为什么我们不认为太阳系的地球人类文明是宇宙,或者至少银河系的最早文明呢?

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wanpin 发表于 2023-9-23 06:08:53|来自:北京 | 显示全部楼层 |阅读模式
为什么我们不认为太阳系的地球人类文明是宇宙,或者至少银河系的最早文明呢?
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liop 发表于 2023-9-23 06:09:17|来自:北京 | 显示全部楼层
第一. 很多答案倾向于指出人类文明不够强大来否认人类文明的初创性,这是文不对题

1. 不用把时间推得太久远。
就在七、八万年前,现代智人的祖先还在靠狩猎采摘过活。
那个时候的人类把飞禽走兽、花鸟鱼虫、山川湖泊、日月星辰都视为有的客体。
现代保留的一些原始部落,采集、打猎前任然会与自然与捕猎对象沟通
围绕这种世界观和生产方式,形成了鲜明的社会物质和精神文化,这是狩猎文明
2. 七万年前,农业技术逐步从中东扩散到全欧亚大陆。
人类通过种植和养殖获得主要产出。
人类不用再与其他动物沟通,不用请求它们踏入我们的陷阱让我们果腹。
因为人类有足够的能力奴役、剥削它们。
这时候的神成了人神,主流宗教认为人受神的特别关注,人类有权压榨其他生灵。
但天气气候、洪水虫灾仍然对农业生产有决定性影响。
人类仍然认为冥冥之中有神明在操纵这些人类力不能及的东西。
由此产生的社会物质和精神文化,是农耕文明
3. 13世纪,文艺复兴在欧洲发生。
文艺复兴最大的贡献在于理性主义的诞生。
在此之前,自然被认为是可以感知但无法理解的,经验主义盛行。
但理性主义启蒙人们,自然不仅可以被感知,还可以被主动探索和理解。
这直接导致了科学的诞生。
工业革命是科学盛行的结果。
于是有了内燃机、电磁学、DNA、信息论和量子力学。
现代人类能让山河改道、天地变色。未来人类能腐肉重生、无中生有。
属于神的领域越来越窄。
于是有了人文主义,搞人类崇拜,认为人定胜天,让人成为神。
这是工业文明。

可见文明强大与否,不是判断某种文明是否是文明起源的判据。
ps. 如果真有外星文明,相信也会是理性主义占统治地位的文明。
因为没有任何证据证明在地球上生效的物理定律在遥远的宇宙中无效。
没有理性主义就无法承认和总结物理定律。

第二. 用复活节岛来推论人类发展内卷化站不住脚。

人类身体虽然还在地球上,但空间飞行器和太空望远镜却能极大扩展人类观测范围。
观察到窗外没有人就说北京没有人固然不对,但如果用卫星给北京整座城市拍照都没发现人的话,北京没有人这个结论是理性的。
同理,如果可观测宇宙中人类没有找到外星文明,那说没有有外星文明也是理性的。        
如果说复活节岛人就算能观察欧亚大陆的人类发展,也没有资源来实现互相交流。
至少在地球上还没发现哪种资源匮乏导致我们无法对外交流,连理论上的都没有。
理性主导的社会不会内卷,因为无论有没有外星文明,科学都一定会把人类文明推向物理层面的极致。

第三. 确实没有发现外星文明

无论从感性还是理性认知来看,宇宙都不该如此空空荡荡。但科学要实事求是。
这只有两种可能,
1. 文明的天花板太低,在广阔宇宙中连留个可观测的现象都办不到
2. 根本就没有其他文明

根据奥卡姆剃刀定律,与其找出种种理由来解释为什么我们看不到外星文明,不如暂时相信一个最简单的答案--没有外星文明
对这种孤独命运的恐惧或对文明扩散的使命感,更能促进太空移民技术的发展。
================以上原答案=====================
今天的人类文明,总体来说是一种基于模型的文明,有几个特点:

  • 我们诚实的承认自己并不知道什么真相,连有没有所谓“真相”都不确定
  • 我们十分清楚自己对自然的研究和了解都是基于模型
  • 我们的最终目的当然是了解真相,但如果万一不行也要得到能用于解决实际问题的模型
  • 为了让模型尽量拟合真相,脑洞大开是必须的,很多公式都是凑出来的。无论出于理性还是感性,在提出脑洞的地位上是平等的。
  • 但为了建立一个能用的模型,脑洞应该有个基本标准,就是可检验。不可检验的脑洞无助模型的建立。
     真正具有科学精神的人类,毫不掩饰自己无知的本质,但也绝不与无法验证的脑洞同伍。
==============以上补充人类文明的本质================
写本段的原因:有人对发现外星文明的手段存疑
1. 戴森球不是皇帝的金锄头
农民知道金子也见过锄头,金锄头的可行性很高。但戴森球对今天的人类只是个想象,从原料获取到工程方法一无所知,连可行性研究都没有。
农民与皇帝只有一个共同点,就是都需要粮食。
比较合适的比喻是农民想象皇田里长着怎么吃都吃不完的粮食。
这个今天人类也办不到......
2. 无法验证的脑洞没有意义。
正反物质湮灭与核裂变、核聚变没有本质区别,都是质能转换,太low。
而且宇宙里还有比恒星更靠谱的聚变堆?
稍微大点的脑洞应该说外星文明能利用零点能,甚至打破能量守恒定律。
或者直接改变宇宙规律。
高兴就好,但没有意义。
3. 戴森球对外星文明的存在是个合理的判据。
如果在没有发现外星文明的情况下认定存在外星文明,就没有理由认为外星文明只有寥寥数个且都是我们无法理解的。
道理很简单,如果你买的彩票被告知没有中奖,但既不告知你中奖号码也不告诉你奖金池大小,你直接猜中中奖人数以及各人中奖金额的概率基本是0。
因此可以合理猜测,按照文明利用能量的能力来排序的话,从不如我们到神级文明可以有长长的列表。
如果外星文明不如现有人类文明,目前的技术、理论对搜索其文明迹象很困难。
如果是所谓神级文明,我们无法知道哪些迹象是合适的,也许就摆在眼前也看不出来。
因此可以合理猜测,总有一些文明利用能量的能力只比我们高3~23个数量级,对应猜想中的Ⅰ~Ⅲ型文明。
这些文明比我们高级,但还没超出我们理解范围,最重要的是其文明活动是目前人类文明可以观测到的。
我们当然不知道这些文明内部如何运作,但可以远远观察他们文明活动的痕迹。
如果有戴森球,那么可以观察到恒星光度特殊的周期性变化
如果有我们无法想象的能量获取方式,那么可以观察到文明所在星系或星区光谱中红外线与背景比较异常增多(熵增)。

莱特兄弟前无数人类做过飞天梦,各种尝试,但只有符合空气动力原理的尝试获得成功。
===以上对脑洞党的回应,回复时请多看几次,勿自说自话===========
bluejelly 发表于 2023-9-23 06:09:32|来自:北京 | 显示全部楼层


