有什麼證據可以證明太陽上有碳基生命或硅基生命的存在或是能說明不可能存在?

問題描述:不只是太陽,還有很多被認定沒有生物的星球。為什麼沒有水沒有大氣沒有光沒有適當的熱量就不能有生物存在呢?這只是我們生存的條件,不能代表其他生物吧?也許有的生物就不呼吸呢?不需要喝水呢?他們有可能有其他的循環方式只是不為我們所知呢? 感謝大家的答案,我確實是閑著難受提的問題,作為一個高中物理沒及格的人感謝大神們!人各有所長,我承認物理白痴。。。 ——————————————這里是改原題的分割線————…
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Mandelbrot:

在回答這個問題之前,我們先來看看什麼是生命吧。

維基百科上有這樣一個定義:生命應該表現出以下全部或多數特徵。

  1. 體內平衡,能夠調節體內環境達到一個穩定的平衡狀態。
  2. 組織性,由一個或多個的單位(細胞)構成。
  3. 新陳代謝,能夠把外界物質或能量轉換為細胞成分。
  4. 生長,通過新陳代謝,生物體可以讓自己所有部分長大,而不是簡單地積累物質。
  5. 適應,能夠對環境變化做出反應,通過進化適應環境。
  6. 對刺激做出反應
  7. 繁殖,能夠產生新的個體,有性和無性的都算。

有的生物學家認為,只有具備以上全部特徵才能被看做生命。不難看出,這些特徵是根據地球生物總結出來的。對於我們一無所知的外星生物,要求應該放寬一些。

另外,從熵的角度來看,生命是一個低熵體,它從外界獲取能量,降低本身的熵(或者說,提高自身的有序程度),代價是增加環境的熵。和前面提到的特徵相比,這是一個更加基本的特徵。只有具備了這個特徵,我們才能繼續去檢查其他的生命特徵。

圖片來自Sun

太陽是一個高溫的等離子球,如果上面能夠存在生命的話,這個生命應該是等離子體構成的。根據上面對生命特徵的討論,我們首先來看看高溫的等離子體能否產生並維持低熵(或者說,有組織的)結構。

羅馬尼亞物理學家Mircea Sanduloviciu致力於在等離子體中尋找自發出現的組織結構。他發現,在等離子體中進行放電,會得到一種復雜的帶電空間形態(https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0708/0708.4067.pdf)。這是一種帶有雙層邊界的等離子泡,它表現出很多我們上面提到的生命特徵,包括:

  1. 能夠從外界獲取和轉換能量(電能——熱能)
  2. 能夠通過邊界和外界交換物質
  3. 能夠在系統內部合成物質
  4. 能夠通過分裂進行復制
  5. 能夠與其他等離子泡通信(發出和接受資訊)

圖片來自http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0963-0252/13/1/023

可以看出,這個等離子泡和細胞結構有很多類似的地方。這個實驗也讓我聯想到探索地球生命起源的米勒-尤里實驗:在模擬原始地球環境下進行放電,來證明構成生命的小分子有機物可以在地球上自動產生。
圖片來自https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B1%B3%E5%8B%92-%E5%B0%A4%E9%87%8C%E5%AE%9E%E9%AA%8C

DNA是地球生命的起點。很多人認為,像DNA那樣的螺旋結構也是尋找外星生物的一個重要方法。2014年,一幫俄羅斯和德國科學家通過計算機模擬,發現星雲中的等離子體和塵埃混合物在電荷的作用下會自發產生螺旋狀的結構。帶不同電荷的螺旋會結合在一起,形成類似DNA的雙螺旋結構。當然,這樣的雙螺旋結構能否進一步發展,進行更復雜的生物反應,現在還言之尚早。

恆星表面的磁場也是一種構造螺旋結構的機制。在恆星表面,磁力線會極度扭曲,旋轉,斷裂和重新聯結。由於等離子體中充斥著各種帶電粒子,這些粒子也會受到磁場影響,形成螺旋狀的結構。這是太陽耀斑的形成原因。不少科幻小說都利用這一現象,想像這種螺旋結構可以成為生命現象的起點,從而在恆星表面演變成各種復雜的生命。
圖片來自Magnetic Reconnection

在宇宙中的各種極端環境下是否存在我們目前無法理解的生命,這個問題現在還是無法定論的。而宇宙的秘密,常常隱藏在我們意想不到的地方。也許有一天,新的發現會帶給我們意外的驚喜。


聶渲南:

搬運一下生物化學教授(&科幻大師)阿西莫夫的科普硬幹貨《並非我們所知的——論生命的化學形式》,請虛心接受權威人士的意見。

——大師原文,略長,重點我會加粗——

即便是不愉快的經歷,也是能激發靈感的。

舉個例子,我的孩子曾經有一次騙我讓我帶他們去看電視上做廣告的一部怪物電影。「這是一部科幻小說」,他們解釋道。他們並不真的明白什麼是科幻小說,不過他們推斷這是他們的爸爸寫的那種東西,因而我們之間的辯論還是相當的激烈。

我試圖根據我自己的定義向他們解釋這不是科幻小說。但是,雖然我有我自己的邏輯,孩子們卻有著他們自己的分貝。

於是,我加入了一條綿延整整兩個街區的隊伍,全是孩子,偶爾有幾個大人在裡面苦度光陰,還裝著自己是在等公車並會隨時離開。這是新英格蘭的一個典型的早春時節 — 討厭的細雨在呼嘯的東風里被攪得象針一樣 — 我們緩緩地一寸寸地向前挪著。

最後,在我們離售票處只有六英尺,也是對我個人而言,離得肺炎只有六英寸的時候,我的守護天使笑了,她終於讓我得以倖免於難。售票處掛出了售罄的牌子。

我一邊在暗自歡笑,一邊又說道,「哦,這真太可惜了!」,然後趕著我的那些咆哮不止憤憤不平的孩子們回家。不過,這件事讓我思考,那些電影里的怪物形象是多麼地缺乏想像力。它們所表現出來僅有的特徵,就是它們的大和它們的破壞力。它們包括巨大的猿,巨大的章魚(或者叫八腕類),巨大的鷹,巨大的蜘蛛,巨大的變形蟲。換句話說,我想這些都是好萊塢所喜好的。單單這就足夠吸引那一大群一大群吵吵嚷嚷的人類幼蟲,因為變得強大和具備破壞力,是這個世界上的每一個精力充沛的少男少女們不便言說的夢想。

不過,這只是真正狂熱的一小部分。我們所需要的是真正的多樣性。當謹慎的天文學家用「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命)這一說法來限定那些在另一個世界裡的生命的時候,我們就會變得很不耐煩。那些生命可不可以是「Life-not-as-we-know-it」(並非我們所知的生命),好了,這才是我想討論的東西。

作為開始,我們不得不先確定什麼是「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命)。顯然,「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命)極其的多樣。它有飛的、跑的、躍的、爬的、跳的、游的、以及不動的。它有綠的、紅的、黃的、粉的、蒼白的還有多彩的。有的生長,有的不長;有的吃東西,有的不吃東西。有的有骨骼,有的有外殼,有的板結,有的柔軟;有的有四肢,有的有觸手,有的則什麼附屬物也沒有。有的有毛,有的有鱗,有的有羽,有的有葉,有的多刺,還有的則是赤裸。

