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科學百科92期丨有可能形成以硅為基礎的生命嗎？

科普中國-科幻空間 2021-03-17

　　本期為大家?guī)恚?/span>
　　 
　　《你知道嗎——現(xiàn)代科學中的100個問題》
　　本書是阿西莫夫的優(yōu)秀作品之一。
　　作者以通俗的語言，深入淺出地解釋了現(xiàn)代科學中的一百個尖端課題。
　　其中，有些是了解現(xiàn)代科學技術所必須具備的基礎知識，如科學的研究方法、二進制數、相對論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當代科學技術的前沿陣地，如黑洞、統(tǒng)一場論、夸克、快子、金屬氫等。
　　作者對這些問題的來龍去脈，它們目前處在什么樣的狀態(tài)、有沒有希望得到解決等問題均作了回答。
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　　第九十二個問題：
　　有可能形成以硅為基礎的生命嗎？
　　一切有生命的東西，從最簡單的細胞到最大的紅杉樹，都包含著水作為它們的最普通的分子。浸在這種水中的是極復雜的分子，稱為蛋白質和核酸，它們似乎具有我們所知道的一切生命的特征。這些復雜的分子具有由碳原子鏈和環(huán)組成的基本結構。幾乎所有的碳上都附有一個或多個氫原子。少數的碳則附有包含著像氧、氮、硫和磷等原子的原子結合體。
　　用最簡單的話來表達時，我們可以說，就我們所知，生命是由水中的碳氫化合物的衍生物所構成的。
　　生命能夠由別的東西構成嗎？我們能夠找到某些其他種類的分子來提供生命的復雜性和多樣往嗎？除水以外，還有什么東西能提供起著生命基礎作用的必要的獨特性質嗎？
　　我們能想象有什么像水那樣的東西可以代替水嗎？液態(tài)氨（氨水）在性質上與水最相近。在一個比地球冷一些的行星上（例如在木星上）氨是很普通的東西，它可能是液體，而水卻是固體，可以想那里存在著以氨為基礎的生命。
　　還有，氫附著在碳鏈上的許多地方，因為它很小，所以它適于附在任何地方，附在任何狹窄的角落或縫隙里。氟原子在某些方面像氫原子，幾乎跟氫原子一樣小。碳氟作合物的組成和化學性質與碳氫化合物的組成和化學性質有些相似，只不過，碳氟化合物比碳氫化合物穩(wěn)定得多。
　　然而，也許在一個比地球熱一些的行星上存在著以碳氟化合物為基礎的生命。
　　但是，碳原子的情況又是怎樣的呢？有什么東西能代替它嗎？碳原子能夠以四面附著在四個不同的原子上（包括別的碳原子）。由于碳原子非常小，相鄰的碳原子非常接近，中心連著中心，形成一種牢固的鍵。正是這種鍵使得碳原子的長鏈和環(huán)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
　　硅最像碳。硅原子也能以四個不同的方向附著在四個不同的原子上。然而，硅原子大于碳原子，因此，硅原子與硅原子的結合物不如碳原子與碳原子的結合物穩(wěn)定。硅原子的長鏈和環(huán)存在的可能性遠遠小于碳原子的長鏈和環(huán)。
　　可能有一種由硅原子與氧原子交替排列而成的復雜的長原子鏈；每一硅原子上可能附有兩個其他的原子或者原子團，這種分子稱為“硅酮”。
　　碳氫化合物原子團或碳氟化合物原子團可能附著在硅酮分子上，這些結合物可能產生這樣的一些分子，它們的大小、精致和靈活性足以形成生命的基礎。在這個意義上，可以想象有以硅為基礎的生命。
　　但是，這些其他的生命形式實際存在于宇宙中的某些地方嗎？是否存在著以某種同我們自己沒有任何相似點的、完全異樣的化學成分和性質為基礎的生命形式呢？我們也許永遠也不會知道。

責任編輯：王超

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