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第5章 走向银河（上）（第4页）

虽然诞生智慧生命的概率极小，但从整个宇宙138亿年的时间尺度和930亿光年的空间尺度来看，这种小概率事件在一定程度上也是近乎必然会发生的。天文学家法兰克·德雷克于1960年提出了一条计算外星文明数量的方程式，根据这个公式我们可以推算出银河系内智能文明的数量。

银河系中恒星的数量大概有2000亿到4000亿颗，其中类似地球这样适宜生命生存的行星至少有1000万颗。地球用了46亿年的时间演化出了智慧生命，而银河系的年龄大概有131亿年。那么按照保守估计，这些类地行星中至少有1%演化出了智能文明。并且在这10万个外星文明中，有很多都比地球先进数万年甚至数亿年。

而这仅仅只是在银河系内。天文学家根据哈勃望远镜观测到的星系密度估算，可观测宇宙中大约有2万亿个星系，其中恒星的数量甚至远远超过了地球上所有沙子的总和，行星的数量更是一个无法计算的天文数字。所以在如此庞大的基数下，外星文明几乎是必然存在的。

根据平庸原理，不管外星生命是什么样的形态和生存方式，都必须受制于宇宙中最基本的热力学定律。科技的发展必然需要利用能源，而任何星球的资源都是有限的，所以文明发展到一定的阶段，必定需要向外扩张采集能源。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫根据利用能源的程度将智慧文明划分了三个等级。

然而，尽管我们做出了这些推测和计算，至今为止我们还没有发现任何外星人存在的可靠证据和迹象。为什么应该充满宇宙飞船的银河系却一片寂静？这个问题也困扰了许多的科学家们，这就是着名的费米悖论。

科学家们为了解释这个悖论提出过很多种假说，其中最主流的几种假说包括：外星人根本不存在、宇宙动物园假说、距离限制、大过滤器假说以及黑暗森林法则等。这些假说各有其合理性和局限性，目前都没有办法被完全证明或否定。

在广袤无垠的宇宙中，很难相信仅仅存在我们人类这一个文明。当你仰望星空的时候，是否想过在遥远的星河中，也有一双眼睛正在凝望着同样孤独的我们？

硅基生命长相和母星的生活环境会是什么...

碳基生命相关解析

什么是硅基生命？宇宙中是否存在智慧型硅基生命？若存在，其模样、与碳基生命相比的优劣势又如何？在探讨这些前，得先了解碳基生命。

以人体为例，人体由众多细胞构成，细胞含蛋白质、核酸、糖分等物质，细分后成各种有机分子，有机分子即碳基分子，因其以碳元素为骨架，可将碳元素想象成树干，氢、氧、氮等元素如同树叶依附其上，二者构成有机分子。

碳元素在人体中至关重要，能组合各元素形成有机分子，缺了它就没碳链骨架，人体也就不存在了，所以以碳为分子骨架的生命体就是碳基生命。地球上已发现的生命形式都是碳基生命，无论植物、动物还是微生物，都选碳作生命基础元素。

那地球生命为何独爱碳元素呢？从物理层面分析，碳原子最外层有四个电子，可与其他原子形成4个共价键，共价键越多，捕获元素越多，分子结构越复杂。碳元素共价键最多，而氢只能形成1个共价键，氧只能形成2个，以氢或氧打造生命，化合物种类单一，就像搭积木，插槽少结构就简单，碳元素像四面有插槽的积木，能搭出复杂结构。人体含数百万种有机分子，只有碳基分子能满足要求，氢、氧做不到。

再看硼元素，其最外层有3个电子，能形成3个共价键，虽理论上能形成复杂结构，但它在地壳中含量极少，仅0.001%，且不易自身结合形成硼链骨架，没骨架就没复杂分子结构，所以也被排除在外。