如果我們將上述這些都當作「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命)的話,我們就不得不找出某些它們所共有的東西。我們可能會說這些都是由細胞所構成的,只不過這是有例外的。對任何一個曾經感冒過的人來說,病毒都是一種重要的生命形態,而它就不是由細胞所構成的。

因此,我們必須超越生理學層面,而進入到化學層面。我們說所有的生命都是由一組核酸分子組成的,後者通過蛋白質的作用,在以水為媒介的環境中,導引和控制著一系列化學反應。

盡管有更多關於生命定義的細節,這幾乎是不可盡數的,但我正試圖抽絲剝繭,以期找到其中最基本的要素。對於「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命),水是其中不可缺少的舞台背景,而舞台上的角色則是核酸和蛋白質。

因此,在對任何特定地方存在生命進行可能性評估的時候,如果那裡缺少水,或者水只是以固態的冰或氣態的蒸汽的形式存在,任何科學家都會立刻停止考慮上述地方的。

(順便地,你可能在想,為什麼我沒有把氧氣作為基本要素。我沒有把氧氣作為基本要素,因為它不是。確實,氧氣是大部分生命形式在形成能量的過程中所涉及的最典型的物質,但它並不是一種總會涉及到的物質。在我們的體內有組織讓我們能夠在暫時缺氧的情況下生活,在自然界也有些微生物能夠在長期缺氧的環境下生存。幾乎可以明確地說,地球上的生命發端於一個無氧的大氣環境,甚至到今天,仍舊有一些微生物只能在無氧的環境下生存。但是,在地球上,沒有哪一個已知的生命形式,可以在完全無水的環境下生存,或者可以不含有核酸和蛋白質。)

為了討論那些「Life-not-as-we-know-it」(並非我們所知的生命),讓我們試圖改變一下生命的舞台背景或舞台上的角色。先從舞台背景開始!

水是一種神奇的物質,具備一系列非凡的特性,對於那些「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命),它是非常理想的。對於生命而言,水是如此完美的適合,以至於一些人理所當然地將水的一些性質看作是神賜的。但是,這其實是不對的,因為生命是進化成這樣的,它逐漸適應了以水作為媒介。生命適應水,而不是相反。

那我們是否可以想像生命進化並適應了其它種類的液體呢?一種也許與水非常類似的東西。一個很明顯的候選者就是氨。

氨幾乎在任何方面都同水非常類似。水的分子結構包含一個氧原子和兩個氫原子(H2O),它的分子量為18,而氨的分子由一個氮原子和三個氫原子組成(NH3),它的分子量為17。液氨與水比較,氣化所需的溫度幾乎是一樣的高,作為溶劑的用途幾乎是一樣的廣泛,釋放氫原子的傾向也幾乎是一樣的。

事實上,化學家已經在研究那些在液氨中發生的化學反應,並且發現它們可以和那些在水中進行的化學反應相類比。「氨化學」已經被研究得相當細致了。

因此,以液氨作為生命背景是很有可能的,不過不是在地球上。地球上的溫度讓氨以氣體的形式存在。氨的沸點是-33.4°C (-28°F),而冰點是-77.7°C
(-108°F)。

那麼其它行星呢?

在1931年,藉助分光鏡,科學家揭示出木星的大氣,以及土星的大氣(在相對較少的程度上),都含有氨。有一種理論說,木星上覆蓋有巨大的氨的海洋。

確實,木星可能具有的溫度不超過-100°C (-148°F),因此你可能會想它上面大部分的氨也許是以固態形式存在的,剩下的一小部分則以在大氣中的氨氣形式存在。太糟了,如果木星離太陽近一點就好了。不過且慢,我上面所給的這個氨的沸點,是在地球的大氣壓下測得的。在更高的壓力下面,沸點會上升,因此當木星的大氣足夠濃密,雲層足夠厚時,其上存在巨大的氨的海洋的可能性終究是有的。

然而,針對將氨作為生命背景的觀念,一種反對的意見可能被提出。它基於這樣一個事實,任何活著的生物體,都是由那些可以參與快速的、精細的、和多樣的化學反應的,不穩定的化合物組成的。組成「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命)的,必須是處於不穩定邊緣的蛋白質。溫度的小小提高,都會令它們破環分解。

而在另一方面,溫度的下降,也可能令蛋白質分子變得太過穩定。當溫度接近水的冰點時,所有的非溫血生物都會變得非常懶散。在一個液氨環境下,溫度甚至比水的冰點還要低百度左右,那些化學反應會不會變得太過緩慢而無法支持生命呢?

答案有兩方面。首先,為什麼要把「慢的」說成是「太慢了」?為何不能有一種生命形式生活得比我們慢呢?植物就是嘛。

其次,也是更重要的,是形成生命的蛋白質結構讓自己適應了周遭環境的溫度。如果讓蛋白質結構在液氨溫度條件下也經歷數十億年來適應這樣的溫度,它就很可能會進化得在液態水溫度下哪怕待上幾分鐘就會變得非常不穩定,而在液氨溫度下則會變得足夠穩定而能適宜地生存。

我們無法想像這樣的結構可能會是一個什麼樣子,但我們也無需擔心。假設我們是一種長期生活在赤熱環境中的生物(自然是基於一套與我們現有理論存在本質區別的化學)。在這種情況下,我們能理解地球上的那種蛋白質嗎?我們會將壓力容器冷凍到25°C,去形成蛋白質然後去研究它們嗎?當我們尚未發現利用這種蛋白質的生命形式,我們會夢想去這么做呢?

那麼,除了氨之外,還有什麼呢?

好的,在宇宙中,真正普遍存在的元素是氫、氦、碳、氮、氧和氖。我們去掉氦和氖,因為它們是惰性氣體,並且幾乎不參與任何化學反應。宇宙中絕大多數的元素是氫,因此,碳、氮和氧都會以氫化物的形式存在。氧的氫化物就是水(H2O),而氮的氫化物就是氨(NH3)。這兩個我們都已考慮過了。現在就剩下碳,它和氫構成甲烷(CH4)。在木星和土星上,除了氨以外,還存在甲烷。而在更遙遠的天王星和海王星上,甲烷則是主要的物質,而氨則被凍結成了固體。這是因為液態甲烷有著比液氨更低的溫度。在常規大氣壓下,甲烷的沸點是-161.6° C (-259° F.),冰點在-182.6°
C. (-297° F.)。

我們能否將甲烷看作是生命的一種可能的舞台背景,而舞台上的角色是一種更加不穩定的蛋白質呢?很不幸,這個並不這么簡單。

氨和水都是極性化合物,也就是說,分子間的電荷呈非對稱分布。而甲烷分子的電荷分布則是對稱的,換句話說,甲烷是非極性化合物。

一種極性液體可以用來溶解極性物質,而不能溶解非極性物質。而一種非極性液體則可以用來溶解非極性物質,它是無法溶解極性物質的。

因此,水,由於它是極性的,它可以用來溶解鹽和糖,不過它不能用來溶解脂或油(合在一起就是化學家所謂的類脂化合物(lipid)),因為後者是非極性的。這也就是俗語中所說的「油和水不相容」的道理。

另一方面,甲烷,作為一種非極性化合物,能夠溶解類脂化合物而不能溶解鹽或糖。由於蛋白質和核酸是極性化合物,當然它們也就無法溶解在甲烷當中。事實上,很難設想任何一種結構能夠讓蛋白質和核酸溶於甲烷。

如果我們考慮以甲烷作為生命的舞台背景的話,那麼現在,我們就必須更換舞台上的角色了。

為此,讓我們看一下蛋白質和核酸,然後問我們自己,是什麼使蛋白質和核酸對生命而言如此的重要?

