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如何看待任何碳基生物在火器面前不堪一击?

不是碳基生物不耐火,而是所有生物都不耐火。

碳链强度很高,以碳为骨架的有机物在高温下先分解的部分倒不是碳 - 碳主链,而是氢键、磷酸酯之类的旁支。

生物的复杂的化学功能,大多不是碳骨架决定的,而是支链上的其它化合键提供的。碳骨架只是把他们组织在一起。

硅 - 硅的键能比碳要低不少,更容易受热分解。如果硅基有机生物要具有碳基生物的多样性,那也还是要和其它支链结合,一样要有氢键、磷酸酯键。这样的硅基生物比碳基生物更不耐高温。

对了,硅 - 硅键不能在氧气里存在,硅基生物不用你点,它常温下自动就会着火。它甚至在水里也会“燃烧”,因为水分子含有一个氧。所以硅基生物不能在有水、有氧的环境存在。硅单质本身很容易氧化,芯片里的硅必须要用抗氧化物封装,否则就用不了。

我们印象中的硅化物很抗烧,那是玻璃、岩石和水泥,它们属于硅的氧化物和硅酸盐。硅的氧化物和硅酸盐不能承担生命体的主要功能——比如形成不了类似 DNA 之类的遗传物质,因为 -Si-O-Si- 键会形成无定形的网络,也就是玻璃体,不能储存信息。硅氧化物也不是硅基有机物——我们熟知的硅胶,就是由这种键组成,耐烧,但不是有机物。石英、石头和硅胶,在化学上的分类类似于二氧化碳和碳酸盐及碳酸盐水合物,大块的硅晶体也耐烧,那是类似于金刚石一样的单质,都不是有机物。

硅基有机物已经算还可以的了,毕竟能在干燥、低温的惰性气体环境里保存下来,其它元素就离碳基有机物的化学稳定性差得更远了。所以只要是有机物,都不耐烧。

那么半导体生物呢?摆脱了有机物的低温属性,是不是就耐高温了?

硅基存储器,比如笔记本里的固态硬盘,不能在 80 度的高温里稳定工作,p-n 结会在高温里不可逆的损伤。计算机、手机之类的设备之所以耐高温,不是因为芯片、存储器耐高温,而是它们的金属外壳耐高温。如果给人穿上隔热服,人也可以耐烧。

生物体的核心功能——遗传物质的储存与组装,大概率都要在常温环境之下。这是热力学决定的。150 度之上,很多重要的化合键都得断。和碳基骨架无关。含碳高的有机物可以非常抗烧,比如耐高温橡胶。碳 - 碳键可以耐 300 度的高温,飞机轮胎就是碳基有机物,可耐烧了。

碳基生物的防火性能也可以很好,这和它的体重和保护壳有关。成年非洲公象可以靠它的厚皮和体重抗喷火枪烧个几分钟,蓝鲸可以抗更久,有些树皮厚的乔木,森林大火想要烧死它还挺费事,外面看起来焦了,春天一到又发芽了。

超算机房让喷火枪喷个几分钟就完蛋了。或者说不用喷火枪,散热系统出问题,超算自己都可以把自己烧死。超算中心的一大运营成本就是散热电费,硅基半导体怕热,半导体材料工程师为控制了高温下的电子问题挠的头发都秃了。

当然,要耐高温的半导体生物也有,NASA 为水星任务开发的耐高温芯片可以在 500 度高温运行(虽然是微米级工艺)。

不过这种耐高温芯片的半导体材料不是硅,而是硅 - 碳基芯片,加了碳,提高了键能,就能耐高温了。

如果想要最耐高温的 p-n 结,那得进一步增加碳,理论上金刚石的 p-n 结可以耐 1000 度高温——导线得用碳纤维了。不过,那又是碳基生物了。

生物也并没有针对大火的环境进行进化,其实如果森林大火足够频繁,大体形动物进化出个高碳的耐烧表皮,以及一定厚度的隔热层,保护好自己承担新陈代谢功能的部分,大火过后脱一层皮还能活下来,这并不违背物理和化学规律。所以碳基生物并不是必然的怕火,只是没有进化压力罢了。

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题目说的是火器,看错了。

碳基生物抵抗子弹穿击的能力其实也和耐高温能力一样——不是碳基不行,而是所有生物都不行。

碳链的键能足够高,这不仅能耐高温,还能带来高硬度。没错,硬度最高的物质就是金刚石,不拿金刚石当装甲材料纯粹是因为太贵了。

主流防弹衣都是拿碳基大分子做成的,凯夫拉和芳纶都是如此。如果插板能换成金刚石或是其它碳化物(碳化钨、碳化硅),然后又能很便宜的话,那防弹能力也是很厉害的。

生物承担新陈代谢的部分需要高活性的元素,比如氢、氧、硫、磷,这些元素参与到有机物中,它们的功能就是增加有机物活性的,不止增加化学活性,还必须让生物具有软趴趴的可塑性,以及方便运输的有机物液体,就注定生物的核心功能区是不耐高温、不耐机械冲击的。

生物可以在某种环境下进化出具有防弹能力的外壳,里面包裹着适宜进行新陈代谢的软质、流质机体。也就是说,生物被枪毙得多了,就能进化出有防弹能力的物种了。

目前生物不耐枪击,是没有枪击环境罢了。

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补充,正在撰写文章,解释地球生物和人类的必然性——碳氢氧基生物在宇宙中为啥必然早的多的出现以及为啥长这样。还有就是分析其它生命形态的自然涌现存在什么样的障碍。以及生命在物理规则下可能有的自由度(有,但并不多)。请关注

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