有关硅基生命的科幻小说

A. 关于科幻

地球上的全部生命都是以碳和水为基础，而且很可能宇宙中大部分的生命形态也都是以碳和水为基础。但是也有很多人相信碳以外的其他元素以及水以外的其他介质也可以为生命提供基础，早在1885年，爱尔兰出生的天文学家兼数学家罗伯特•斯德威尔•鲍尔(Robert Stawell Ball)就曾在他的《天堂的故事》(Story of the Heavens)中提到地外生命可能和地球上的完全不同，他写道：

“倘若我们能够得到机会去近距离观察一些天体，我们可能会发现它们也充满了生命，但却是特化适应于环境的生命。以奇特而怪异的形态出现的生命……”

一、硅基生命

说到碳基生命以外的生命形态，对这方面稍有点了解的人首先想到的就是硅基生命。不过硅基生命这个概念到底什么时候有的，大概没几个人了解，说出来可以让人吃一惊，原来这个概念早在19世纪就出现了。1891年，波茨坦大学的天体物理学家儒略•申纳尔(Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，他大概是提及硅基生命的第一个人。这个概念被英国化学家詹姆士•爱默生•雷诺兹(James Emerson Reynolds)所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。

著名英国科幻作家赫伯特•乔治•韦尔斯(Herbert George Wells)吸收了雷诺兹和鲍尔的观念，他写道：

“人们会为这种设想所带来的奇异想象所震惊：既然有硅—铝生命体，为什么不会立刻想到硅—铝的人？让我们说，他们在硫磺气组成的大气中漫步，徜徉在温度比熔炉更高的，数千度的融化的钢铁海洋旁。”

三十年后，英国遗传学家约翰•波顿•桑德森•霍尔丹(John Burdon Sanderson Haldane)提出在一个行星的深处可能发现基于半融化状态硅酸盐的生命，而铁元素的氧化作用则向它们提供能量。

粗看起来，硅的确是一种作为碳替代物构成生命体的很有前途的元素。它在宇宙中分布广泛，而在元素周期表中，它就在碳的下方，所以和碳元素的许多基本性质都相似。举例而言，正如同碳能和四个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐是碳酸盐的类似物，三氯硅烷(HSiCl3)则是三氯甲烷(CHCl3)的类似物，以此类推。而且，两种元素都能组成长链，或聚合物，它们并在其中同氧交替排列，最简单的情形是，碳—氧链形成聚缩醛，它经常用于合成纤维，而用硅和氧搭成骨架则产生聚合硅酮。

基于上述情况，一些特异的生命形态就有可能以类似硅酮的物质构成。硅基动物很可能看起来象是些会活动的晶体，就如同迪金森和斯凯勒尔(Dickinson and Schaller)所绘制的如下想象图一样。这是一只徜徉在硅基植物丛中的硅基动物，这种生物体的结构件可能是被类似玻璃纤维的丝线串在一起，中间连接以张肌件以形成灵活、精巧甚至薄而且透明的结构。

行走在硅基植物丛中的硅基动物

看上去这些结晶体似的生物非常漂亮，如果它们可以在常温下生存的话，大概许多地球人都愿意在家里养几只作为装饰，养这种宠物的一个明显好处是不会传播细菌和寄生虫，因为作为碳基生命的细菌和寄生虫对这种完全不同的生命是无能为力的。但是，但硅基生命的存在的可能性却受到许多缺陷的威胁。

一个很大的缺陷就是硅同氧的结合力非常强。当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时，会形成二氧化碳气体，这是种很容易从生物体中移除的废弃物质；但是，硅的氧化会形成固体，因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格，使得每个硅原子都被四个氧原子包围，而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的，处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程带来很大挑战。

只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物这里，储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由单键连接成一条链，而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量，废弃物产生水和二氧化碳。这些酶是些大而复杂的分子，它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化，这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的不对称使得分子出现左旋或者右旋，而多数碳基生物体内的物质都显示这个特征，正是这个特点使得酶能够识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。然而，硅没能象碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物，这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。