好的,蛋白質和核酸都是巨分子結構,能夠在結構上帶來幾乎是無窮無盡的變化,因而具備了功能廣泛這一潛在的能力,而後者作為基礎,是任何一種幾乎是無窮無盡變化著的生命所必需的。

有沒有另一種分子結構,能夠像蛋白質和核酸一樣,變得很大很復雜,而且還是非極性的,因而能夠溶於甲烷?最普通的跟生命相關的非極性化合物就是類脂化合物,因此我們不禁會問,類脂化合物能否以巨分子的結構存在?

如此巨大的類脂化合物分子不僅可能,而且真實存在。特別地,腦組織中就含有復雜結構(以及未知功能)的巨型類脂化合物分子。到處都存在著所謂的「類脂化合物蛋白」和「蛋白類脂化合物」,它們都是由一部分的蛋白質和一部分的類脂化合物組成的單個巨大分子。人類只是了解了類脂化合物化學的一點皮毛。直到近幾十年,我們才發現,非極性分子的潛能要比我們所知道的更大。

同時也記住,地球生命的生物化學的進化過程始終是圍繞著水這種極性媒介所展開的。為中心的。假設生命在比如甲烷這樣一種非極性媒介中進化,同樣的進化力量將使脂類分子通過不斷的增殖,成為復雜的、微妙而又易變的結構,進而能夠完成通常與蛋白質和核酸相關聯的那些功能。

繼續從溫度方面加以討論,我們會遇到少數的幾個常見的在低於液態甲烷溫度下仍呈液態的物質。它們是氫、氦和氖。同樣地,去掉氦和氖,這樣我們就只剩下氫,這個在宇宙中最常見的物質。(有些天文學家認為木星的五分之四是由氫組成的,其它的大部分是氦。在這里就要跟氨的海洋說再見了。)

氫在-253° C (-423° F.) 和 -259°
C (-434° F.) 之間將成為液體,在真空環境中,超過-240° C. (-400° F.) 氫就會沸騰氣化。這個區間只比絕對零度高20到30攝氏度,因此由氫所構成的這一舞台背景,也許是為著最寒冷的生命準備的。氫是非極性的,因此同樣地,它需要某種脂類來充當舞台上的角色。

到目前為止,所有的討論都集中在那些比地球更冷的行星上。那麼那些比地球更熱的行星呢?

作為開始,我們必須認識到在行星中所存在的嚴格的化學區隔。在太陽系裡,或者姑且推而廣之到整個宇宙,有三種形式的行星。

在寒冷的行星上,分子的運行比較緩慢,甚至連氫和氦(在各種物質中最輕的因此也是最靈活的)也運動得足夠緩慢,以至於在行星的形成過程中被保留在一起。氫和氦在一起形成了我們所熟知的那些巨大的氣態行星,如木星、土星、天王星、海王星。

在較熱的行星上,氫和氦運動快速且容易逃逸。更復雜的原子,作為氫和氦的海洋里僅有的雜質,能夠形成那些小的行星。其後的主要氫化物是水。水不僅有甲烷-氨-水三者中最高的沸點,而且也是最容易和硅酸鹽形成緊致的復合物,從而形成行星那堅硬的外殼。

這樣就形成了象火星、地球和金星這樣的行星。在這里,是不可能有以氨和甲烷為舞台背景的生命形式。首先,溫度高得足以讓這些物質氣化。其次,即使這些行星上在形成之後曾經經歷過一個長期的超級冰河期,期間的溫度降到足以液化氨或甲烷,這仍不足道。因為那裡沒有足夠大量的液氨和液態甲烷來支持一個遍及世界的生命形式。

想像一下,一個比上述的那三顆行星更熱的世界,一個熱得足以連水都蒸發掉了的世界。這個熟悉的例子就是水星。這是一個由堅硬的岩石組成的,這些岩石如果有的話,也只會含有少量的氫或氫化物。

難道這就能讓我們排除可能具有的生命形式了嗎?

未必。

存在某些非氫化合物,能比水在更高的溫度下保持液態。在宇宙範圍內,其中的一種最常見化合物能在 113° C (235° F) 到445° C (833° F) 溫度之間仍保持液態,而這將非常切合火星向陽面的溫度。

然而,對於這樣一種生命的舞台背景,這舞台上的角色又會是什麼樣的呢?

到目前為止,所有我們考慮過的那些復雜分子結構都是些普通的有機分子,巨分子,它們主要是由碳和氫所構成的,並摻雜了較多的氧和氮,和較少的硫和磷。單純的碳和氫只會構成非極性分子,而氧和氮的加入則能增加分子的極性數量。

在以液態水為舞台背景的世界裡,在生物機體組織的成分當中,氧原子的數量當超過氮原子的數量,地球就是一例。而在以液態氨為舞台背景的世界裡,我估計氮原子的數量將明顯超過氧原子。根據所含的氧原子和氮原子數量的多寡,可以用來區隔不同亞種的蛋白質和核酸分子。

而在以液態甲烷和液態氫為舞台背景的世界裡,類脂化合物的成分里缺乏氧和氮,而主要是碳和氫,這就是為什麼類脂化合物是非極性化合物的理由了。

但是,在一個如水星般炎熱的世界裡,所有這些化合物都不存在。沒有哪種有機化合物,除非一些非常簡單的,能夠長時間耐受液態硫磺的溫度。事實上,地球上的蛋白質在60° C的溫度下只能堅持幾分鐘,再長就無法存活。

那如何確定有機化合物呢?首先的想法,或許是可不可以用其它元素來替代氫原子,因為在這樣炎特的世界裡,氫將極度缺乏。

讓我們來觀察一下氫原子。由於它是所有原子中最小的,因此它可以擠進分子結構里其它原子無法進入的地方。任何碳鏈,無論多麼復雜,都能夠在其周遭附著上氫原子,使其成為碳氫化合物,也就是烴類。如果用其它原子,就會顯得太大了。

那哪一個能作為替代氫原子呢?好的,一種和氫原子的化學屬性相近(至少就參與特定分子的結合的能力而言)而且和氫原子一樣小的原子就是氟。不幸的是,氟太活躍了以至於化學家們總是覺得它難以對付,因此自然而然地會去研究更加馴服的原子種類。

這在二戰期間得到了改變。那時,六氟化鈾是唯一能讓鈾變成一種容易氣化的化合物。正是因為對鈾的研究所需(原因你懂的),氟才受到重視,不管是否情願。

結果,得到了一整組的「碳氟化合物」,它是由碳和氟,而非碳和氫,構成的復雜分子,也是氟基有機化學的基礎。

誠然,碳氟化合物比對應的碳氫化合物要不活躍得多(事實上,它們在工業上的用途正是在於它們的這種不活躍),並且它們似乎最不能適應構成生命所必需具備的靈活性和多樣性。

然而,發展至今的碳氟化合物,可以和氫基有機物中的聚乙烯和聚苯乙烯相類比。如果我打算只從聚乙烯來判定氨基有機物的潛力的話,那我真懷疑我們能否很容易地來設想蛋白質的潛力。

據我所知,還沒有人做過氟化蛋白的研究,或者甚至還沒有人想過要去研究它。但是,為什麼不呢?我們可以非常確信,氟化蛋白在常溫環境下應該不會比普通的蛋白質來得活躍。但是在象水星這樣的星球上,那裡會非常熱,會將氫基有機物完全破壞,而氟基有機物卻有可能變得恰好足夠活躍,以至於可以來支持生命,特別是由那些生命形成的氟基有機物。

那些以硫為介質的碳氟化合物生物所依賴的,當然是基於這樣的假設,那就是在那些炎熱的行星上,氟、碳和硫的數量足以支持讓生命在數億年裡形成所需的隨機化學反應。這些元素在宇宙中比較常見,所以上述假設並不是天方夜譚。但是,為了保險起見,讓我們考慮其它可能的選擇。

假設我們不用碳作為構成生命的巨分子的主要成分,有沒有和碳的獨特屬性相近的元素— 能夠構成長鏈和長環—從而使能夠用來表達生命多樣性的巨分子結構得以存在呢?