硅元素与地球碳基生命主导原因

科学家注意到硅元素，它和碳同属元素周期表一列，最外层电子数都是四个，能形成四个共价键，还可自身结合形成硅链骨架结构，这让部分科学家觉得宇宙中可能存在硅基生命。

地球硅含量达28%，比碳丰富，石头、沙子都含硅，按说地球更易诞生硅基生命，可现实是碳基生命主导地球。

这是因为硅原子核外有三层电子，比碳多一层，其外层电子离核远，受束缚力弱，两个硅原子结合形成的硅链不如碳链稳定，有机分子多样性受影响，硅基分子无法与庞大的碳基分子相比，所以地球生命选了碳元素，因其打造生命优势明显。

硅基生命可能诞生的星球环境及特点（基于液体假说）

宇宙浩瀚，行星众多，环境各异，有些恶劣环境可能更适合硅基生命。若存在这样的星球，环境会怎样，硅基生命又有何特点呢？

先看地球生命诞生假说，有一种较可靠的说法是生命诞生依赖介质，水是理想介质，空气流动快，有机物难聚合反应，陆地缺乏流动性，无法汇聚有机物，而水有良好流动性与亲和力，最初简单有机分子在水流推动下反应形成更复杂分子，如氨基酸，进而组合成细胞。

若此假说成立，硅基生命诞生的星球上，首个硅基细胞大概率诞生在液体里，但不会是水，因为液态水对应的温度适合碳基生命。硅基生命耐寒耐热性好，在极端温度下才更易出现。像液态甲烷、乙烷、氨等低温液体可作溶剂，氨在零下34°c就呈液态，若星球低温且充满液态氨，就可能诞生硅基生命，换作甲烷需零下162°c、乙烷需零下89°c（以地球标准大气压为准，气压高时温度要求会变），不过低温还是必要的。

若星球气压高，重力往往也大，硅元素比碳重，硅基生命一出生就面临高压高重力环境，久而久之会进化得强壮、肌肉发达，甚至可能进化出类似螃蟹的外骨骼。像硅藻，虽是碳基内核，但细胞壁含二氧化硅，结构坚硬能透光、防护，硅基生命也可能进化出类似坚硬外壳对抗极端环境。

硅基生命在光照条件下的特点

除液体外，阳光和大气对生命进化也重要。

从光照角度看，若星球温度低，光照往往微弱甚至没有，没有光照就没光合作用的植物，似乎硅基生命就无法存在，但事实未必如此。地球上天麻这种植物不需光照，靠与真菌共生获取养分，所以即便星球无光照，植物也可能借助微生物存活，有了植物，食物链就能形成。

若星球漆黑，硅基生命无需进化出眼睛，不过其听觉、嗅觉系统会更发达，甚至可能进化出类似蝙蝠、海豚的超声波能力用于捕食和躲避追捕，且它们可能无色或透明，因为色素没意义了。若星球有微弱光照，硅基生命可能进化出大眼睛捕捉光线，或身体部位能发光适应昏暗环境，相应地，植物可能进化成纯黑色以便吸收各种光线进行光合作用。

硅基生命在大气条件下的特点及智慧型硅基生物诞生条件

再看大气条件，若星球有氧，硅基生命也需呼吸，但其呼吸产生二氧化硅这种固体，不像二氧化碳易排出体外。不过生命总有办法，硅基生命可能进化出特殊排沙方式，比如皮肤或鳃具备排出沙子的功能，也可能存在以二氧化硅为食并释放氧气的物种维持生态圈平衡。

若星球无氧，硅基生命可能进化出无氧呼吸或发酵功能，但这会降低能量获取效率，导致其体型矮小、生长繁殖周期长、进化效率低，难以进化成智慧生物。

总之，若想诞生智慧型硅基生物，星球需具备以下条件：一是有氨、甲烷、乙烷等液体作生命诞生溶剂（氨较理想，零下34°c成液态）；二是有微弱光照利于植物诞生，丰富生态圈；三是有充足氧气提升能量获取，保障繁衍进化效率，使生物个体高大，为进化成智慧生物打基础。

以上是基于生命诞生于液体假说的推论，若抛弃此假说，硅基生命可能性会大增，毕竟它耐寒耐热，宇宙又如此广阔，说不定在极端环境星球上会有奇特的硅基生命形态出现。