最近學(xué)者孫玉良有個(gè)觀點(diǎn)引發(fā)了不小的討論：外星人如果存在，一定是硅基生命，而非碳基。這個(gè)話題本身就足夠吸引人——地外生命究竟長(zhǎng)什么樣，幾乎是每個(gè)人仰望星空時(shí)都會(huì)冒出來(lái)的念頭。不過(guò)科學(xué)研究講究證據(jù)和推演，硅基生命到底靠不靠譜，值得攤開化學(xué)元素周期表，認(rèn)真捋一捋。

硅和碳能放在一起比較，是有化學(xué)根基的。它們同屬元素周期表第14族，最外層都有4個(gè)電子，理論上都能跟其他元素手拉手連成復(fù)雜的分子鏈。碳搭出了蛋白質(zhì)、DNA這些生命大廈的骨架，硅也確實(shí)能形成硅烷、硅酮、硅氧烷等化合物。

早在19世紀(jì)末就有科學(xué)家在紙上推演過(guò)硅基生命的可能性，這個(gè)思路延續(xù)到今天，仍有一小部分研究者在探索。但"紙上能算"和"自然界真有"之間，隔著一整座實(shí)驗(yàn)化學(xué)的大山，輕易跨不過(guò)去。

硅在某些維度上的確有吸引力。碳基生命對(duì)生存環(huán)境極其挑剔——溫度區(qū)間窄、必須有液態(tài)水、酸堿度還得適中，稍不留神就全軍覆沒(méi)。硅基化合物的耐熱性要強(qiáng)得多，理論上可以在數(shù)百度甚至更高的溫度下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

更關(guān)鍵的是，硅基生命或許根本不需要水。液氨、液態(tài)甲烷、濃硫酸，這些在碳基生物看來(lái)是毒藥的液體，都可能充當(dāng)硅基化學(xué)反應(yīng)的溶劑。宇宙中沒(méi)有液態(tài)水的星球遠(yuǎn)比有的多，高溫、干旱的世界更是數(shù)不勝數(shù)，這些地方碳基生命絕無(wú)可能立足，卻或許能成為硅基生命的溫床。這個(gè)想象空間本身就很誘人。

還有一個(gè)數(shù)字常被拿出來(lái)?yè)窝汗柙卦谟钪嬷械恼w豐度，大約是碳元素的十倍。原材料多了整整一個(gè)數(shù)量級(jí)，看起來(lái)硅確實(shí)占盡天時(shí)地利。但豐度和可生物利用性是兩碼事。氫占了宇宙普通物質(zhì)質(zhì)量的74%，誰(shuí)也沒(méi)說(shuō)生命是氫基的。

硅再多，如果化學(xué)性質(zhì)不配合，也只是閑置的礦藏。判斷一個(gè)元素能否支撐生命，關(guān)鍵看它能不能完成生命所需的那套化學(xué)動(dòng)作，儲(chǔ)量只是前提之一，不是決定性因素。

地球上其實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)了一些"準(zhǔn)硅基"生命的苗頭。海洋中的硅藻能利用二氧化硅給自己打造精致的玻璃外殼，顯微鏡下看像微型雕塑，復(fù)雜程度令人嘆服。放射蟲同樣用二氧化硅構(gòu)建骨骼，幾何結(jié)構(gòu)之精巧堪比人類工藝。

更極端的例子是深海熱泉附近的某些細(xì)菌，它們?cè)诟缓杷猁}的環(huán)境里照常代謝，把硅當(dāng)成日常資源來(lái)用。這些生物的遺傳物質(zhì)仍然是碳基的，算不上真正的硅基生命，但至少說(shuō)明生命和硅并非絕緣——硅已經(jīng)深度介入了地球生物圈的某些角落，這個(gè)姿態(tài)值得關(guān)注，既不能一棒子打死，也沒(méi)必要過(guò)度拔高。

真正的問(wèn)題從這兒才開始。硅基生命面臨的第一道坎，是硅-硅鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)不及碳-碳鍵，而且極不穩(wěn)定。碳原子可以輕松連成成百上千個(gè)原子的大分子鏈，DNA更是動(dòng)輒上億個(gè)堿基串聯(lián)而成的超長(zhǎng)信息載體，靠的就是碳-碳鍵足夠結(jié)實(shí)、足夠有韌性。

硅-硅鍵的鍵能只有碳-碳鍵的約三分之二，稍微受熱或受點(diǎn)化學(xué)擾動(dòng)就斷裂。實(shí)驗(yàn)室里想合成一條包含幾十個(gè)硅原子的穩(wěn)定長(zhǎng)鏈都困難重重，自然環(huán)境中的難度只會(huì)更高。沒(méi)有長(zhǎng)鏈分子，就無(wú)從談起信息存儲(chǔ)、遺傳復(fù)制和演化變異，生命的核心游戲還沒(méi)開局就已經(jīng)結(jié)束了。