在這方面離碳最接近的原子是硼和硅,硼在元素周期表中位於碳的左邊,而硅則位於碳的正下方。然而,這兩個元素中,硼是相對稀少的元素。由於硼在地殼中的低聚集性,讓它參與的那些產生生命的隨機化學反應會非常緩慢,從而在僅有的五十憶年當中,產生以硼為基礎的生命的概率幾乎不存在。

那就只剩下硅了。不過至少,我們有充分的事實依據的。水星,或者其它的炎熱的行星,可能缺乏碳、氫和氟,但它一定富含硅和氧,因為這是岩石的主要成分。一個一開始就缺乏硅和氧的炎熱的行星將無法存在,因為它將不會比那些散布著的鎳-鐵隕石有更大的質量。

硅可以形成同碳鏈相類似的化合物。氫原子可以鏈接硅鏈,而非碳鏈,從而形成硅烷。不幸的是,硅烷會比其對應的碳氫化合物更來得不穩定,並且在不太可能在高溫下存在於一個形成生命所需的復雜分子結構當中。

誠然,硅確實能夠在岩石中形成復雜的長鏈,並且這樣的長鏈能夠輕易耐受高熱。然而,我們這里討論的不是那種只鏈接硅原子的硅長鏈(Si-Si-Si-Si-Si),而是那種部分硅原子被氧原子所取代的硅長鏈(Si-O-Si-O-Si)。

每一個硅原子鏈接四個氧原子,因而你須將它們想像成這些氧原子每個都和它上面的和下面的硅原子相鏈接,同時,它也和周圍的硅原子相鏈接。這樣就構成一個三維立體的網路結構,因而它是非常穩定的。

然而以這種硅氧鏈為基礎, 當它鏈接的另外兩個原子不是氧原子而是碳原子會怎樣呢?當然這種情況下,碳原子還可進一步鏈接氫原子。這種雜交分子,無論是硅基的,還是以碳基的,都被稱作硅酮。這些化合物同樣也是主要在二戰時期開發出來的,從它們誕生之日起,它們就以極強的穩定性和不活潑性而引人注目。

同樣地,在具備更大的復雜度和高溫的條件下,硅酮將展示其形成生命所需的活躍性和多樣性。另一種可能性:也許存在某種硅酮,它們含有通過氟原子,而非氫原子鏈接的碳鏈。我們可以叫它氟化硅酮(Fluorosilicones),雖然,據我所知 — 很可能我是錯的 — 目前還沒有對它的相關研究。

硅酮或氟化硅酮,可不可能這種化合物的簡單結構(在高溫環境下保持為液體狀態)形成了生命的舞台背景,而其復雜結構則形成了這舞台上的主要角色呢?

就此,依據溫度的不同,從赤熱到接近絕對零度,我們可以將生命的化學構成列示出來:

1, 以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物;

2, 以硫為介質的碳氟化合物生物;

3,* 以液態水為介質的核酸/蛋白質(以氧為基礎的)生物;

4, 以液氨為介質的核酸/蛋白質(以氮為基礎的)生物;

5, 以液態甲烷為介質的類脂化合物生物;

6, 以液氫為介質的類脂化合物生物

在這六個當中,只有第三個是「Life-as-we-know-it」(我們所知的生命),我在它上面打上了星號以免遺漏。

當然,這並沒有窮盡我們的想像,因為科幻作家早已假定存在著靠核能生存的金屬生物,生活在天然氣里的霧狀生物,生活在恆星上的能量生物,生活在空間里的心智生物,還有生活在多維空間里的不可名狀的生物,等等。

不過,基於宇宙中那些最常見的原子,它似乎包含了通過純粹的化學現象最有可能產生的那些生命形式。

因此,當我們走向太空,那裡可能會讓我們有多於預期的發現。我不僅可以期待和我們具備相同生命形式的外星人兄弟相遇,我還會希望在那些並非我們所知的生命形式的可能性當中找到我們的遠房表兄弟。

事實上,我認為我們會偏愛我們的這些表兄弟。在我們的兄弟之間,競爭可能會很激烈,甚至超級激烈,因為我們或許都非常想攫取對方的星球。而由於相互之間能夠完美地吻合,我們和我們的那些在炎熱世界的或者在寒冷世界的表兄弟之間,有的只有友誼。每個星球都自成一體,生活在自己的星球上的生命將自給自足。而每個星球對其它星球而言,既無用也無求。

現在可以再來看摩西十誡中的第十誡(譯者註:「第十誡:不可貪戀他人的房屋;也不可貪戀人的妻子、僕婢、牛驢,並他一切所有的。」),容易理解多了!

既然此題下有自然科學和生物學的標簽,那麼題主還要學習一個。


上官清軒:

一個學說只有具備可證偽性才應該被肯定。

題主你這觀點不具有可證偽性,所以可說毫無意義。比如,我說太陽上溫度太高,你說有的生物就生活在那麼高的溫度下,我說太陽一直發生核聚變,你說也許那種生命的存在形式超出了我們的想像。總而言之,這和我們永遠沒法證明上帝不存在是一回事。
有個很著名的例子,卡爾薩根的龍,題主可以看看。

「我的車庫里有一條噴火的龍!」 有一天卡爾•薩根和朋友這樣聲稱。

「太稀罕了!」朋友連忙跑到他車庫中,但沒有看見龍,「龍在哪裡?」朋友著急的問。

「哦,」薩根說,「我忘了說明,這是一條隱身的龍。」

朋友有些狐疑,不過他建議,可以撒一些粉末在地上,看看龍的爪印是不是會出現。

薩根聽後聲稱這個法子行不通,因為這龍是飄在空中的。

「那麼,既然這條龍在噴火,我們用紅外線檢測儀做一個熱掃描?」朋友並沒有灰心。

「也不行。」薩根平靜地回復,「隱形的火也沒有溫度。」

「要麼對這條龍噴漆讓它現形?」,朋友有點沉不住氣了。

「不行不行,這條龍是非物質的,滑不溜手,油漆無處可粘。」薩根淡然的說。

朋友不說話了,認定薩根實在耍自己。

看到朋友生氣的樣子,薩根反問道:「這樣一條看不見摸不著,沒有實體的,飄在空中噴著沒有熱度的火的龍,一條任何儀器都無法探測的龍,和『根本沒有龍』之間又有什麼差別呢?」


