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硅基生命的不可行性
送交者: 北斗天巡 2019年12月11日06:44:16 于 [教育学术] 发送悄悄话

有的猜想设想生命体中同样具有四个外层电子、同样适中即能承担丰富的氧化反应又能承担丰富的还原反应的共价键断开与形成的提供者的出了碳元素还有硅元素、因此如果生物体以不是化学性质很不稳定的碳原子、而是以硅原子和氨基酸为基础,那么常温下化学性质稳定但高温下化学性质活跃的硅链和硅元素既能适应宇宙的严酷环境又能发挥氨基酸组合出极其丰富的化学变化的生物化学自组织所需的复杂化学振荡反应,于是乐观地估计宇宙中会形成硅基生命,一些科幻和神秘预言、自称和外星人沟通的幻想者也宣称存在在某个星球存在硅基的高度文明的外星人。不过这些现在还只是科幻和未能证实的幻想,从实际出发硅基生命并不乐观,从泡利不相容原理出发碳族元素基本确定不会有别的了,而非金属元素只能是碳元素,剩下可能类似碳的化学性质的只有硅,硅虽然也能形成类似于碳的复杂化学键结构,但第一硅与C相似又对称似的相反,Si链在水中不稳定、在高温中稳定而C链相反,而以氨基酸为中介的复杂化学反应以蛋白质水解为条件,在高温下硅链适宜的高温条件下蛋白质的钛键并不断裂,连结高分子蛋白质的大分子之间的氢键倒是断开、这样的话硅基生命体的身体的蛋白质的折叠就会松开、形成身体的微观分子物理结构的拓扑空间的破坏而产生依据这些物理结构支持的类似细胞质的物理性质等微观生理结构机能坏死的情形,或者从一开始就缺乏这些蛋白质肽链复杂折叠的物理结构的话对生物体的机能就意味着不妙的预示。而且高温下硅的活跃的化合反应的对象是金属元素和硼族元素,却很少看到与H、N等元素反应,可能是H和碱金属的差异使得在对IA族元素上碳与硅恰好相反;

第二正因为硅元素化合的元素经常是金属元素,所以共价键结构虽然类似于碳元素的化合物但常常那种价电子不多不少的特性主要表现在半导体可导电可不导电(用于电脑的情形多),但是生物需要的新陈代谢和遗传复制等过程非常偏向非金属性质的元素的非金属特性是生物体化学反应非常偏好于稳定性不强、易于化学振荡导出热力学状态不断失稳不断催生新的演化的共价键,一旦频繁使用金属离子的时候便接近于离散信号的神经电反应那样在基本生物特征的基础上编辑离散数学的运作了,在这方面碳基的优势表现出来,神经元细胞膜上Na离子浓度的调节用蛋白质物理结构的氢键来调控,假如是耐高温的硅基生命的话氢键既然已经不稳定、硅与氨基酸组合的硅基生命对离子信号的调节多半要发挥硅那些与碳不同的外层电子轨迹特性,类似于碳单质就是单纯的绝缘体而硅单质是半导体那样,这一点看来硅基生命即使存在、对离散信号的编辑也容易受到环境的干扰,形成高级智慧生物的可能性相对要低;
第三,前面说到了硅链在水中不稳定、硅基生命难以适应水解反应,而新陈代谢所需要的能量不是简单的能量形式、而是以化学振荡的自组织协同的形式维持负熵流摄入负熵然后再将熵释放出来,这种过程以化学振荡的形式来回往复地出现、如果不是借助水的环境不是在水解中进行而是在高温中高分子化合物的化学键直接内加热断开的话,那种高分子化合物新陈代谢的化学振荡的往复过程就不是通过水解过程中的中间催化物调节、而是木炭被点燃那样,这样一来硅基生命以什么物质为新陈代谢化学反应的能源来源和能源储存物质就很成问题,何况加热分解不存在中间复杂催化反应的振荡结构的所以不存在自组织的动态秩序而只会引向朝热力学平衡态的回归而不会维持生命的化学平衡位置的持续迁移的。


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