硅呢？它在化學(xué)上堪稱"一根筋"，幾乎只認(rèn)單鍵，雙鍵和三鍵不僅罕見而且極不穩(wěn)定，稍微碰一下就散架。這意味著硅的化學(xué)反應(yīng)空間被死死壓縮在了一個(gè)狹窄的區(qū)間里，缺乏支撐復(fù)雜新陳代謝所需的多樣性。生命運(yùn)轉(zhuǎn)靠的是成千上萬(wàn)種不同的化學(xué)反應(yīng)協(xié)同配合，硅在這方面天賦有限，是結(jié)構(gòu)性的短板，不是多努力就能彌補(bǔ)的。

第三個(gè)問(wèn)題直指代謝的核心環(huán)節(jié)。碳氧化產(chǎn)生二氧化碳，常溫常壓下是氣體，進(jìn)出身體順暢無(wú)阻，呼吸系統(tǒng)因此簡(jiǎn)單高效。硅氧化則生成二氧化硅——沒(méi)錯(cuò)，就是石英，硬邦邦的固體石頭。一個(gè)硅基生命如果靠氧化反應(yīng)供能，體內(nèi)會(huì)持續(xù)產(chǎn)出固體廢料，想象一下吸進(jìn)氧氣、呼出沙子的畫面，消化系統(tǒng)根本無(wú)法承受這種負(fù)擔(dān)。

除非演化出完全不同于碳基的代謝路徑，否則光是廢料處理就足以讓硅基生命窒息。當(dāng)然，宇宙之大不能完全排除奇異的代謝方式，但目前在任何已知或推演的生化框架中，這個(gè)問(wèn)題都沒(méi)有合理的解答。

第四個(gè)障礙來(lái)自反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。硅基化學(xué)反應(yīng)的速率普遍偏慢，慢到在競(jìng)爭(zhēng)激烈的生態(tài)環(huán)境中幾乎處于天然劣勢(shì)。SETI研究所的科學(xué)家曾指出，即便硅基生命真的存在，其生命活動(dòng)也會(huì)極其遲緩，在動(dòng)態(tài)變化的宇宙環(huán)境中搶不過(guò)反應(yīng)更快、適應(yīng)更靈活的對(duì)手。

一顆隕石撞擊、一次氣候劇變、一輪輻射風(fēng)暴，碳基生命尚有一線機(jī)會(huì)逃散或適應(yīng)，硅基生命完成一輪應(yīng)激反應(yīng)可能就需要成千上萬(wàn)年。宇宙的篩選機(jī)制殘酷而高效，慢在這個(gè)舞臺(tái)上不是優(yōu)雅，而是致命的軟肋。

說(shuō)到底，截至目前，人類沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何硅基生命的直接證據(jù)。紙面推演有之，實(shí)驗(yàn)室里合成幾種簡(jiǎn)單的硅化合物也有之，但活體、遺跡、甚至可靠的化學(xué)痕跡——一個(gè)都沒(méi)有。在科學(xué)領(lǐng)域，"沒(méi)有發(fā)現(xiàn)"不能等同于"不存在"，但也不能反過(guò)來(lái)說(shuō)"沒(méi)發(fā)現(xiàn)恰恰說(shuō)明它藏在某個(gè)角落"。這是一種非理性的期待，跟科學(xué)精神背道而馳。

芯片是硅做的，人工智能又在芯片上運(yùn)行，于是有人把二者混為一談，管AI叫"硅基智能"甚至"硅基生命"。這個(gè)說(shuō)法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹I沒(méi)有新陳代謝，不能自主繁殖，不經(jīng)自然選擇演化，不具備任何生命的核心特征。把AI比作硅基生命，是對(duì)"生命"概念的濫用，芯片上的計(jì)算和細(xì)胞里的化學(xué)，本質(zhì)上屬于兩個(gè)完全不同的賽道。

回到孫玉良的觀點(diǎn)。硅基生命在理論上不能被徹底排除——宇宙138億年的歷史、數(shù)以千億計(jì)的星系，確實(shí)給"意想不到"留足了空間。但從現(xiàn)有的化學(xué)規(guī)律和物理約束來(lái)看，硅基生命面臨的障礙是系統(tǒng)性、根本性的：長(zhǎng)鏈分子無(wú)法穩(wěn)定存在、化學(xué)反應(yīng)多樣性嚴(yán)重不足、代謝產(chǎn)物是固體、反應(yīng)速率過(guò)慢。

信源：

《科普中國(guó)》——《宇宙起源與元素分布》

《央視網(wǎng)》——《我們?nèi)绾翁綄さ赝馍?/p>

《中國(guó)數(shù)字科技館》——《眺望硅基生命》

《中國(guó)物理學(xué)會(huì)期刊網(wǎng)》——《科幻小說(shuō)中的硅基生命，就要實(shí)現(xiàn)了嗎？》