Aorqu用戶:

可以從原子的起源和演化方面考慮。

根據「大霹靂理論」,宇宙之初,只有中子。而他的半衰期是678±30秒。這時候,讓我們寫一個核反應方程:n → p + e¯ + Ve n(中子) p(質子) Ve(反中微子)

t½=11.3min

再經歷2h,即10個n的半衰期後,氫原子佔了大多數。在這期間,發生了「氫燃燒」:

¹H + ¹H → ²H + e﹢+μe e﹢(正電子) μe (中微子)

²H + ¹H → ³H + γ γ (高能量光子)

³He+ ³He → 4He + 2 ¹H

加在一起就是:4¹H → 4He + 2 e﹢ +2 μe

氫燃燒生成氦,氦再燃燒就形成了碳。以此推理,就形成了種種元素。而太陽的年紀不大,尚未發生氦燃燒,不可能演化出比氦更大的原子,所以說,太陽上碳原子和硅原子的含量極少極少,完全是太陽系形成時從其他星體的噴發物質中捕獲的。而且碳原子和氮原子都在忙著C-N循環呢,何談碳基生命和硅基生命呢?

侵刪。


隱生宙:

本文的初衷是(基於自己的知識體系)對程嵩答案中生命和負熵流的模型進行補正和討論,給出了我認可的已知範圍中一種對生命體的定義和描述,不否認其他形式生命體存在的可能。正如當初麥克斯韋提出麥克斯韋妖假想,歡迎大家提出自己的定義和描述。

評論區有個很好的問題,「對生命的定義是否應該再加一條:能自我復制或者繁衍?」。答案是不需要,自然界確實存在不能繁殖(Non-reproductive)的生命體——芽孢(Endospore),正好是我的研究課題之一。

因為篇幅和精力問題,許多概念的定義和細節都沒有展開,無生命自組織結構和耗散結構的理解見評論回復。

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才疏學淺,歡迎打臉。
感謝程嵩的回答,幫我整理了之前的一些思路。

【1】生命是什麼

能夠在無序環境中自主地維持自身有序狀態的一個系統唄。

低熵體。

補充一個概念,物理學家普里高津定義並論證了耗散結構:遠離平衡狀態的開放系統,藉助外界能量流、質量流和資訊流維持自身在時間、空間或功能上有序化的結構。在此基礎上興起的自組織理論把在一定條件下,自發地由無序發展為有序的系統稱為自組織。

生命體是典型的自組織耗散結構,但其逆命題不成立,即不能以耗散結構和自組織定義生命。

舉幾個非生命界的自組織結構。

  1. 雪花的空間有序結構無須贅言。
  2. 貝納德對流:從底部加熱圓盤中的靜止薄層流體,當其底部溫度T1和上層溫度T2之差△T大於臨界值△Tc時,會產生有序對流並觀察到蜂窩狀的六邊形格子(Benard cell)。這是一種宏觀空間有序結構
  3. 化學上赫赫有名的B-Z反應(Belousov–Zhabotinsky
    reaction)B-Z反應,反應溶液出現周期性的顏色交替和類似波的干涉現象,這是一種相對復雜的時間-空間有序結構

圖片來源:Predicting complex biology with simple chemistry

由此可見,不是所有的自組織耗散結構都是生命體。個人比較認可的區分生命和非生命的關鍵是autopoiesis,其判斷標准如下:

  1. 滿足自組織耗散結構定義。
  2. 自我維持和自我修復。
  3. 自主產生明確的物理/化學邊界,微觀如細胞膜,宏觀如皮膚。

而貝納德對流和B-Z反應既沒有自我修復能力,也沒有明確的物理/化學邊界。

早在1944年,虐貓物理學家薛定諤出版了what is life(生命是什麼)並明確指出「生命以負熵為生」——新陳代謝的本質即生物通過與外界的物質和能量交換消除自身生命活動帶來的無可避免的熵增。

What
an organism feeds upon is negative entropy. Or, to put it less paradoxically,
the essential thing in metabolism is that the organism succeeds in freeing
itself from all the entropy it can not help producing while alive.

值得一提的是,此書中薛定諤不僅嘗試用熱力學和量子力學闡釋生命,還大膽預測了遺傳物質的高度序列化和組合多樣性,而DNA的雙螺旋結構和遺傳「中心法則」在十年後才相繼被發現。

【2】熵是什麼

探討負熵之前先看看熵的概念,1850年物理學家克勞修斯將熱力學第二定律表述為不可能把熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化[Clausius statement]。

隨後給出了該定律的數學表達式——克勞修斯定理 [Clausius theorem]:

並定義可逆過程中微分等於δQ/T的狀態函數為熵,即dSQ/T。由卡諾熱機效率推算得到如下形式:

在孤立體系(絕熱,Q=0)中,由於不等式右側分子項為0,則一定滿足△S≥0,也就是我們熟悉的熵增原理:孤立系統里任何自發過程(不可逆)都會引起熵的增加,直至實現熱力學平衡狀態,熵達到極大值,該體系喪失了做功的能力。

以上是熱力學中熵的定義,熱力學只關注宏觀狀態改變而不考慮體系的微觀模型。此後,物理學家玻爾茲曼給出了微觀層面熵的統計學定義——熵與系統表現出特定熱力學性質時可能的微觀構型數量相關。定義式如下:

其中Ω表示微觀構型數量,混亂系統對應的微觀構型是遠遠多於有序系統的,因而混亂系統熵值更高,出現概率也更大。自發的熵增過程可以理解成系統由小概率的狀態向大概率狀態演變,即熱力學第二定律的統計力學表述:孤立系統的自發過程總是從熱力學概率小的宏觀狀態向熱力學概率大的宏觀狀態轉變。

熱力學中,熵是描述過程不可逆性(能量退化)的量度,熵越大對應體系越接近熱力學平衡,對外做功能力越小;而統計力學中,熵是體系混亂度和無序度的量度,熵越大對應可能的微觀狀態越多,表現為更混亂的宏觀表象。

【3】維持生命的負熵

孤立體系逃不過熵增的命運,但生物作為耗散結構(開放體系)可以通過與外界交換物質、能源、資訊獲取負熵流從而拮抗自身的熵增。普里高津就論述過這個過程,他定義開放系統的總熵變dS=diS+deS

  • 其中diS對應體系內部不可逆過程帶來的熵增,孤立系統滿足dS=diS≥0
  • deS則是與外界交流引起的熵變,可正可負:deS<0代表負熵流, deS>0代表正熵流。
  • 當deS<0,且|deS|>diS時,該開放系統的熵就減小了,無序度也相應降低。若該系統是生命體,熵減的趨勢則有助於發展、維持、修復自身的自組織結構。

值得注意的是,熵(entropy, S)是主體固有的廣延性質(extensive property,是一個狀態量而非過程量。我們一般探討的是指定體系熵的變化量△S而非其絕對值,因而建議表述熵變時使用熵增/輸入正熵(△S>0)和熵減/輸入負熵(△S<0)的說法。

根據熱力學第二定律,開放體系的熵減小勢必以外界環境更顯著的熵增為代價。把地球看做一個整體(黑箱),它的負熵流來自與太陽和外太空的能量交換(電磁輻射)。在黑箱內部,動物賴以存活的負熵流則直接來自地球。