此外，硅链在水中不稳定，容易断掉，不象碳链这样在干湿环境下都保持稳定。虽然这点不会因此排除硅基生命存在的可能，但存在大量液态水的星球肯定是排斥硅基生命的。

存在硅基生命，甚至存在硅基生命出现前的早期生命化学演化的低可能性也被天文观测所验证。不管天文学家向哪里搜寻——陨星、彗星、巨行星的大气、星际物质、冷却恒星的外层——他们都只能找到氧化的硅(二氧化硅和硅酸盐)，而找不到类似硅烷和硅酮这样的作为硅生物化学存在预兆的物质。相反，当我们寻找碳基生命的迹象时会发现，在陨星中不难找到氨基酸这样的碳基有机分子，至于甲烷，不仅在太阳系的众多行星和卫星中很容易找到，而且在星际物质和星云中也能找到，甚至连甲基乙炔和氰基癸五炔这样的复杂分子都能从星际物质中找到。

即使如此，也有必要指出，硅可能曾在地球生命的起源过程中扮演过一定的角色。有一个奇怪的现象是，地球生命特别喜欢利用右旋的糖和左旋的氨基酸。对此的一个理论解释是，生命演化初期的第一批碳化合物在一片有着特定旋性(旋光性)硅石表面上的“原始汤”内形成，而这种硅化合物的旋性决定了我们现在从地球生命体内找到的碳化合物的旋性。

尽管从生化角度看，找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小说中则很兴盛，而且科幻作家的许多描述会提出不少有关硅基生命的有益构想。在斯坦利•维斯鲍姆(Stanley Weisbaum)的《火星奥德赛》(A Martian Odyssey)中，该生命体有1百万岁，每十分钟会沉淀下一块砖石，而这正是维斯鲍姆对硅基生命所面临的一个重大问题的回答，文中进行观察的科学家中的一位观察到：

“那些砖石是它的废弃物……我们是碳组成，我们的废弃物是二氧化碳，而这个东西是硅组成，它的废弃物是二氧化硅——硅石。但硅石是固体，从而是砖石。这样它就把自己覆盖进去，当它被盖住，就移动到一个新的地方重新开始。”

在星际旅行系列片的“黑暗中的恶魔”中，Janus IV的矿工发现了一种硅基生命形态——Horta。每过5万年，所有的Horta就都死去，只剩下一个个体活着照看将会孵化下一代的那些蛋。

Horta:星际旅行系列片中的硅基生命

看来，人们对硅基生命的一个重要设想是长寿，这大概来自人类从自然界岩石的恒久得到的印象。而另外一个通常的看法是，硅基生命很可能出现于温度比较高的星球上，比如说一个到处都是火山的星球上，因为许多硅基化合物比碳基更稳定，比如硅-氧键可以承受大约600K的温度，而硅-铝键能承受将近900K的温度，所以耐高温的性能要好，而且同样是由于相对稳定，在高温下活性更好。对于硅基生命来说，200度甚至到400度才能让它们感到舒适，而在我们觉得舒适的室温下它们很可能会被冻死，这就是我在前面提到饲养硅基宠物的时候，特意提到“如果它们可以在常温下生存”这句的缘故。

(三思科学电子杂志 2005年第6期 责编 碧声)

至于为什么只有碳基和硅基，文中已经提到了，硅元素和碳元素的许多基本性质都相似。举例而言，正如同碳能和四个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐是碳酸盐的类似物，三氯硅烷(HSiCl3)则是三氯甲烷(CHCl3)的类似物，以此类推。而且，两种元素都能组成长链，或聚合物，它们并在其中同氧交替排列，最简单的情形是，碳—氧链形成聚缩醛，它经常用于合成纤维，而用硅和氧搭成骨架则产生聚合硅酮。

