碳基生命和矽基誰更高級?我們未來有可能變成矽基生命嗎?
網上有一句調侃的老話:“這是碳基生物能幹出來的事嗎?”
但是,你有沒有想過,我們爲何會自稱是碳基生命?有沒有可能還有其他生命形式?
這是一個困擾人類多年的難題,也是科學家和科幻作家不斷探索的領域。有的科學家甚至斷言:碳基生命可能是矽基生命進化的一個短暫節點!也就是說,矽基生命更加高級。
事實真的是這樣嗎?
變形金剛可以算作矽基生命
理解碳基生命
在討論,碳基生命和矽基生命誰更高級之前,我們先要了解一下,我們究竟爲何自稱碳基生命。
首先,我們來看地球生命的定義:具有能量代謝功能,能回應刺激及進行繁殖的開放系統。這幾個過程意味著什麽呢?
要想對外界刺激作出回應,就需要能量,脂肪,糖原等物質則負責存儲能量,在人體需要時,經過一系列化學反應,在我們體內直接提供能量的是ATP,全稱是腺嘌呤核苷三磷酸,由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成,水解時可以釋放能量。
ATP的結構示意圖
想要進行繁殖,就要能想辦法把本種生物的特性信息傳遞給下一代,舉個例子,如果人類要繁殖後代,那麽就要保證下一代也是一個頭,頭上有倆眼睛,一個鼻子倆鼻孔,一張嘴巴。嘴裏一嘴牙。這種生物的特性信息我們叫遺傳信息,碳基生命中是由核酸負責存儲和傳遞的。
核酸結構示意圖
在整個生物活動的整個過程當中,還有其他的大量的物質參與,比如蛋白質。
然後我們就能發現,我們提到的以上所有物質,脂肪,糖原,ATP,蛋白質,核酸。共有的元素是碳,氫,氧。那麽問題又來了,那爲何我們不叫氫基生命或者氧基生命,而要叫碳基生命呢?
我們繼續來看上述生命活動必需的物質,這些物質無一例外,都是以碳原子相互連接形成長鏈,然後再連接氫氧元素有的還需要連接其他元素而形成的。
甲烷結構示意圖可以看出碳原子的連接性很強
而氫原子和氧原子就不具備這樣的性質。氫和氫只能形成氫氣(H2),氧和氧只能形成氧氣(O2)和臭氧(O3),氫和氧只能形成水(H2O)。氫和氧相互組合能形成的物質,最多也就三個原子(O3和H2O)。
一個分子裏,原子連二位數都達不到,更別說形成紛繁複雜的各種物質,滿足不同的生命活動需要了。而碳元素可以做到,所以才有了衆多的有機物,才能形成各式各樣的生命。這就是爲什麽,我們被稱爲碳基生命。
辨別矽基生命
好,搞清楚了碳基生命的定義,那我們反過來看矽基生命。我們現在之所以思考碳基生命和矽基生命的問題,是因爲我們碰上了矽基芯片這種東西。
但是如果按照上述碳基生物的定義來看矽基芯片的話,矽基芯片所派生的所有造物,都不能算是矽基生命。因爲矽基芯片是基于矽單質的半導體性質:一種介于導電和不導電之間的屬性。
我們常說的矽基文明指的是矽基芯片的派生,比如機器人
而碳基生物是基于碳原子相互連接形成長鏈。完全不是一個概念。
當然,我們不去討論矽基芯片所派生的造物,能不能被定義爲生命,我們只是在說事實。
所以,如果我們細分碳和矽可能能産生的生命形式。包括:1.碳單質芯片生命,2.矽單質芯片生命,3.碳原子長鏈生命,4.矽原子長鏈生命。當然這四種生命都是爲了相互區分,個人隨便命名的。沒有任何的權威性。全圖一樂。