下圖是NASA通過衛星測量的10年間太陽-地球-太空輻射流的大致數據,單位是 W/m²。

圖片來源:Earth’s Energy Budget Poster : Home


由此可見,以電磁輻射的方式流入與流出地球的能量幾乎相等,凈吸收僅為0.6 W/m²(植物通過光合作用將輻射能轉化為化學能儲存於自身有機物中),遠小於等式中其他各項,因而地球可近視為能量收支平衡的體系。

但這里程嵩的描述讓我有些摸不著頭腦。

學過熱力學的同學應該知道:熵乘上溫度可就是能量了。

S與熱力學溫度T的乘積變量TS的確具有能量量綱,在等溫等壓過程中吉布斯自由能的定義式G=H-TS和亥姆霍茲自由能F=U-TS中都出現過此項,但它並不具有能量的物理意義。倒是由熱力學第二定律可以推導出在恆溫、可逆反應中,體系獲得的熱量等於熵變△S乘以溫度T。雖然△SS的量綱相同,但兩者決不可一概而論。事實上克勞修斯通過熱力學第二定律定義的熵在推演上有一定局限性,難以用來分析地球體系中形形色色的熵變過程。因為熵變的途徑不僅限於熱量的轉化與傳遞,還有其他能量形式間的轉化及物質同化異化等方式,例如輻射能轉化為化學能(光合作用)。

換一種角度看,電磁輻射的載體是光量子,而光量子是具有熵(狀態量)的。如果把外來的光子看做帶來體系廣延量增加的粒子,可以人為定義該粒子的等效溫度Te和等效熵Se,使兩者乘積等於光子的能量:T_{e} S_{e} =h\mu =Eh是普朗克常數),但這里的等效熵Se和克勞修斯熵已經不同了(不知道這種推測是否貼近原作者的表述,請多指正)。實際上「熵」對應的概念非常廣闊,答案里所用「熵」主要指代經典熱力學熵,而不考慮資訊熵等廣義概念。

繞了這么遠,回到地球的負熵來源問題上來。用最簡化的近似模型來解釋,流入的輻射能和熵是以波長短頻率高的可見光為載體,流出的輻射能和熵以波長更長頻率低的紅外輻射為載體,頻率更高的輻射粒子單位能量對應的熵值更低,因而地球吸收太陽輻射獲得的熵增小於自身紅外輻射造成的熵減,實現了能量平衡和負熵流。

(怎麼看都只是復述了程嵩的回答(◉◞౪◟◉`),因為具體展開例如黑體輻射/波粒二象性/斯特藩-玻爾茲曼/普朗克輻射相關/簡並能級/空間輻射密度/熵密度等,和體系內部的相變/潛熱/熱流體/傳遞/自由能/勢能/分子熱運動啥的我實在是沒精力編下去了……)

趣聞

  • 克勞修斯把熱力學第二定律熵增論推廣到整個宇宙,提出了讓大家苦笑不得的「山(宇)河(宙)永(熱)寂論」,很有意思,在此不表。
  • 中二的麥克斯韋為了反駁熱寂論假想出通能智能控制分子運動使熵減小的精靈,將其命名為finite being(限定的存在),萌萌的開爾文勛爵(確立了開氏溫標)在Nature上發文章公開稱之為demon(惡魔/妖),麥克斯韋妖Maxwell’s demon就此流傳於世。
  • 發現DNA雙螺旋結構的克里克原本是物理學家,看了薛定諤的《what is life》之後決定轉行研究所物。據說沃森對基因的興趣也源自這本書,最後兩人同獲諾貝爾獎。
  • 普利高津靠耗散結構理論、薛定諤靠薛定諤方程、普朗克靠量子理論都拿了諾貝爾獎。
  • 克勞修斯、麥克斯韋和玻爾茲曼都沒得過諾獎,因為他們過世得太早……

參考

  1. Autopoiesis的判據和Benard Cell圖片來自 Alder Stone & Ermah Ge
  2. 其他內容和理解來自大學《物理化學》、《熱力學》、《傳遞過程原理》、《儀器分析》、《大學物理》等課程和個人興趣掌握範疇。
  3. 答案中出現△、δ、d的區別,推薦答案麻省理工學院公開課:熱力學與動力學,相對淺顯易懂。想挑戰hard模式,請自行搜索恩師朱文濤物化相關資料……

Ivony:

所以你先要對生物進行良好的定義,目前我們還沒有一個非常明確的對生物的定義。

那麼從目前我們定義為生物的東西來看,這些東西都不能夠在離太陽足夠近的地方保持生物活性


王老道:

可參考此文邏輯:

《在太陽上挖煤的可行性報告》

隨著我們偉大祖國建設的飛速發展,能源問題日益突出,要發展,我們就要開發新的能量來源,在此,我鄭重提出:向太陽進軍!向太陽要能源!在太陽上挖煤!

本報告分三個部分:

第一部分:論太陽上有沒有煤
一 些資產階級學者認為,組成太陽的主要元素是氫和氦,這簡直是不明物理,亂說一通。我們隨便找來一個充滿氫氣的氣球,用火點燃它,氣球確實會劇烈燃燒,但它 持續的時間非常短暫,如果太陽是由氫和氦組成,氦氣不會燃燒,而氫氣在太陽上即使貯量再多,太陽燃燒 的時間也決不會很長。 太陽也不會是由液體燃料組成。如果是液體,眾所周知,液體具有流動性,那麼這些組成太陽的液體會流滿整個天空,我們看到的就不會是太陽這個火球燃燒,而是 整個天空都在燃燒了。 所以組成太陽的既不會是氣體,也不會是液體,而只能是固體。固體能燃燒的,有木柴和煤,然而前者燃燒時會發煙,但我們誰曾看見太陽冒著濃煙從天空掠過呢? 所以組成太陽的主要物質只能是煤,而且是優質的無煙煤。

第二部分:論能不能挖太陽上的煤
資產階級學者還鼓吹:「沒有太陽,地球上就不會 有風雪雨露,也不會有草木鳥獸。」甚至還說:「沒有太陽,就沒有我們這個美麗可愛的世界。」太陽的作用真的這樣重要嗎?太陽就真的如老虎屁股,一點兒也不能動嗎?實踐是檢驗真理的唯一標准!生活常識告訴我們:太陽,它只是在充滿溫暖和光明的白天發光,而在寒冷、黑暗、最需要光和熱的時候,太陽,卻不知躲到 哪裡去了!從這個意義上講,太陽的作用甚至遠遠不及在黑夜裡發微光的月亮。這些資產階級的所謂學者拋出這種聳人聽聞的太陽至上的論調其實別有用心,其目的 在於阻撓別人對太陽上能源的開發利用。但他們忘記了任何偽科學的東西都是經不起推敲的,唯心的反動鼓吹其結果只能是在真理的厚牆上撞得頭破血流。