这是我在一个自然博物馆临近参观结束处拍的。
即“大过滤器”。
谁也不知道大灭绝是否在其他高级文明那里曾无数次上演过。
人类最近的一次接触过滤器是将核武器与远程投射武器结合。
除此之外,传染病,环境变化或突变,甚至远未来的超人工智能都是可能导致大灭绝的因素之一。
苯鸟 发表于 2023-9-23 06:10:06|来自:北京 | 显示全部楼层
我看到很多人提到一个观点:如果有一个文明,它的时间比地球早个1亿年,它肯定牛逼哄哄。
这个观点有一个预设:文明总是往前发展的。可惜,即使从地球上一个实际例子你就会发现,发展没那么容易。一个文明的高度往往有最初的地理因素决定。
我就说一个例子:复活节岛。这个岛屿现在靠旅游业过日子,但是很长的一段时间是非常荒芜的,岛上没有好的植被,没有高大的树木,家庭豢养的动物最好的也就是鸡了。刚刚到这个岛的人很奇怪岛上为什么上面有巨石像。其实当地人自己也不清楚了,因为这个石像是岛上还富裕的时代建立的。
首先,故事的舞台复活节岛是100万年以前火山喷发形成的,那个时候上面的土壤很肥沃,上面长满了丰富的植被,是一个优质的岛屿,它也是一个天然与世隔绝的岛屿。离最近的的岛屿也有2000公里。
公元400年复活节岛上来了第一批人类,他们是波利尼西亚群岛上被“放逐”来的,这是一群精通航海技术的人,他们带着鸡、老鼠、甘蔗和香蕉。他们非常喜欢这个富饶的岛屿,就不走了,住了下来。当然了,这个岛有一个缺陷:它附近没有珊瑚礁,也就是没有鱼。大家有一个错觉,觉得海里肯定到处都均匀分布着鱼,这是错觉。大海和沙漠一样:沙漠中只有绿洲有丰富的生命,大海主要的鱼类也集中在珊瑚礁附近。
这个缺陷看起来没啥太大关系,因为这个岛的资源非常丰富,看起来吃不吃鱼都没关系。 他们造好大船后就去捕猎海豚,岛上的傻鸟也没见过人类这种凶残的生物,见到人也不跑,很容易就被杀光了。这样说吧,地球上对人类没有警觉性的动物要么是“人类的朋友”,要么基本都over了,参考渡渡鸟。
这些刚刚到岛的人过上了富足的生活,靠着简单的采集就是生活无忧,这样的日子过了几百年,岛上的森林就被砍伐得差不多了,多出了不少的空间。岛上的人认为自己能过好日子靠着最早的7个首领,于是就为了他们建立了塑像,还搞出来一点点封建迷信。
好日子过久了人口数量就变多了,到了2000人。有人就有江湖,于是他们就该如何搞封建迷信活动:建雕像产生了分歧,他们产生了各种派别,会推倒对方的石像,建立起自己喜欢的石像。1200-1500期间他们总共建了900个石像,估计你会说他们真是闲着蛋疼。但是,想一想,如果一个高级文明看我们现在人类把社会很多的精力放在了娱乐上估计也是这个想法。这个时候岛上人口到了1万。
人口一多,这个社会慢慢走向崩溃,首先是食物开始不够了,那些傻鸟早就吃完了。这些人主要的作物是棕榈树,这个作物生长周期太长。人们一饿就不能忍了,开始吃棕榈树的种子。于是岛上的棕榈树全部消失。这就是一个崩溃点,因为没有了棕榈树,岛上的人就不能做大船了,没有大船就不能去深海了,只能在近海玩玩。问题是近海没有珊瑚礁,也就是没有鱼类资源。而且因为没有森林,连候鸟都不会来这个地方了,真的变成鸟不拉屎了。于是他们只能完全依靠农业,也吃吃老鼠。争夺资源达到了最高潮,石像也没力气建立了,都推倒了。现在还立着的石像是后面为了搞旅游从新扶正的。岛上的人开始崇拜鸟人,估计是希望脱离这个苦海。他们杀来杀去,最后杀到2000个人,这就是岛上的人口极限。欧洲人后面把病原体带到这个岛,把剩下的人杀到了一百多。
岛上的人没法发展的一个客观条件就是他们没有金属,没有大型家畜。第一批居民带来的农作物也不怎么样。
问题来了,地球是不是也是一个放大版的复活节岛呢?我们是不是也孤悬于宇宙海洋中呢?我们的自然资源是否有限,我们有能力和其他星球产生资源交换吗?我们现在能利用的其实也就是地球而已,可见的未来是太阳系。如果我们未来有能力和其他星球产生资源交换,其他文明也是否一样幸运呢?
说白了,别太自负了,搞不好,我们人类只是还没碰到自己的发展天花板而已,地球的资源还够我们挥霍。问题是,我们现在还没走出去。为什么每个人都有一种人类肯定能走出去的错觉?在过去的400年里人类地球发展得很快,都发射卫星了,于是就觉得再过400年就没什么能困住人了。这就是好像一个人花了3天学习就考了60分,觉得自己他再复习两天就能满分一样。简直太拿衣服了。离我们最近的星系也要按照光年计算。
在我们移民火星前,我们还是被地球锁死。
在我们走出太阳系前,我们被太阳系锁死
如果我们哪天走出去了,发现别的文明困在自己的原生星球上就那么奇怪吗?如果它们的星球上的文明在发现资源控制前就把自己陷入了发展的锁死状态中也是不无可能的。
有一个悲观的观点是宇宙中有各种文明,可是他们都被自己的星球的“地理位置”锁死,甚至文明水平停留在一个很低的水平。
我个人认为在人类走出太阳系前没必要盲目乐观。
tiancaishaonian 发表于 2023-9-23 06:10:20|来自:北京 | 显示全部楼层
先说我的观点:
你们地球碳基猴子,即使不是最早的文明,也是最早的文明之一。
具体一点说,即使有某一个比我们早几年的文明,他们的文明的信息(光速传播的电磁波和光波)也还没来得及到达地球。
理一理地球的时间线。。
星际气体凝聚(几亿或几十亿)形成超大质量超新星或黑洞,然后超新星遗迹或者黑洞吸积盘喷流形成二代恒星,可能又经过了一次超新星,才形成我们的太阳系——太阳和地球的历史差不多。
显然宜居行星的形成很难比地球更早很多(早个十亿年算逆天了),因为能产生重元素并将他们抛的远远的的超新星或吸积盘是十分强大的(否则我们待在中子星旁边还进化个毛线啊),这些喷流必须有足够的时间冷却。
地球形成了——全TM是岩浆,表面冷又花了几亿年(勉强冷却一点点,还是地狱状态),细菌诞生了。到目前为止,地球仍然在宇宙生命星球的第一梯队。。
细菌产生光合作用,产生氧,花了几十亿年————这个时间省不了,终于,多细胞动物诞生了。寒武纪的地球仍然是宇宙复杂生命星球的第一梯队。
生物登陆,恐龙时代,大量的植物积累了几亿年才有了我们的化石燃料——这几亿年要是跳过去,恐龙直接产生文明,那这文明永远只能停留在大清。。
恐龙灭绝,哺乳动物崛起,疯狂进化出了你们这些碳基猴子。
我们和我们脚下的星球真的没有浪费半点时间。
地球是如此的完美
1、水不多不少,刚好覆盖一大半的表面(而通常的行星要么没水要么表面全是水)
2、太阳的质量刚好,太小的太阳要提供足够的光热,地球就必须更近,然后其引力就会把地球的自传锁死,太大的太阳寿命太短。。
3、磁场很强,地球的磁场太TM的强了,和太阳的恒星磁场差不多,简直逆天,没有这磁场大气层早被太阳风吹跑了
3、不是经常被撞,天天来小行星你还进化毛线啊。。
4、离太阳距离刚刚好。
这么完美的星球,对于行星来说,就如同,你拿一瓶墨汁洒在白纸上,用手机一扫描墨滴,啪——旁边的共享单车开锁了
有人提出我要求的环境是针对地球智慧生物的,那么是否存在其他形式的智慧生物(比如硅基硫基),我写了一遍文章,从暗物质、夸克到周期表上的各种元素都进行了考虑,请大家指教。

