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既然碳和硅都能構成生命,為何科學家卻稱,生命形式只能是碳基的


原標題:既然碳和硅都能構成生命,為何科學家卻稱,生命形式只能是碳基的

為什麼科學家總是假設,生命的形式是碳基生命呢?
既然碳和硅都能構成生命,為何科學家卻稱,生命形式只能是碳基的

總有小夥伴說,科學家定義生命的理論是如此的狹隘,地球上所有的生命形態,無外乎是都是由25種化學元素構成的。在宇宙中其它地方會不會有其它生命形式會不會有其他的生命形式遠超過於我們的想象呢?他們還是細胞結構的生物嗎?它們是否和我們一樣,有固定的形態大小?它們能否進入四維空間。
既然碳和硅都能構成生命,為何科學家卻稱,生命形式只能是碳基的

這是關於生命和智能形態的想象會一下子如同洪水決堤一般,一發不可收拾。首先生命的定義應該是一個複雜的並可以與周圍環境進行選擇性物質交換的個體。起碼在一個物種還沒實現技術爆炸之前應該是這樣的。
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其次我們要知道,生命的構成其實都是由最基本的元素來形成的。從這點上來說,整個宇宙的元素都是確定的。相同的元素物理特性也並沒有什麼不同。所有的物質都是在大爆炸那一刻誕生的。而我們每一個原子也都曾經是宇宙的塵埃,最終也將歸於塵埃。那麼生命的誕生也都是從這些已知的元素中去組合的。從而形成更複雜的化學結構。
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那如何組合元素形成化合物,乃至更複雜的有機物呢?
眾所周知,元素越輕,它的外層電子就越少,可以形成物質的複雜程度就會越少。但是由於最外層電子與原子核的距離特別近,會更容易與其它元素進行組合。那麼重元素的外層電子更多,是不是會有更多的組合形式呢?進而誕生出更加複雜的化合結構,以至於誕生生命呢?
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這個答案當然是否定的,重元素的電子層極多,最外層電子與原子核的距離也較遠,原子核內質子與最外層電子之間的正負電荷引起的電磁力也相應變弱。其共價鍵極不穩定,使得它與其它元素形成複雜化合物的可能性變得很小。而且,隨著電子層數的增加,元素也已經成為了容易失電子的金屬元素。
既然碳和硅都能構成生命,為何科學家卻稱,生命形式只能是碳基的

到了現在我們發現,其實可以構成生命的基本元素變得很少了,由於碳元素最外層四個電子的結構以及所有原子最外層八個電子最穩定的事實,使得碳原子能夠形成四個穩定的共價鍵。
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這已經是元素形成化學鍵的數量和極限了,這個特性使得碳原子形成碳碳長鏈的分子的同時,兩邊還能夠最大限度地攜帶各種功能複雜的官能團。如苯環酸根或者其它大型碳鏈,還有類似碳碳雙鍵這種更穩定的結構,這是複雜有機大分子形成的基礎,這個分子的複雜程度,也是有機體實現各種複雜功能的保障。
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那麼還有硅元素,但考慮到硅元素的核外電子層比碳元素更多一層,其共價鍵遠不如碳穩定,打個比方,如果碳碳鍵是美國隊長拉直升機,那麼硅硅鍵就是正常人去拉直升機。
因此,在生命的競爭中或者是大分子形成的競爭中,當然不如碳基生命競爭力強。