所以目前被我們比較的碳基生命和矽基生命,准確來看比較的是碳原子長鏈生命和矽單質芯片生命。只不過大多數人沒想那麽多,以碳爲核心就叫碳基生命,以矽爲核心就叫矽基生命。完全沒考慮之間的不同。
二者比較
花費了比較大的精力理順概念和定義後,是時候進入正題了,不過這麽解釋之後。我們會發現,碳基生命可能是矽基生命進化的一個短暫節點。這句話,可能還真有一定道理。
首先,我們碳原子長鏈生命率先出現在地球上,然後我們爲了彌補我們很多的固有缺點。我們研究出了矽基芯片。現在還在拼命的讓矽基芯片的派生産品智能化。然後,就可能出現超級人工智能一旦對人類産生敵意,它們就能憑借超高的適應能力,迅速擴張消滅人類。從而取代人類。
電影終結者就是強大人工只能反過來攻擊人類的設定
但是呢,除了這一點以外其他的就沒什麽說法了。雖然宇宙中的矽元素含量頗豐,但是我們按照常理來看,既然我們這邊自然形成的是碳原子長鏈生命,那麽其他星系即使要形成矽基生命,那也應該是形成矽原子長鏈生命。而不是形成矽基芯片生命。
雖說拿碳原子長鏈生命和矽單質芯片生命比較也沒什麽不可以的。但總有一種拿菜刀和鍋鏟比,完全不在一個頻道上的感覺。更合理的應該是碳單質芯片生命和矽單質芯片生命比,拿碳原子長鏈生命和矽原子長鏈生命比。
碳基芯片VS矽基芯片
想必大家看到這個小標題,都有點驚訝,碳單質也能用來搞芯片嗎?別說還真能。
首先,碳基芯片的基本單元是碳納米管,和矽基芯片相比碳基芯片導電性能和熱導性能,可以大幅度提高芯片的工作頻率。在尺寸相同的條件下,碳基芯片還具備更低的功耗和更小的尺寸,進一步增強了設備的續航能力和便攜性。
碳基芯片目前還在開發中
其次,碳基芯片還具備優秀的機械強度和抗輻射能力,相比之下,矽基芯片更容易受到高溫、輻射等環境因素的影響,這就使得碳基芯片在一些極端工況下表現更加可靠,具備更長的使用壽命。
但這只是理論上的性能,畢竟碳基芯片還沒有真正面世,具體性能我們還不能確定。不過呢,中國的工藝技術實現了納米級別的碳納米管制備。相信離著碳基芯片也不會太遠了。
碳納米管示意圖
碳基長鏈VS矽基長鏈
比較了兩種芯片,我們再來看看矽原子形成長鏈的能力。這也是矽元素能不能形成和人類類似的生命的前提。
不過呢,很遺憾!矽原子形成長鏈的能力十分有限。碳原子半徑小于矽原子半徑,烷烴中碳碳鍵的鍵長較短,鍵能較大,容易形成穩定的長鏈。矽烷中碳碳鍵的鍵長較長,鍵能較小,不穩定,不易形成長鏈,目前已知的矽長鏈中的矽原子數最多也就是8個,高溫下的穩定性也不行,還不能在質子溶劑中穩定存在。
因此少在地球上,矽原子長鏈生命我們應該是見不到了。所以呢,關于這種生命具體的特性,我們也無法討論。
不過,這也不是說矽完全不能形成長鏈,地球的環境太熱,那宇宙中總有溫度低的星球,而且在這個溫度下,很多原本是氣體的物質也會變成液體,說不定這時候也會出現由數萬個矽原子形成的大分子,出現以矽原子爲長鏈的蛋白質,核酸等化合物。並且誕生生命。
宇宙中肯定存在溫度更低的星球
所以呢,個人感覺矽基和碳基長鏈生命應該分不出絕對優劣。畢竟連存在的條件都大相徑庭。怎麽比?
總結 : 本文與其說在討論什麽文明更高級,不如說是在梳理四種可能出現的生命類型。
並且個人認爲:沒有絕對高級的生命,只不過各個星系,各個星球環境不同。各種生命的誕生進度也不同。我們地球剛好適合這樣的一條道路罷了。--- 來源: 說宇宙 -