硅基生物:对“费米佯谬”的纯理智分析大家好像不喜欢点链接,干脆整个复制过来:
S级

超越人类逻辑的生命,最有代表性的就是“无所不能的上帝”,显然,一个无所不能的存在是违背逻辑的,通过简单的逻辑假设就能证明“无所不能”不存在:祂能创造一块自己举不起来的石头吗?祂能创造出比自己能力更大的的生命吗?
显然S级要么不存在,要么超越了我们的逻辑以至于我们无法理解——假如是后者,那么无所不能的祂能让愚蠢如我们理解祂吗?
由于S级是如此的超乎想象,我们的任何讨论也就失去了意义。
A级:

符合逻辑,也就是符合数学的,但是超越物理层面的生命。由于探索技术的有限,人类的物理知识被锁死在一定的范围内:我们无法知道大爆炸“暴胀”阶段以前的宇宙是什么样的:是否存在比强相互作用力更强的相互作用力?密度比普朗克密度更大的环境下引力场是怎样的?已知的维度(无论是3个维度还是11个维度)以外是否存在更高的,但是不会干涉已知维度的维度?超光速的快子是否存在(我个人比较倾向暗能量就是快子)?
我们能想象到的A级生命的猜想包括:暴胀场生命、快子生命、不同物理参数的宇宙的生命。无论哪一种生命,其生存环境都是不与我们的世界发生互相干预的(因为如果发生了互相干预,必然会有干预的痕迹)。比如暴胀场生命,其生活的暴胀场环境在大爆炸后10−32秒衰变成近乎均匀的夸克、玻色子、轻子。在这以前发生的“故事”无法被我们探测到,也不对我们产生任何影响(即使存在影响,我们也无法知道这是生物遗留的影响)。再比如快子生命,构成其“躯体”快子具有几乎无穷大的速度。在相对论效应的作用下,一枚快子会在瞬间运动遍布整个宇宙,但是不会对我们生活的物质世界中的物质产生任何影响。
最极端的,假如我们的世界是一个缸中之脑想象的世界,那么,缸的外面可能还应该有一个符合逻辑的世界。当然,缸外面的世界也可能是超越逻辑的,也就是S级:或许我们证明“无所不能”的逻辑方法本来就是缸外面的世界设计的一条代码而已。
B级
和我们统一宇宙的生命,其生命体由已知的物质(已知物质包括暗物质但不包括暗能量)构成,并且在三维空间存在形体。
显然,“费米佯谬”中提到的外星文明至少应该属于这一级别或者更低的级别(S,A级的即使降临地球人类也不可能发现)。
我们对物质的了解已经足够高了,完全可以尝试遍历所有的B级生命形式:
1:B级生命躯体的大小。物质的运动速度和以任何方式传递信息的速度是不能超过光速的,显然,越大的生命躯体成长的速度也就越慢,假如星系是宇宙海洋中类似细菌的生物,那么一亿年才是它的一个生命周期(地球一般细菌约20~30min便分裂一次,即为一代),想象一下地球细菌用了几十亿年才进化成人类,等这些大家伙进化出智慧至少要亿亿年——宇宙早可能早就被暗能量变成一无所有的真空了。
2:B级生命躯体的构成。人类的躯体由原子构成,原子间由本质为电磁力的原子间作用力结合。电子和原子核构成原子,人体的一切生命活动都在电子和原子核级别发生(地球人的线粒体不具备核反应获得能量的能力)。
以下内容比较枯燥,不愿意看的请跳过斜体字直接看结论,如果对我的结论有怀疑,再慢慢的审核斜体字部分,我本身理论物理知识有限,也欢迎大家指出错误
在宇宙暴胀结束以后,相互作用力只有4种:是万有引力、电磁相互作用力、强相互作用力和弱相互作用力(暴胀结束以前可能存在其他的相互作用力,但是那属于A级的生命了)。所以构成B级生命的最小单位必须由其中的一种或几种力互相结合,结合强度足以保证最小单位不会随机的脱离。
如果这种力是万有引力,万有引力只有在星际等级才有足够的强度,那么构成“万有引力”生物的“原子”就是星球。由于大小的限制,星际级大小的生命不可能创造出文明。