B. 经常科幻小说里会说什么硅基生物，就是用硅

硅基生命是一种想像中的生命形式。
地球生物都属于碳基生命，是以碳和碳链为基础的生命形式。就是说，地球生物体内的生物大分子都是以碳和碳链为骨架构建的，如糖和糖的聚合物、脂肪酸和脂肪、氨基酸和蛋白质、核酸等。
碳基物质有一个特点，就是不能耐受高温，在高温下容易分解，从而失去生物活性。
硅是与碳同族的元素，与碳的化学性质非常相似，也能连接成长链状化合物。但硅基物质有一个特性，就是比碳基物质耐受更高的温度。
一些生物学家设想，如果是在表面温度较高的星球上，以硅为骨架也有可能构建出生命形式，这种生命形式能够耐受比地球温度更高的温度。这类生命就被称为“硅基生命”或“硅基生物”。

C. 硅基生命也许只存在于科幻作品中，现实会有吗

有没有其它形式的生命呢，一直以来科幻作家对此做出了许多幻想，包括了硅基生命、氨基生命、硼基生命等多种形式，并说明能够产生这种生命的理想星球是什么样子的，虽然做出了这么多的幻想，但实际上，人类除了碳基生命之外从未发现过其它生命形式，哪怕是最简单的有机分子也是以碳为基础的，从未看到过以硅为基础的硅酮或硅烷以及硅的高级化合物，这些都没有发现过，我们常见的也就是二氧化硅、硅酸盐了。

但一个道理告诉我们，没见过不能代表没有，对吧，仍然是相信这些是存在的，只是目前局限于科技的发展程度没有发现罢了。

星际迷航对于硅基生命的幻想

自然演化出硅基生命很难，但现实中人类制造的人工智能可以称之为广义的硅基“生命”，随着科技的发展，以硅为主要材料的半导体元器件构成的计算机人工智能，这种人造的“硅基”生命或许在未来可以承载人类的意识。

D. 硅基生命比碳基生命更难出现寻找外星人还是以寻找碳基生命为主吗

目前人类对地外生命的寻找，还在人类已知的物理化学和生物知识的基础上。当然很多人会讲，也许外星人不用水，是硅基甚至铁基的，但这更多是科幻的想法。迄今为止地球是人类所知唯一存在生命的星球，对于外星生命的探讨肯定要依赖于对地球上生命的认识。

只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。碳基生命储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。碳在地球生物的呼吸作用中的代谢终产物主要为二氧化碳气体，是种很容易从生物体中移除的废弃物质；但是，硅的氧化则会形成固体，如果以现在的人体结构考虑，外星生命可能需要经常用氟化氢清理呼吸道。

E. 求主要描述硅基生物的科幻电影

瓦力......

F. 硅基生命的生命形式是什么样的，人类要怎么才能观察到

许多对外星生命的探索都集中在发现与我们相似的生命迹象——液态水的可用性，或者由碳(地球上生命的基础元素)制成的复杂化合物的存在。但是如果生命可以由不同的东西构成呢？

基于硅的生命形式可能非常原始，其存在的迹象更加模糊——比如硅分子群出现在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星内部非常热、富氢、贫氧的条件可能更有利于复杂的硅化学反应。在寻找其他星球上的生命时，也许事实会比科幻小说更奇怪。

G. 为什么碳基生命和硅基生命是死敌

与碳-氢、碳-碳键不同，硅-氢键和硅-硅键容易被各类质子溶剂完全破坏。这也就意味着常见的水，氨甚至氟化氢等溶剂都不能作为硅基生命的载体。

当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时，会形成二氧化碳气体，这种物质相对惰性易于产生且很容易从生物体中移除。但是，符合条件的无机气态硅化合物却不存在。

而易于产生的二氧化硅则是固体，因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格，使得每个硅原子都被四个氧原子包围，而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的，处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程和植物光合作用带来很大挑战。

