度說開來。如果存在硅基生物,其生物速率是極其緩慢的。
這裡所以要反駁之前一個答案認為硅基生物思維速度快的問題。人家是由有機硅化物構成的,不是由單晶硅構成的啊慢到什麼程度呢?簡單的說就是硅人用我的手機打完這麼多字的時候,也許我已經老死了。這麼慢的速度會發生什麼事情,首先會飛的硅基生物估計不存在了。然後水生的硅基生物大概都是低密度在海上飄的。這不是最坑的。硅基生物的戰爭大概是這麼回事:一,個,硅,人,用,一,天,時,間,拉,開,弓,向,另,一,個,硅,人,射,箭弓箭呼啦一聲飛過去另,一,個,硅,人,眼,睜,睜,看著,箭,射,來,眨,了,半,下,眼,就,死,了,啊
哪怕硅人存活的星球沒有劇烈環境變化造成的天災。它們自己的戰爭造成的人禍估計也會造成它們的毀滅
總而言之硅基智能生命很難存在,其很難生存繁衍
硅基生命的優勢在於,個體的硅基生命可能不容易死。但是相對的,它們更不容易生---------------夜間更新---------------硅基星球-----------隨便瞎扯淡系列-----------
在某一個中年恆星系裡,星系唯一的那顆恆星已經在虛空中度過了自己的第90億個地球年。它是上了年紀了,但是近些年來它並未感到孤單。這一切,都來自於離它最近的那顆行星上,這30億年來發生的有趣的小事那是一顆很特別的行星,它離它所環繞的恆星很近,因而極其炎熱。然而因為某種特殊的原因,它的大氣壓非常之大,大到那名為水的物質,竟然能以液態留存在這顆灼熱的星球之上30億年前,一道閃電在千百兆億道閃電之後再次划過這顆星球濃雲密布的天空。這一次,它帶來了一些不同的東西。這個巨大化了無數倍的天然米勒實驗裝置,在這一道閃電的激發下,產生了第一個有機分子——那是由一個硅原子和四個氫原子組成的硅甲烷
在此後的10億年里,這顆星球的生命,從一個硅甲烷分子開始,經歷了無數次的演化,產生,再因為惡劣的氣象條件而毀滅,繼而重新開始。直到在某個機緣巧合的時刻,這顆星球的大氣忽然安靜了下來,開始溫和的安撫並哺育那些多災多難的原始生命又過了不知多少個年頭,這個星球被一種名為生命的力量,漸漸改造
星球的北回歸線附近,那是一片近百萬平方公里的淺灘,平均水深不到兩百米。近在咫尺的恆星投來熾烈的陽光,穿透厚密的雲層和略有渾濁的水面,竟然依舊在水底的岩石上畫出斑駁的投影。投影的主人來自於一種水生植物。它的造型有點像地球上的荷花,原型的葉子在水表攤開,肆意吮吸著陽光。它沒有深入地下的根系,它的鬚根懸在水中,隨著暗流輕輕拂動。有一些體型極小的動物在期間穿梭那些水生動物和「荷花」是一種有趣的共生關係,「荷花」的光合作用產物為它們提供呼吸和部分養料,而水生動物們的屍體,反過來會成為「荷花」的營養這片淺灘的水中的有機物十分的豐富——主要是某些溶於水的硅烷和硅-氧-氫化合物,因而水呈現一種渾濁的顏色。這裡面,有些是生物呼吸的產物,還有一些,則是彷彿是自然的饋贈。隨著降雨和河流,被源源不斷的帶進這片巨大的淺湖中來。這片巨大的淺湖就彷彿是一個天然的培養基,生物在其中得以盡情的演化。就這麼又過去了漫長的地質時期,淺湖周邊的生態愈加繁榮。硅基生物的生命是漫長的,所有的動作都像使用了千百倍的慢鏡一樣,悠然而穩定。因而淺湖的天空是簡單的,濃密的雲層中間不時滾過一道電蛇。然而沒有飛鳥,緩慢的硅基生物無法快速的扇動飛行的翅膀。陸地也是寂寞的,除了某些苔蘚一般的植物和少量菌類,並沒有動物活動的痕迹。淺湖上被水生植物覆蓋的部分,漸漸形成了一個立體的生態系統。體態各異的水生生物在水底呼吸,覓食。而其中一些,放棄了游泳的權利,漸漸的成為了水底的部族。解放一部分肢體的它們在漫長的年代裡學會了使用水底的石塊和水生植物的殘骸作為工具
文明的火種,在沒有火焰的地方,逐漸的散發出光芒來這些智慧生物個頭很小——在這樣一個高溫的星球里,體積太大的生物時常要為散熱煩惱——但是它們異常的精明。它們開始發展農業,畜牧一些無害的水生動物。不過也有煩惱,比如那些水生動物可能掙脫繩索,拚命浮到上層的水中。而游泳能力退化的硅人們並不能拿它們怎麼樣
有智慧的地方,就有戰爭。硅人的軍事文明發展的很快。硅人使用重型的近戰鈍器來相互作戰,一開始它們並不使用遠程武器。以它們的動作速率,投擲的石塊在水中飛不出十厘米,就要落地了。
直到一個天縱之才發明了弓箭,這個世界開始變得不一樣了,準確的說,死神在這裡舉辦了一場宴會。硅人們發現弓箭是一個非常好用的武器,只需要18個小時就可以完全拉開一張弓,而電射而出的弓矢將在瞬間水中跨越十餘米的距離——這是一個硅人在二十多個日升日落後才能跨越的距離而被弓矢瞄準的可憐羊,及時它在第一時間發現了這來自地獄的襲擊,他拚命想要逃,事實上連眼皮都來不及合上,弓矢就會奪走他的生命。弓箭的發明造就了一場盛大的死亡。漸漸的,硅人部落里開始供奉器手持弓箭的死神的形象戰爭持續了很長的一段時間,直到一艘從星系外飛來的一個造物降落在淺湖邊。「銀河系地球聯邦無人科考飛船企業號」這是飛船艙門外的銘文接著艙門自動打開,一些戴著維生設備的碳基生命被投放到淺湖之中——銀河聯邦的科學家稱其為小白鼠。小白鼠在淺湖中生活了八個地球年以後陸續死去。在後世的硅人學者看來,這種堪稱朝生暮死的生命短暫的外來生物,可能只是某個酋長心血來潮編造的幻想。看了此問腦洞大開。
明確表示不贊同現排名第一答案的大部分觀點。
首先。都說碳基生命硅基生命,可是目前學術界對"生命"這個概念還沒有形成統一認識。唯一達成統一的部分是這樣描述的:「生命泛指具有穩定的物質和能量代謝現象、能回應刺激、能進行自我複製的半開放物質系統。」
換句話說:每種半開放系統都有可能被定義為生命。好現在我們假設存在一種硅基生命。它以硅基有機物為核心,但具體是不是非要形成以硅鏈為骨架的有機物其實沒什麼關係。
1.它需要的物質代謝怎麼滿足呢?