第三部分:論如何在太陽上挖煤
我 們都知道,太陽無時無刻不在燃燒,那麼怎樣才能在太陽上挖煤呢?要回答這個問題,筆者想先講一講自己年輕時的經歷。那時筆者身在東北,三月植樹節時響應號 召植樹造林。三月的北疆,土地尚未化凍,一鎬掄下去,只能砸出一個白點。但困難嚇不倒我們,我們砍倒大樹生起了一堆堆篝火,讓火把土地烤暖後移開它再挖。 就這樣邊燒邊挖,邊挖邊燒,終於勝利完成了光榮而艱巨的植樹任務。 今天我們要在太陽上挖煤,就可以用到這個在激情燃燒的歲月中積累的寶貴經驗。太陽上雖然燃燒著熊熊大火,但火不是可以用水來滅的么?難能可貴的是離太陽最 近的一顆行星就是水星,水星水星,顧名思義,就是一顆充滿了水的行星,那上面煙波浩淼,水資源可謂取之不盡,用之不竭。我們完全可以取水星之水局部地滅太 陽之火,然後在已滅火的太陽局部表面上迅速地挖煤。就這樣邊挖煤邊滅火,邊滅火邊挖煤。 雖然水星上水資源豐富,但本著節約的原則,我建議最好是利用早晨和黃昏這兩個時間段搞生產。因為在這兩個時間段里,太陽的溫度不是很高,火勢不是很猛,這 時生產作業不但可以節約水資源,而且還提高了安全係數。並且在這兩個時間段里,太陽離地表最近,也便於煤的運輸,如果在正午生產,大大增加了水資源的消耗 和提高了運輸成本不說,如果煤塊從高空跌落,還容易造成勞動人民生命財產的損失。

結語:不怕做不到,只怕想不到,只要我們解放思想,開動腦筋,一切東西都可以拿來為社會主義建設服務。正所謂:中華兒女多奇志,敢叫太陽變煤田。


dslcryooo:

對於生物,或生命的定義各有各的說法,那麼我就從熱力學第二定律來說,生物必然有這樣一個特點:它能通過某種方式(有意無意地)來控制自己的熵值,使熵值保持穩定。
熵是描述物體混亂(復雜)程度的量,例如在沙灘堆起來的城堡隨著時間變得越來越破,它比最開始的城堡變得混亂了,也顯得更復雜。這個過程叫做熵增,在一個封閉的系統里,這是必然發生的。
回到生物這里。只能以地球生物為參考,它們是不是從出生到死亡幾乎都保持著有序?沒有隨著時間突然多一個頭什麼的吧?這是因為生物(地球上)從外界攝入能量經過體內再排出,這個過程不是封閉的,因而生物能維持自己的熵。
太陽表面有6k度,這個溫度高於任何已知自然存在的物質,也就是說,在那裡生物不能保持原有的形態,它會融化,被各種核爆炸得到處是,這個過程的熵增程度明顯超過了它能回歸有序的能力。
因此我認為太陽上沒有自然生成的生物,但是否存在使用某種手段保護自己並處於它適合生存環境同時不讓人類觀測到的外來生物,這是有可能的。但即便是這樣的生物,在失去它的科技,本體直接暴露在太陽上,它也會死亡。
在類似於太陽這樣的極端環境上是難以維持有序的。這也是為什麼科學家們把適合生物生存的條件定得和地球很像。
(本答案僅供參考,並不算嚴謹,只是避開了其他生物是否擁有和地球生物不同的物質需求及循環方式作答。)
ps:祝大家元宵節快樂!


姜厸:

半夜被打孩子的聲音吵醒,鬧心。上來吐槽。。。
最近經常看到這類問題了,好像都在給自己挖坑轉圈圈?
諸如」中國古代怎麼怎麼樣,中國人怎麼怎麼樣「的也不少。
但感覺這類問題犯了一個共同的錯誤:問題本身定義缺失!
首先,這不是一個針對日常的事物的一個辯論,日常的事物,大家都有共同的認知,所以可以忽略這個定義的過程。但如果是要在一個本身比較模糊的概念上做辯論,麻煩先把問題定義清楚。
樓主這個問題,我只能說,你丫要能把生命這個概念準確清晰的說出來,我就敢確切的回答你有還是沒有。否則都是瞎扯淡。

我想樓主的本意,可能是想說會不會有超乎我們認知的生命形式之類的話,但就像樓上一些人說的,對未知的東西進行再深入的分析,都是瞎扯。
就如同一個人對院子里的事情都沒弄清楚,就要猜測天上的事情,除了可以得出類似天國之類的」地上最好的宮殿的加強版「之類的內容之外,有什麼意義?你把南天門上的花紋畫出花來,你把伊甸園的地圖精確到毫米都是個屁。

樓主的思想咋一看應該是挺新穎的,但說來真也不太稀奇。很多人都會有類似的困惑,可以說自古以來就有之。甚至可以追溯到諸子百家甚至更久之前。
你看過莊子吧,莊子的特點就是各種比喻暗喻,用心研究過莊子的,大概都能領回那麼一點道理,鯤鵬的比喻,不就是人外有人天外有天的意思么。
先來點小比喻說夏蟲不語冰之類的小比喻,告訴你說認知障礙的普遍存在,你懂得冰是因為你經歷了冬天,你是2,夏蟲沒經歷過冬天,他是1. 2和1是沒法交流冰的。
然後推而廣之,來個人類才幾十年,彭祖壽800,顯而易見,你是2,彭祖是三。。然後又來一棵樹,好像是壽八千來著,和彭祖比就是4級和3級的比較。道理講的差不多了,就給你擴展性的說小麻雀和鯤鵬這個1比100的差距,告訴你你就是個逗*,世界永遠有你無法理解的存在。所以看開吧,能逍遙且逍遙。。。

這個論點有錯嗎?沒錯,一點沒錯!
但問題在於,這是純哲學的辯論!不要和科學上的邏輯辯論混在一起
科學上的邏輯辯論需要什麼,需要嚴謹! 回憶你高中做的證明題吧,一環扣一環,一個假設套一個假設,少一個都不行。這才是科學。
中國古代之所以長達幾千年沒太大進展,就是被哲學繞的太深。然後又出了一個順民管理哲學,之後就壓根不用發展了。
說起來,我覺得特別逗的事情是,中國諸子百家,表面上管理國民的是儒家,其實卻是法家。影響國民思維最深的看起來應該是道家,可最需要的卻是嚴謹的墨家。歷史給我們開了一個大大的玩笑。一開就是幾千年,近百代人的一生。。哎,可悲可泣。

再補充一下,我這么說,不是貶低哲學捧所謂的」科學「。其實我是哲學愛好者來著。我想說的是,哲學就如同那指月之手,邏輯科學則是那艘奔月飛船。指月之手其實是先決條件,但這是個開始,是中央的命令。邏輯科學才是能把哲學變成現實的基層工作。
就像那句話所說的:人類文明是從什麼時候開始的?必然是從那第一隻仰望星空的猴子第一次抬頭的時候開始的!