如果这种力是强相互作用力,强相互作用力的距离大约在 10-15 m 范围内,那么构成该什么的最小单位必须被强相互作用力束缚在10-15 m 范围内才能保证生命的结构不会解体——强相互作用力不足以要把粒子约束在10-15 m的三维势井中。同理,弱相互作用力也不行。
这样一来,就只剩下电磁相互作用力一个选择。
传递电磁相互作用力必须有正负两种电荷,且其中一方必然是电子或正电子(否则就会发生衰变或湮灭)且不能两方同时是电子和正电子(否则还是就会湮灭)。也就是说,构成生命的最小单位至少是包含电子或正电子的。带电荷的基本粒子粒子只有电子、正电子和夸克。μ子夸克由于夸克禁闭至少要两个结合在一起。双夸克的带电粒子带电荷的粒子:电子、μ子、τ子 、六中夸克(及其反粒子)。其中电子、μ子、τ子不参与强相互作用力所以不可能聚集成团。夸克正好相反,想单独存在都不行,至少2人一组。μ子、τ子和两人一组的夸克都不稳定,半衰期最长的μ子才2.2微秒。所以构成B级生命的只能是电子、两个及以上夸克结合成的粒子以及两个及以上夸克结合成的粒子结合成的粒子(及其反粒子)——是不是有点绕口。
别担心,“两个以上夸克结合成的粒子”中,三个夸克组成的粒子叫重子,其中半衰期小于一秒的只有质子和反质子。所以构成B级生命的级别结构只有“电子-质子”和“正电子-反质子”两种结构。两种结构在不涉及弱相互作用力的情况下完全对称,根据观察宇宙中“电子-质子”占据主导,显然如果出现生命“电子-质子”结构是唯一的可能。电子和正电子不参与强相互作用力无法聚集成小于10-12 m的结构,只有质子可以在强相互作用力的作用下和中子聚集。最轻的重子是质子中子,越重的重子越不稳定,超过重子2的中子寿命相对于生物已经不可接受了(其寿命最长也是10^(-10)秒数量级)。更多的夸克结合体的还没发现,即使发现了,至少其质量一定大于质子。 “两个以上夸克结合成的粒子结合成的粒子”已知的只有一种,就是原子核。
如果存在质量介于电子和质子之间的稳定粒子,则其熵值必然极低。大爆炸过程中必然大量产生这种粒子, 1GeV能量以上的粒子对撞实验也必然很容易可以产生出这种粒子。事实上大爆炸产生的稳定粒子只有电子质子中微子和中子(通过与质子结合变得稳定)。由于可观测宇宙(半径91 × 109光年)是均匀的,这一结果是可以推广到整个视界内宇宙(半径91 × 109光年)的。
对于大于中子质量的基本粒子,尚不能确定其都是不稳定的(三个夸克组成的超子寿命都小于10^(-8)秒,而更多夸克组成的粒子目前的研究还很有限)。然而由于大爆炸并没有制造出大量的此类粒子,此类粒子即使存在也只能由夸克星等高能天体制造出来。而夸克星是不能存在生命的(前文所述,生命的躯体要保持三维结构就必须有相互作用力能够把构成基本粒子束缚在小于基本粒子间距的范围内,夸克星的密度高温度高,其基本粒子距离小而能量高,任何基本力都无法完成这一束缚)
这样一来,构成B级生命的只能是“电荷量是质子整数倍且质量电荷比大于等于质子的一坨夸克”和(正)电子。
综上,B级生命唯一可能的构成就是“质子或含质子的粒子团-电子”。
这里说明一下,量子色动力学和量子味动力学作为描述基本相互作用力的物理理论,虽然细节上还有很多争议(比如超出标准模型的粒子),但是在理论物理界是大家都接受的。
即使这两者力学理论存在问题,
由于我不是专门学基本粒子的,对B级生命的讨论可能有所错误和疏漏,然而在可观测宇宙,大部分的物质是以质子、中子、电子(包括三者的某些形式的聚合)和暗物质形态存在的,由于弱力不能构成生物,所以非原子形态的生物即使理论上可行,也是缺乏物质基础的,唯一可能例外的情况就是夸克星(中子星是否会演变成夸克星尚有争议),欢迎懂基本粒子和色动力学的朋友对B级生物进行补充。
C级:

和我们同一个元素周期表构成的生命。
对B级生命的讨论得出结论,生命只能是“质子、中子、电子(包括三者的某些形式的聚合)”,——也就是原子或者叫化学元素。
周期表里的元素和同位素就那么多,不在同位素列表中的同位素即使存在也大多是半衰期极短的同位素。超铀元素稳定岛即使存在较稳定的元素,其半衰期也不可能超过万年(或许是秒级别的),显然,生命不能指望稳定岛上的元素,而除了稳定岛,宇宙再不可能制造出周期表外的稳定元素了。
让我们把目光聚焦到周期表上的百余个元素。
生物需要结构、能量、溶剂
结构
前面说过,所以构成生命的最小单位必须由其中的一种或几种力互相结合,结合强度足以保证最小单位不会随机的脱离。对于周期表元素构成的生物,结合力就是原子间作用力和分子间作用力(本质上都是电磁力),而最小单位则是原子,而等离子体由于不能固定构成其本身的物质,是不能构成生命的。
也就是说,构成生物的原子必须结合的足够“强”以至于这些原子不会被热运动变成随机位置。
最理想的“结构原子”就是碳,碳碳键钉住的原子是宇宙中位置最稳定的原子,金刚石的硬度是已知最大的。(锇的硬度可能超过金刚石,然而锇在宇宙的任何地方都是稀有的),其他候选的原子包括:碳、氮、过度金属、铍、硼、铝、硅、硫、磷等等。
但是有几点是明确的:氢不能成为结合原子(只有一个配位键),氧硫不能单独成为结合原子。
能量
生物除了结构原子还需要能量,地球生物圈主要的能量循环是以碳水化合物最为承载的。
在光合作用过程,光能电离水产生游离氢,还有部分能量传递给ATP,然后ATP的能量辅助下游离氢与二氧化碳结合成碳水化合物,有氧呼吸则几乎是反过程:碳水化合物释放少量能够产生氢原子,氢原子氧化产生大量能量。






