标签谢选骏全集

2023年1月25日星期三

谢选骏:泥土制作的碳基生物具有先天的材料限制



《硅基生命是什么,它们可能存在于宇宙中,甚至比人类还强大?》(2021-12-11 好科普)报道:


古时候,作为具有思想、懂得思考问题的人类,其实一直都在研究人类的起源,只是由于古代没有科学的观念和技术,他们更偏向于用宗教和神学的思维来解释世界,以一种人类无法掌控的力量,来解决人类所无法理解的现象。


这就像是近现代以来,人类总是会认为宇宙里一些无法用现有科学解答的现象,其实是来自神秘的外星生物,这两者其实都是一样的。


因此,为了解释人类的起源,古人塑造出了女娲,也就是一位人身蛇尾的女神,她用泥土捏出了人类的模样,并教会了人类如何繁衍。


无独有偶,在西方《圣经》中,上帝也是用泥土按照自己的样子,创造出了世界上第一个人类——亚当。为了避免亚当太过孤独,上帝将其肋骨作为支撑,又创造了夏娃。


直到后来,随着时间的推移,人类慢慢开始从更加科学的角度来研究世界,从而发现了越来越多的真相,达尔文的“进化论”观点击碎了“神创论”,将人类与猩猩绑定在了一起,认为我们与后者其实是出自同源。


最后我们发现,原来世界真的不是神仙创造的,人类也不是用泥土捏出来的,而是在几十亿年以前,在一次非常偶然的机会下,地球开始出现第一个原核生物,经历了漫长的演变之后,才最终进化出了生命,最后发展出了如今丰富多彩的生命形态。


根据科学家们的分析和研究,地球上不管是人类,还是动物植物,其实都是属于碳基生命。


碳基生命


碳基生命是什么?就像体内大多是碳和水的人类一样,碳基生命是以碳元素为基础的生物,这也是在地球发展下,自然形成的生命形态,我们无法离开氧气,也不能离开水,还需要适宜的温度,如果离开了这些,碳基生命基本上无法存活。也因此,科学家们探索宇宙中是否具有生命的迹象,也是按照碳基生命的特点来寻找的。


比如科学家们会先寻找合适的恒星系统,要保证恒星不会过强或者过弱,不至于活动剧烈导致辐射巨大,也不至于活动衰弱无法发射充足的光热。


一般而言,宇宙中的橙矮星是最适合生命发展的恒星,它比太阳的活动时间要长,而且恒星内部的活动比起太阳来说稍微弱一些,但也有足够的光热,能为生命的出现提供适宜的能量。


寻找到恒星之后,科学家们就会寻找在恒星的宜居带中是否存在类地行星,即恒星的光照能够使得行星地表存在液态水形态的范围。


如果在合适的恒星系统找到了存在于宜居带的类地行星,这并不代表就可以出现碳基生命了。


科学家们在此后也需要观察上面是否有足够的大气层,这样可以使得行星上具有空气产生的条件,还要对该行星的质量、大小等进行观测,确定它的重力范围不会与地球相差过远。


碳本身复杂多变,化学反应的速度十分迅速,这其实也是因为碳原子的原子核外具有4个自由电子,这些电子的数量恰到好处,多则会导致氧化性太强,会较为轻松地与其他物质发生反应,从而更加脆弱易摧,甚至根本无法形成生命形态。


但是如果电子太少,惰性又会过强,很难和其他物质发生化学反应,这也会无法形成生命。


因为生命本身无法离开化学反应,比如人类通过吸入氧气,呼出二氧化碳来获取能量,通过化学反应进行新陈代谢,甚至人类的繁衍也是需要化学反应才能形成。


可这也使得碳基生命并不稳定,如果有高频率的波袭击,很容易就会瓦解成为碳原子。


碳基生命也十分脆弱,例如人类一旦走出了地球,来到了宇宙环境,就算是有充足的氧气、水源和食物,宇宙中非常强烈的辐射射线也会对脆弱的碳基生命造成威胁,导致死亡。因此,人类被迫蜗居在地球之中,因为地球有着丰厚的大气层和磁层,能够将外太空以及太阳辐射削弱甚至是阻隔在外,生活在地表的人类就能够安全地生存下去。


若是想要走出太空,人类必须要准备好足够的防护措施,比如防辐射的航天器、宇航服,还要带上维持生命的氧气、水源和食物,这也造成人类的太空领域发展进程十分缓慢。


硅基生命


事实上,科学家们提出,或许我们不应该仅仅局限于碳基生命,宇宙如此广阔,可能存在着多种形态的生命体。


除了碳基生命以外,科学家认为宇宙世界里可能会有以等离子体、电磁波、信号等等不同形式存在的生命,当然,其中还有一种被部分科学家们认为或许是最可能存在的生命——硅基生命。


比起碳基生命而言,硅基生命是以硅骨架的生物分子所形成的生命形态,因为硅元素在宇宙中的分布非常广,而且与碳元素有着很多较为类似的性质,元素位置距离碳元素也不远。


硅元素和碳元素一样,都可以组成聚合物,或者是长链,在很多方面都能代替碳元素,与其他元素组成物质,硅元素和氧也能够形成聚合硅酮,极有可能宇宙中就存在着以硅酮为主的生物。


早在19世纪就有科学家提出了硅基生命的存在可能性,认为硅化合物具有比碳化合物更加稳定的性质,因此能在高温下生存,更加适合在宇宙中生存。


也有科学家猜测,硅基生命看起来可能会像晶体一样,甚至可能是用像是玻璃纤维一样的东西连接起来的形态。


硅基生命比碳基生命强大吗?