好吧,言歸正傳,吐槽完畢。偽天文愛好者再對樓主的問題做個人分析:
1、如果,樓主的生命的概念還是物質形式的。也就是說,生命的定義,一定要有個身體,只是形式不同而已(管它是硅基還是碳基還是點基還是搞基),那我真認為太陽上是沒生命的。因為在現有的觀察結果下,太陽上的高溫變化已經超越了原子的層次。而目前來看,物質生命最大的基礎就是需要有能夠記憶資訊(尤其是遺傳資訊和思維)的復雜的大分子。比如碳基下的蛋白質和DNA。他們雖然組成元素相同,但由於其獨特的組合方式,能夠承載極其海量的資訊,使生命有了可存在的基礎:可遺傳性!或者說可復制性!也就是說,生命應當有把外界復雜而混亂的基本元素根據自己承載的資訊重新組合,變成和自己類似存在的能力。(當然,你丫一定要說有個上帝在太陽里出生就是沒屁眼不會生兒子然後偷偷死了我爭不過你)
2、如果,樓主的生命概念已經超越了物質(類似黑客帝國,靈魂,大宇宙資訊理論或者什麼類似的存在),那我只能說,我們其實是在討論那隻該死的貓!那隻很多人恨不得去掐死的貓。
這種討論真的就成了一群夏蟲在語冰了。完全超出了現有一切認知體系的範疇,這種辯論是沒有任何意義也不會有任何結果的。純屬蛋疼,鑒定完畢。


Aorqu用戶人目前知識的絕大多數地球生命的基礎是以核酸(DNA/RNA)為遺傳物質(碳骨架糖環+磷酸+鹼基),以蛋白質(碳+氮+氧+硫鍵組合成復雜結構)行使生物學功能。這種復雜化學結構只能在一定範圍溫度存在,如果像太陽這樣的恆星表面溫度都已經>5000k,內部更高,以至於各種元素表層的電子已經開始剝離,太陽內核更是等離子態(完全失去電子),更無用談什麼核酸蛋白質了。建議了解下「天體生物學」astrobiology在做什麼。


陳風暴烈酒:

生物之所以能夠算生物要有三個條件:自我繁殖、新陳代謝、應激性。

要滿足這幾個條件,必須有足夠復雜的化學結構。但太陽的溫度足夠讓任何長鏈的分子分解。

所以不可能有生物。

通過玩邏輯概念或者偷換生物定義來詭辯毫無疑義。這就好比是先驗論,不經檢驗先拋出了「哪都能有生物」的結論,然後再找證據,硬說生物的界定標准錯了。這個思路我無法認同。


程序獵人:

關於這個問題,我也曾一直存在疑惑,甚至懷疑過那些頂尖科學家的智力,直到我看了一本老外寫的書。

書中有這樣一段關於尋找外星人的話(記不住原文了,只寫出大意):
生命的形式可能是各種各樣的,因此,很多惡劣條件下可能也會存在生命,甚至是我們根本想像不到的生命。(恆星中存在生命?沒問題!甚至虛空中都可能存在生命!你怎麼知道誇克里就不能有一個小宇宙?)
然而,我們尋找外星人或者說外星生命,如果找到了卻不能交流,或者不存在可以交談的物質基礎,通常來說對人類的意義不大。另一方面,如果考慮到各種條件下的可能生命形式,我們尋找外星生物就很難有一個可行的依據,無論是成本還是成功率都根本無法保證。
因此,在目前我們只了解地球生命的情況下,以地球生命的基本形式和物質基礎為前提尋找,是最可行的一種方法。所以,各種搜尋外星人的活動著重以水、蛋白質、氧氣等為主要尋找依據。

從上面一段話中,我們可以看出,那些尋找外星人的人或者科學家們,並不是腦子笨,或者思想保守,不相信水、蛋白質以外可能形成生命,而是因為就現在人類的條件和能力,去進行毫無邊際的大規模搜索,成功率很低,甚至連如何判斷那是生命還是非生命的標准,估計都要爭論很久。再涉及到跟政府或者各種組織申請經費的問題,用那種毫無邊際的方法,基本是拿不到錢的。
故而,我們現在普遍的做法就是以水、蛋白質、氧氣等為主要依據來進行搜索。

很多非原創、四處抄襲的書,對問題不加深入分析,只把結論抄來,就說水、蛋白質什麼的是生命必須的,所以找外星生命就要找水、蛋白質。自然會導致你我這樣喜歡思考的人困惑。
這不是你的錯,只是因為你沒有讀到好書。

(很抱歉,我忘了那本書的名字了……只記得彷彿是第一推動力系列裡的某一本。)

ps. 關於恆星生命,如果你有興趣,可以看看我的這部小說:
起源 – 歐特巴族超前傳


Aorqu用戶:
沒有證據唄……我們只能證明沒有地球上的這種生物。
有沒有非地球生物能生活在太陽上?也許有,可能性很小。
一種肯定有生物的方式是放大生物的概念,那叫泛靈論———早就有了。泛靈論就是說萬物都有靈性,都是生命。地球是生命,月球是生命,太陽是生命,北極星也是生命……這更接近於偷換概念。


Genius:

目前類似這種關乎生命是否存在的問題都無法構成問題,因為「生命」到目前為止沒有一個普適的、標準的、公認的定義,即我們現在判斷一個東西是否屬於生命,基本都是憑借「感覺」,而非衡量。不然就不會有很多關於這種那種東西到底是否屬於生命的爭論了。
我們現在所尋找的「外星人」、「外星生物」等,甚至包括「神」「上帝」這種,我們其實都是在尋找「類地物種」。舉個例子,假如我說上帝是存在的,他本身就是一片無法言明的「混沌」,那這樣說,你還覺得「上帝」存在嗎?上帝必須是人形的,再不濟也要是個生物樣的,才讓人感到上帝是「存在」的。否則我說上帝就是宇宙本身,它自己決定了自己的一切,它發號施令,無所不能,可是,如果上帝就是宇宙本身的話,人們就會感覺我說了等於沒說。可是除了宇宙不是一個生物之外,它完美符合上帝的一切標准,我們的腦子就是不能認同。很多宗教徒還是會固執地認為,有且只有一個人形的東西,兼具以上一切能力,才算是上帝。
對於生命,我們感覺它,想像它,假設它,尋找它,突破它,唯獨沒有,定義它。
太陽上不可能有「生命」的論斷,歸根結底只有一個原因,因為太陽不像地球,而我們概念里的「生命」必須是類地的。


拿鐵不加糖:

那你有什麼證據證明太陽上有生物存在呢?!!不能?好,維持原判!退庭!


陳一奇:

那些能不用呼吸,也不喝水,也不怕太陽那麼高溫度的東西,不能稱之為生物。而且人類不會去主動探索有沒有這樣的生物。如果真的探索到,人類會被這種無敵的生物消滅的。也別指望著能和外星生物交朋友,也別認為外星生物侵略地球是因為有所圖。你跟你們家廚房遇上一隻蟑螂你想跟他交朋友嗎?你給他拍死了是因為想吃他嗎?


棉花藤:

因為我們要尋找的是碳基生物,假如真的有其他生物,我們可能看到了也不知道是生物,所以先找我們熟悉的


flows-ing:

一句話,我們尋求的是「符合我們對生物的定義」的公理體系下的外星生物,所有的討論關於xxx會不會有我們未知形態和生理的生物之類的問題都可以用這個回答。。。
當然我們也可以定義另一個公理體系,比如把一塊石頭定義為一個硅基生物,把太陽上的奇奇怪怪的東西定義為一個什麼什麼生物……在這個公理體系下我們也可以推出一整套和我們完全不同的生物模型(這個領會精神就好,畢竟隨口舉的例子orz)。但是如果這種定義下的生物對於我們沒有任何有意義的交互,那這套公理體系對我們並沒有任何用處。奧卡姆剃刀,如無必要,勿增實體。
PS:我堅信這個宇宙中存在硅基生物!!!
PPS:然而並沒有什麼卵用


李剛:

題主難道是北師大天文系大三的在做恆星結構與演化的作業么2333

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