——必須生存在硅元素易於獲取的環境中。1.1穩定的物質代謝如何進行呢?外界的硅元素如何轉化成體內的硅元素呢?
——在低溫下化學反應速度減緩幾乎停滯且此時絕大多數物質為固態,不利於轉化。因此猜想硅基生命生活在一個較高溫度下,物質交換以含硅化合物蒸汽的形式進行。且此狀態下可能更易發生各類反應。反應細節希望有感興趣的同志進行補充。2. 它需要的能量代謝怎麼滿足呢?
——含硅化合物在硅基生命體內進行反應自然會產生能量轉化,同時可能吸收來自恆星的光能、來自所處位置(誰說一定要行星表面的)的熱能。
3.怎麼回應刺激呢?
3.1硅基生命需要接受哪些信息呢? ——光(單獨提出)(頻率不確定、可能是可見光波段也可能是其他波段)、振動波、電磁波、通過含硅化合物蒸汽也可能產生一定程度的嗅覺,etc.3.2如何對接收到的信息產生回應呢?
——猜想硅基生命發送電磁波應該不會有太大問題、振動波應該也行。另外自身也可能送出特殊的含硅化合物蒸汽作為識別或交流信號。4.硅基生命怎麼自我複製呢?
——更有可能類似於植物的生殖方式。出芽生殖、孢子生殖等都是有可能的,至於更複雜的有性生殖,或許也可能進化出現,但也會更像植物而不是動物。另外,硅基生命不是非要移動的,請不要以「類人」這一高等級要求對硅基生命進行理所當然的想像。作為碳基生命的樹不也是不移動的嗎?
以上是在現階段生命的定義框架中對硅基生命的簡單屬性設想。歡迎討論反駁。
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突然發現還沒有正面回答題主的問題。。。
一句話:優勢與劣勢都是相對而言的。解釋一下,可能硅基生命能耐人類所謂的高溫,但或許人類所處環境對其而言已經是很低的溫度了。可能硅基生命擁有更好的個體強度,但必然會損失應激反應速度。可能硅基生命不需要氧氣,但富氧環境也可以對其是致命的。無論對什麼生命而言,能使種群能夠延續的特點才能稱之為優點。=======================分割線========================
現在解釋一下對排名第一答案的反駁原因:關鍵在於, @林布以自己主觀對於生命的判斷入手,基於一系列非必要限制,推理得到了一個幾乎沒有實際意義的「硅基生命」。《硅基星球》想像力和文筆都不錯,可以當做科幻小說看看。但其餘答案部分不是推理有誤而是不太可取。1.硅基生命在智能方面完爆碳基生命幾條街,差距相當於拿愛因斯坦和草履蟲作比較。2.硅基生命生存需求比較單一,受到時間空間、物質能量約束自然要比碳基生命小許多。3硅基生命思想更純粹,更集中,相對於思想過分散發的碳基生命來說,沒有過多而且複雜的思想產物,其優勢也來源於該類生命的存在和繁衍形勢,這並非是極簡主義,硅基生命自然也無主義可談。4.硅基生命和碳基生命同依賴於信息而存在,但硅基生命對信息的處理能力有著碳基生命根本無法理解的超高效率。5.硅基生命不受進化約束,這類似與第二條,但根本上講並不一樣,不受外界影響是由外及內,不受進化約束則是由內及外。所以,硅基生命的生產和創造效率自然和碳基生命的不在一個重量級上,毫無比較可言。
Star Trek里有silicon-based lifeform, 我記得對人類的評價是 "disgusting bags of water!!"
硅元素生命只是基於電子排布的類似性產生的設想,甚至可以說成是科幻小說。實際問題和答案都是在圍繞一個設想,都是沒有定論的。
買電腦不用擔心散熱問題
硅基生命不會受到宇宙射線的危害,不想我們人類要太空服才能到太空,其實主要就是更加適應惡劣環境
《三體》作者劉慈欣寫過一個短篇小說《山》,裡面的外星生物好像就是硅構成的,具體記不清了,可以自己百度一下。
http://tieba.baidu.com/p/1243658807
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