假设硅基生命真的存在,它们的骨架都是以硅元素为主要核心元素而构架出来的,那么它们与碳基生命有什么区别呢?


上面我们也有提到过,碳基生命的生存需要水源,需要氧气,而且因为该生命的体内有DNA,那么它在成长或者说是存活的过程中需要补充充足的蛋白质,这也是为什么人类需要吃饭的原因。


同时DNA的存活时间有限制,这就导致碳基生命的寿命也较为短暂。


碳基生命对周围环境的要求也非常严格,比如对于人类来说,身处的温度一旦超过了40摄氏度,就会因为高温而逐渐死亡,如果温度过低,有时候哪怕是不小心被淋了雨,脆弱的人类也会由于失温症等症状而失去生命。


硅基生命与碳基生命不同,它的新陈代谢非常缓慢,因为最可能会形成硅基生命的就是硅氧烷,而由它所构成的支链属于有机物食物一个原子或者是原子团,随后剩下的部分形成的基团。


这就导致硅基生命的新陈代谢十分复杂,需要更多的酶作为催化剂,同时硅基生命的细胞也就会因为需要容纳更多的酶,而远比碳基生命的细胞要大。


然而通常来说,细胞的表面积和细胞的体积比就是它的相对表面积,当一个细胞体积越大,它的相对表面积反而就会越小,因此会导致细胞的物质运输效率越低,从而造成硅基生命的新陈代谢更加慢。


而且硅基生命没有DNA,它们不需要像碳基生命一样需要按时补充蛋白质,也就不需要吃饭和呼吸,或许还不需要睡觉。这代表它们有充足的时间和精力去研究科技,发展出更加先进完善的科技水平。


同时硅元素比碳元素更加稳定,寿命也十分长,假设真的有硅基生命,那么它的寿命不出意外很有可能会高达100万年。


故此,硅基生命的传承必然是长远的,它们充足的生命和时间也能够让它们全心投入科研发展,进而创造出更加丰富的文化和科学产品,打造出比人类社会更加进步的硅基生命社会。


更何况硅基生命不像碳基生命那样脆弱,它们可以在极其恶劣的高温和低温下生存,如果将它们放在太阳系,对于人类而言十分危险且可怕、有着400多摄氏度高温的水星都能够轻松接纳碳基生命的存在。


它们也不会惧怕辐射,不用准备重重的防护,乘坐飞船来到真空的宇宙,硅基生命甚至可以直接毫无防备地前往太空,无所忌惮地翱翔在宇宙空间。


这样比起来,硅基生命无疑是比人类更加强大的生命形态,但是我们也无需慌张,因为这也只是科学家和科幻爱好者们的推测。


事实上,硅元素的连接能力非常弱,最可能会符合硅基生命的只有硅氧烷,其他的硅烷和它的衍生物都具有非常大的缺陷,还很容易被水等溶剂破坏。


硅氧烷也很难形成像是碳基生命那样的氨基酸等单体,这就代表着它要么是小型环状分子,无法组成成为较大的形态,要么就是由大量的结构非常简单且单调重复的链状分子形成的形态。


结论


除此上述所说,硅元素还有种种问题,从理论上分析,宇宙中是很难形成以硅元素为骨架的硅基生命的。


谢选骏指出:即使“宇宙中是很难形成以硅元素为骨架的硅基生命”有其道理,泥土制作的碳基生物依然具有先天的材料限制——这使得作为碳基生物的人类永远无法挑战神。假如硅基生物出现了,他们的能力机会大大增强了,可能影响宇宙的秩序——这可能是神不愿意看到的吧。泥土制作的碳基生物具有先天的材料限制——这也是一种祝福,使人自我毁灭的能力变得较小。

没有评论:

发表评论

谢选骏:绿色技术下面隐藏着血红的机密

《中国加快开采绿色技术所需金属 但在多国引发焦虑》(BBC 2024年4月30日早上8点46分)报道: 智利北部的阿塔卡马沙漠位于“锂三角区”,是锂的重要产地。 今年早些时候的一个夜晚,在位于阿根廷北部的宿舍里熟睡的艾清突然被屋外愤怒的口号声惊醒。 她向窗外望去,看到阿根廷工人包...