碳基生命以碳水化合物储存能量，硅基生命也可以用类似的化合物进行能量储存，但如何使用这些能量则比较难办。碳基生命用左旋或右旋的大分子———酶来控制碳水化合物，但硅则难以组成这样的大分子。

有人认为，硅可能不能像碳一样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物，只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物这里，储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。

在碳水化合物中，碳原子由单键连接成一条链，而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量，废弃物产生水和二氧化碳。

这些酶是些大而复杂的分子，它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化，这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的手性使得分子出现左旋或者右旋，而多数碳基生物体内的物质都显示这个特征，正是这个特点使得酶能够识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。

然而，硅没能像碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物（主要由于复杂硅烷衍生物稳定性太低，导致硅难以形成烃衍生物的复刻品），这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。即它不能像类似碳基生命一样识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程，把储存的能量释放出来。

遗传又是另一个难题。碳形成的基因链在水中很稳定，这使得碳基生物体内可以充满着。但是，硅形成的基因链在水中很不稳定，这决定了硅基生物无法以水充实身体，而其他的液体，如铁水、熔化玻璃，也很难保持其基因链的稳定。

(7)有关硅基生命的科幻小说扩展阅读

除硅基生命和碳基生命以外的生命形式

1、硼基生命

在一系列硅烷被合成后，人们又成功合成了种类众多的硼烷。于是，有人将目光投向了这种位于碳左边的元素：硼拥有比硅更小的原子半径和远比硅强的连接能力——硼是唯一和碳一样具有无限延伸自身的能力的同时氢化物系列稳定性不受原子数目制约的元素；

同时硼还具有比碳更丰富的成键多样性；硼烷拥有种类众多的衍生物，且复杂硼烷及其衍生物稳定性也十分可观。有人据此猜测，硼也可能作为生命骨架。（详见词条“硼基生命”）

有人猜测，硼基生命可能诞生在以氟化氢为溶剂的海洋中，以硫或多硫化物作为氧化剂。以类似嘌呤和嘧啶的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷作为遗传信息的载体的核心部分。

而氮配合的硼烷基硼酸则相当于氨基酸，其中，对应氨基NH₂C的RNH2B和对应羧基COOH的B(OH)2通过脱水和重分配可产生类似于蛋白质，以类似肽键-CO-NH-C的B(-NHR-B)2为连接中心的多聚物。

2、科幻作品

然而，科幻作家仍不满足于生命的这些多样性，他们在各自的作品中充分发挥了想像力，为我们创造出一些更不可思议、但细想之下又似乎不无道理的生命世界。一些作家设想，在某些极寒冷的星球之上，可能存在着以液体氦为基础，并以超导电流作联系的生命形式；

另一些作家则认为，即使在寒冷而黑暗的太空深处，亦可能有一些由星际气体和尘埃组成，并由无线电波传递神经讯号的高等智能生物——霍耳的科幻小说正是这方面的代表作；

还有一些想像力更丰富的作家甚至认为外星生命也许根本不需要化学物质基础，他们可能只是一些纯能量的生命形式，比如一束电波。

3、金属细胞和金属生命体

就在科幻作家构思“硅基生命”的时候，实验室里的“金属细胞”已经有了生命征象，并且初步显露出进化的趋势。 不同于碳元素的共价键有机物，这种“无机生命”的基础是金属钨的杂多酸阴离子——6族元素能与氧配位成多面体（姑且理解成酸根），然后脱水缩聚成共用氧原子的巨大结构。

这些庞大的阴离子可以继续缩聚并容纳其它含氧酸，进而在强酸溶液里自组织成泡状结构，如同活细胞——这或许意味着，我们的生物学只是生命科学里的一小部分。

克罗宁和同事通过从大分子金属氧化物中提取负电荷离子形成盐溶液，来束缚氢或者钠一些较小的正电荷离子；这种盐溶液注入另一种含有较大负电荷有机离子的溶液中，可以束缚较小负电荷离子的活动性。

