硅比碳多近千倍，为什么地球却选择了碳基生命，而不是硅基生命？

从微观角度来看，地球上所有的物质都是由94种天然的化学元素所构成的。在地壳当中，硅元素是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.3%，仅次于第一位的氧元素（49.4%）；碳元素仅构成地壳总质量的0.027%。

而地球上所有的生命形态，则是由25种常见的化学元素构成的。一个典型的生物细胞，有96%的质量是由氧（65%）、碳（18%）、氢（10%）和氮（3%）这四种元素构成的，其余4%的质量由剩余21种化学元素共同构成。氧元素之所有占比那么高，是因为细胞中多数的氧元素，是以水的形式存在于水分子H2O里了。如果不算H2O里的氧元素，那么碳元素就是在细胞中占比最高的化学元素。

更重要的是，碳元素对细胞结构和功能起到了最关键的作用。可以说，地球上的生命都是以碳元素为基础的。因此，科学家将地球上的生命称为碳基生命。

那么问题来了，地壳中的硅元素含量比碳元素含量多了将近1000倍，为什么地球在漫长的演化过程中却选择了碳基生命，而不是硅基生命呢？

要回答这个问题，我们需要借助俄国化学家门捷列夫的一张化学元素周期表。

在这张表中，有些元素的化学性质比较稳定，极难发生化学反应，比如最右侧一列的惰性气体；而有些元素的化学性质比较活泼，很容易发生化学反应，比如最左侧两列的碱金属和碱土金属。

那么，是什么因素决定了这些元素的化学性质稳定与否呢？

主要是该元素最外层的电子数。首先我们要知道，元素是同一类原子的总称，原子是构成元素的基本单元，原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位。从原子结构来看，某元素最外层的电子数越少，那么它就越倾向于失去最外层的电子，以使自己的原子结构趋向于稳定状态；某元素最外层的电子数越多，那么它就越倾向于从外界得到电子，以使自己最外层的电子数达到稳定状态。

当然，还有两种特殊的情况。有些元素什么都不做，其最外层的电子数就已经达到非常稳定的状态了，所以它既不需要失去电子，也不需要得到电子，比如我们刚才提到的惰性气体。还有些元素，其最外层的电子数说多也不多，说少也不少，要保持稳定状态，既可以失去电子，也可以得到电子，比如碳和硅。

碳原子最外层有4个电子，它要想达到稳定状态，要么失去最外层的4个电子，要么从外界得到4个电子。从另外一个角度来讲，碳原子拥有自由支配8个电子的天然禀赋。它既可以将自己的4个电子给一个或多个其他原子，也可以从一个或多个其他原子中得到4个电子，还可以跟一个或者多个其他原子共享4个电子。

我们举个例子，一个碳原子可以将2个电子共享给一个氧原子，将剩余的2个电子共享给另一个碳原子；类似地，另一个碳原子以同样的方式连接更多的原子。以此类推，从理论上来讲，碳原子可以通过共享电子的方式（化学术语叫“共价键”），像搭积木一样连接无穷多个其他原子，构成无限多种化合物。

科学家把这种含有碳原子的化合物统称为有机物，目前已知的纯有机化合物有近1000万种，这还只是理论上存在化合物世界的冰山一角而已。这就为碳基生命的形成提供了丰富的物质基础。

然而，同样是最外层有4个电子的硅元素，却没有形成稳定的复杂化合物的能力，这是为什么呢？

首先，硅原子比碳原子多了一个电子层，使它对最外层的4个电子的控制力减弱。其次，硅原子在与其他原子进行共享连接时，通常只能共享单个的电子，而不像碳原子那样共享2个甚至3个电子，从而不如碳原子那样稳固。这就导致以硅元素为基础的复杂分子不仅很不稳定，还很容易断裂，以至于脆弱到无法形成活体细胞结构的程度。

需要说明的是，硅和氧的结合能力很强，所以地球上的硅总是倾向于生成二氧化硅和硅酸盐。但是，二氧化硅和硅酸盐的化学性质非常稳定，极难再与其他物质发生化学反应。所以，尽管地球上到处都是二氧化硅（沙子）和硅酸盐（岩石和土壤），但是却难以演化出硅基生命。

不过，科学家发现，硅原子在高压、低温和缺氧环境下能够形成相对复杂的化合物，从而为硅基生命的形成提供可能性。所以，在地球之外的其他无数个星球上，如果某些星球恰好满足高压、低温和缺氧这三个条件，那么这些星球上就有可能存在硅基生命。

到目前为止，人类还没有在地球之外发现任何生命的迹象，当然也包括硅基生命。然而，宇宙的广度足够大，宇宙中星球的基数足够多，任何微乎其微的可能性在无穷大的基数面前都能成为必然。因此，在浩瀚的宇宙中，出现硅基生命的可能性还是有的。

假如有一天，来自银河系外的硅基外星人突然进攻地球，人类该怎么办呢？

我想，这些来自地球之外的硅基生命，大概会是呈透明状的晶体质地。如果真有那一天，我们也不必害怕。以硅原子为基础的复杂化合物的热稳定性很差，而且遇水即溶解，所以我们可以选择用火攻或者水攻来对付它们。

（地球上唯一存在的硅基生命，大概就是从石头缝里蹦出来的孙悟空。）