熟悉燃料电池的朋友会发现其实线粒体就是最好的燃料电池。
溶剂
燃料电池除了燃料还必须有电解质,事实上由于生物不能是等离子体或高温体(结构原子的结合强度决定),化学反应不可能在高温气相下进行。熟悉冶金和化工的知道,化学反应无非是火法或者湿法,火法不行则只能选湿法。所以生物离不开液体溶剂。
做电池电解质设计的知道,液体溶剂要支持高能反应,本身必须是足够稳定的,如果本身电离电压只有。0.5V,那么就无法承受超过0.5V的电化学过程。同理,生物体选择的溶剂决定了生物获取和储存能量的上限。
宇宙中常见的中低温液体:水、液态氢、液态甲烷、液态氨、液态氮、液态氧、液态二氧化碳、液态硫、四氧化二氮、二氧化硫、浓硫酸以及其中某些的混合物(显然需要不发生化学反应才能混合)
液态氢做不了电解质×,液态氮、液态氧、液态硫、四氧化二氮同理×
液态甲烷、液态氨的电离电压很低,不足0.1V(具体依照温度而定),也就是说液态甲烷、液态氨为电解质的生物无法进行电化学电压超过0.1V的化过程。
类似的,以水为电解质的地球生物无法把硅、铁、钠、氯、氟这样的元素变成单质。
二氧化硫、浓硫酸的电离电压同样比水低很多(注意浓硫酸的电离是分解成亚硫酸或二氧化硫),而且在宇宙中比水更加稀少。
让我们回顾前文的结构元素,由于溶剂的限制,无论水电解质生物还是非水电解质生物,都无法把钛、硅、铁等强碳化物形成元素从氧化态变成游离态或碳化、氮化态,如果要存在“硅基、铁基、铝、铍、硼基生物”,就必须存在非氧化态的硅、铁等供其吸收(并没有),然而这些元素在宇宙中除了等离子体基本都是氧化态的。
好了,结构元素只剩碳、氮、硫、磷了,氮氮键、氮氧键、氮硫键都不稳定,氮还剩离不开碳作为生物结构,目测只剩磷硫了。
磷硫和碳一样,属于和谁都能结合,和自己也能结合的原子,然而磷硫无论和什么结合,形成的化学键都很“弱”(想象一下白磷的硬度和金刚石的硬度),由它们作为结构原子的生物(如果存在)将会脆弱的令人发指。
综上,碳基-水电解质生物实际上已经是B级生物的最优解,其次是碳基-氨电解质生物,再次是磷硫基——周期表就这么大,并无其他解。
关于超级硅基生物假说:很多人疑问,你说硅/金属基生物不可能存在,那你是什么?这就需要所谓超级硅基生物假说,超级硅基生物,允许高温气体作为生物构成,所以不再苛求电解质,为了避免高温气体打乱自身原子排列,超级硅基生物存在隔热结构,然而超级硅基生物是无法自然进化产生的(大型有序结构不能进化产生,这里的有序是量子态级别的有序),一般认为,全人类的工业体系构成一个“准超级硅基生物”(因为工业还需要人力和木头等碳基生物),理想的超级硅基生物是否存在尚不确定,我个人认为,即使存在超级硅基生物,也是要依赖碳基构件的。
D级