当这两种盐溶液混合，交换其中部分大分子金属氧化物，使其不再形成较大的有机离子。这种新溶液在水中无法溶解：沉淀物质像包裹注射溶液的壳状物。克罗宁称这种沉淀物质为泡沫无机化学细胞，并表示它们还具有更多的特性。通过修改它们的金属氧化物主干部分使iCHELLs具备自然细胞膜的属性。

同时，研究小组还在泡沫中制造泡沫，建立的隔膜模拟生物细胞的内部结构。他们通过连接一些氧化分子至光敏染料，可灌输iCHELLs细胞进行光合作用。克罗宁称，早期实验结果形成的细胞膜可将水分解为氢离子、氢电子和氧分子，这是光合作用的初始状态。

克罗宁称，我们可以抽吸质子分布在细胞膜上，来设置形成一个质子坡度。这是从光线中获得能量的关键一步，如果生命体能够完成这些步骤，将建立形成具有类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。

这项实验仍处于早期阶段，一些合成生物学家目前保留发言意见。西班牙巴伦西亚大学的曼纽尔-波尔卡说：“克罗宁研制的金属细胞泡沫目前还不能说完全具备生命特征，除非这些细胞可以携带类似DNA的物质，可驱动自我繁殖和进化。”

克罗宁回应称，在理论上这是可能实现的，去年他在实验中显示利用金属氧酸盐彼此作为模板可实现自复制功能。

在为期7个月的实验中，目前克罗宁可以大批量生产这些金属细胞泡沫，并将它们注入充满不同pH值的试管容器中，他希望这种混合环境将测试它们的生存性。如果pH值过低，一些细胞将溶解死亡。

如果克罗宁的实验是正确的，或许宇宙生命的存在性将更加广阔。日本东京大学的Tadashi Sugawara说：“这项实验结果说明生命体并不全是基于碳结构，水星的物质结构与地球相差很大，或许在水星上也有可能通过无机元素形成生命体。克罗宁的这项研究开辟了一个新的领域。”

H. 真的有硅基生命吗

这讲不定的吧，目前应该还没发现，不过在不同环境下诞生的生物构造可能是不同的，而且如果要算硅基生命的话，我们可能要重新定义生命了吧。。。

I. 在宇宙中，硅基生命有没有可能真的存在

这是一篇我在头条问答的解答，现在搬运到这里。

刚刚在上一篇文章，我描述和计算了氨基生命存在的概率。现在，顺便谈谈硅基生命的形态。

除外，碳基生命都是呼吸氧气，呼出二氧化碳。而如果存在一个碳基生命，它则会让硅与氧元素结合，呼出一种叫做SiO2的化合物。这个SiO2的化合物，是固态的，也就是俗称的“石英石”。你可以想象一下，一个像大石头的怪物，每次呼吸都把一大堆砖头一样的东西吐出来吗？很快，它就把自己埋了……

J. 硅基生命是什么形式的

许多对外星生命的探索都集中在发现与我们相似的生命迹象——液态水的可用性，或者由碳(地球上生命的基础元素)制成的复杂化合物的存在。但是如果生命可以有不同的东西构成呢？元素周期表中有一种元素非常接近碳，有人认为这可能是生命的另一种化学基础。我们更习惯于在电脑芯片、沙子和润滑剂中找到它。硅基生命形式看起来可能是什么样的生命？

会是什么样子？

如果硅基生命形式确实存在，我们将如何寻找它们——我们甚至能识别什么时候找到它们？寻找硅基生命肯定不容易；未来的宇航员不会跌跌撞撞地穿过岩石怪兽的足迹或硅生物的沙质排泄物。

基于硅的生命形式可能非常原始，其存在的迹象更加模糊——比如硅分子群出现在意想不到的地方。它甚至可能在行星表面找不到——行星内部非常热、富氢、贫氧的条件可能更有利于复杂的硅化学反应。

在寻找其他星球上的生命是，也许事实会比科幻小说更奇怪。