碳基-水电解质生物。
以地球生物为代表的,碳基-水电解质生物(下文简称碳水生物),可能具有的结构太多,我们不一一论述,然而我们仍然能够估计碳水生物对环境的要求。
通常认为,碳水生物必须形成膜结构,即疏水-亲水分子在水环境下排列成的具有流动性的膜,必须存在遗传物质(请大家开动脑洞构思非膜结构或者无遗传物质的细胞,我已经老了 o(︶︿︶)o)
水,必须是液态水,常压下0~100℃。即使加高压保持液态,如果温度超过100℃,高温会使氢键断裂,破坏膜结构破坏。而智慧生物,对高温的耐受是更差的,因为高温产生的破话即使概率很低,在复杂系统(脑)中也是严重的。事实上,地球人的37℃体温并不完全是适合环境的结果,在热带,保持39℃的体温才是最节省成本的(人体散热的结构比保温的结构发达的多),然而人体(脑部)的温度却最终进化在37℃。事实上即使是有机膜结构的燃料电池,在80℃以上也会迅速损坏。我们有理由相信碳水生物是很难很难适应80℃以上的环境的(某些简单细菌能在更高的温度下生存,然而他们都是极其简单的,比如海底火山口的化能细菌),越复杂的碳水生物,耐受炎热的能力越差。
生物要获取能量。化学能:地球上存在化能自氧菌(最初的生物也可能是此类),但是,稳定的、大量化学能供给是不可能存在的(高能则不稳定),所以单纯化学能基础不可能支撑起复杂的生物圈系统。原子能:引发原子能所需的能量超过了电解质(水)的电解电压(原子能通常需要MeV级别的能量,水才1.2V),完全没有可能。热能:热能必须存在温差才能吸收效率极限(η<1-T2/T1),然而如果生物是μm级别的(最初的生物就真么大,复杂生物的线粒体和叶绿体也如此),它所处环境的温差小到忽略不计,所以热能无法被简单生物利用,能量的利用是从简单生物开始的(线粒体和叶绿体可能曾是单独的生物),简单生物无法利用热能,复杂生物也无法进化出热能利用系统。电能:天然电能(闪电)太狂暴不予考虑。
只剩下光能和机械能(风潮汐等)了。
恕我想象力不足,无法现象出风力细菌,所以只对光能进行考虑。
光能的利用率,具体见该词条:https://www.zhihu.com/question/265494436
由于二氧化碳和氧是气体的,所以复杂生物必须有一个大气环境(即使是海洋溶解氧和二氧化碳至少也需要气压)
D级需要的星球
由于我们讨论的是费米佯谬,永远只是几个细菌的化能生物圈不予考虑,所以这颗行星温度0~100℃(至少某些区域常年处于5~60℃供智慧生物生存,较热的星球智慧生物生活在极低,但是由于极低少光且辐射强烈,其智慧生物的进化将比人类更加困难),光线充足,表面富含碳氢氧,听起来不稀奇?
作为临近的恒星,如果超过1.5太阳质量,寿命不足20亿年,不予考虑,质量小于0.5太阳质量,则光线暗淡。其亮度远远小于太阳,如果行星要获得足够的表面温度,就必须很近———然后自转就会被潮汐作用锁死,一天等于一年,环境太过恶劣。
行星本身要有足够的引力和磁场阻止大气的逃逸,通常认为这需要一个熔融的铁地核。最后如果外星人想发展工业,那么他们的星球至少需要有煤或者石油——这需要板块运动和大量的生物遗骸。
这些条件都满足了,130亿年已经过去了。。。。。。
(发文发的比较急,有不少错别字,希望不影响大家的阅读,也感谢大家指出^_^;
whymaomi 发表于 2023-9-23 06:10:31|来自:北京 | 显示全部楼层
这个问题其实是有点惊悚的,假设整个宇宙就只能诞生一个智慧文明,在无垠而又荒凉死寂的宇宙空间就只有我们一个智慧种族砥砺前行,这该是多么寂寞和悲伤的一件事呀!再假如,10万年,100万年以后,人类几乎成了传说中的给所有生命带去智慧之光的大神级文明,曾经遍布河系却早已消失于星空深处,古老的人之种族拥有极为发达的科技,偶尔某些失落遗迹的发现都会牵动百族神经。银河系一些猫人,狗人,猪人,蜥蜴人等许多种族至今还流传着们的创造者的一些事,猫人狗人认为自己是神之后裔,人类是他们的神祇和起源,他们的祖先曾经伴神左右,直到被改造和点化,并且在他们离去以后直接继承了大量的科技遗产,而猪人,鸡人则称之为邪神,传说人类亦正亦邪,曾经他们的祖先是被收割和奴役的对象,这些残酷血腥的种族历史至今还存在于一些残破文献的只言片语中。有传言说人类将在仙女星系和银河系首度相遇时大规模远航归来,回到祖源星(地球),拯救万族于水火,所以在银河系,拜人类教规模很大。。。一点脑洞,文笔拙劣还勿见怪。

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