人类为什么按照地球生物的生存条件来寻找外星生物？

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为什么在寻找外星生物的过程中，总是以地球生物的生存条件来寻找，为什么外星生物不能超越地球生物的生存条件
作者：一点资讯

心太乱

好久没在知乎答题了，部分由于知乎竟然果然没有一个堪用的Windows Phone客户端。
这个问题在天体生物学中非常重要，但这个问题并不全对。
@石昊 的回答得到了2K多赞还是被踩到了下面，主要是想象与脑补过多，且没有回答没有针对性， @pollydiary 的回答相对好些，但只谈到碳基还是硅基显然是不够全面的。

石昊的回答有不少篇幅是在介绍各种嗜极生物。对嗜极生物的研究确实与天体生物学紧密相关，这些研究告诉我们生命的边界远比我们想象的更为广阔。但地球上的所有生物，无论高等的低等的，包括这些嗜极生物，都是碳基生命。对于外星生命，我们并非完全照搬地球上的生命模式，我们其实想得更多。有许多种假说，共同构成了假定型生物化学，除了用硅或硼替代碳，还可以设想用硫替代氧等，溶剂方面，比如用氨或烃替代水等，这些在理论上都具有可行性。除了元素方面的替代，分子层面，我们也可以认为可能存在除了核酸之外分子能够编码生命过程，或者对核碱基进行替代等。但是在真正发现此类生命以前，哪怕在理论上如何可行与漂亮，都只能作为假说。

既然以上假说都具有理论可行性，那么是否有可能存在一种外星生命不需要水和氧气？这个问题我不敢否定。那为什么在搜寻地外生命时，我们仍在一遍遍地提到水，提到适宜的温度，提到大气层？而对于地球上的绝大多数生物，这些几乎都是必须的，尤其是水。

太阳系以内的情形，以火星为例。火星上有无生命，或者是否曾有过生命，现在还无法下定论。火星与地球同源，大小组成相近，号称“小地球”，而且过去的几十亿年与地球的陨石交换频繁。即便有生命，极有可能也是与地球一样的生命形式。既然是一样或类似的形式，把地球生命之源的水作为一个条件便很合理，而且这样的条件也不强，所以我们会探测月球与火星上的水。我们把同样的思路用到了木卫二与土卫六上，在天文学上它们离地球也很近了。
关于火星生命：我们在彗星上发现了氨基酸，星际有机分子中复杂的也有几十个原子，如果有一天我们发现火星上存在最简单的生命也不要过于惊讶，它们可能是本来就有的，也可能是人类带过去的。出于避免污染火星上可能存在的生命考虑，几十年前的火星探测器，如海盗号，都是严格杀菌的，而近些年的火星探路者号，勇气号，凤凰号与好奇号等，有些部位仍带有一些地球上的细菌。不过这些细菌几乎都会被太空辐射杀死，但不排除某些一直躲在探测器内并始终处于休眠状态。

太阳系以外的情形，受制于现有的航天技术，这种标准现实意义不大，不过可以以此标准来对系外行星进行筛选来估计与我们类似的生命形式在宇宙中的丰富程度，就像开普勒望远镜所做的一样Kepler Discoveries分两种情况：
1.地外生命是与我们相同或相似的生命形式：如果我们注意分析下嗜极生物，我们会发现它们通常是单细胞生物且多数属于古菌，换言之，相对低级。产生高等生物等多细胞生物的条件十分严格，但宇宙中可能充满了单细胞的微生物，对于太阳系以外的单细胞生命，现有的通讯与航天技术无法确认它们是否存在，我们只能着眼于高等生物。而以地球上的高等生物为样本，我们总结出了都需要液态水，适宜的温度等条件。而且对于这类系外行星与生命，我们存在与他们通信甚至交流互访与星际移民的可能性。
2.地外生命是与我们是完全不同的生命形式：以一种以氨为溶剂的地外高级生命为例。一个大气压下氨的熔点是-78℃，沸点是-33℃。如果我们去造访他们，气压不变我们得忍受低温，温度适宜我们得忍受高压。更麻烦的是，我们要呼吸氧气，他们有氨气，如果再点根烟的话。生命形式不同怎么在一起？所以不如按照地球上的生物的生存条件筛了他们，就当他们不存在。此种情况一言以蔽之：宁缺毋滥。

理论上，人类并不总按照地球生物的生存条件来寻找外星生物；现实上，在太阳系内应用地球上的标准是合理的，在太阳系外则是实际的。

传奇私服cdegeq

的确，外星人的生存环境很有可能千奇百怪、各种各样，完全颠覆我们的三观。比如：


可能它们存在基本粒子中，比如质子、中子、电子中，这谁能知道？也没人能把基本粒子完全剖开，研究透。


也许他们是纯能量体，在外界看来是一束光；


也许他们是硅基生命，像一块石头，生活在辐射很严重的环境中。


也许他们活在暗物质、暗能量中，那里我们一直不太明白。


也许他们活在恒星里，靠捕食光子过活 。


也许他们活在一些行星的地下面。


……………………


宇宙很有可能有无穷种生命形式，而地球生命只是其中一种。


就像人类造出来的计算机。如果有一天，人类夺天地造化，能实现强人工智能，赋予机器生命，让它学会自主思考。那么计算机的世界我们能够理解？我们最多只能明白计算机的实现原理、构造，却不能明白它的世界。也会惊异计算机智慧的存在方式吧。


不说计算机，就说地球上的碳基生命。

灯塔水母，唯一永生不死的生物。长生不老，经过一定时间会返老还童。




灯蛾毛虫，能在零下70摄氏度低温。




海底一万米深也有生物，你想想，这深度压强多大。


海底热液喷口，数百多度的高温，也有长管虫、蠕虫、蛤类、贻贝类，还有蟹类、水母、藤壶等特殊的生物群落。



无脊椎动物水熊虫，不喝水能活120年。极耐干旱。





巨形蘑菇，美国俄勒冈州马胡尔国家公园中一种绰号“巨型蘑菇”的蜜环菌。这个学名为奥氏蜜环菌的巨型真菌是在1998年被发现的，它占地965公顷，至少相当于1350个标准足球场。科学家猜测，它的实际年龄可能高达8650岁。


同一个生态圈、同样的生命形式（碳基生命）就有这么多千奇百怪，各种耐极端环境的生物。那辽阔宇宙会有多少种千奇百怪 的生命形式存在？地球上各种极端环境都能有各种生物，那宇宙中各种极端环境为何不可能出现生命？

同样的，我们寻找外星文明的方式还是很简陋。比如说，向外发射电磁波。可你怎么知道外星人是用电磁波和外界交流的？也许他们是用中微子通信呢。


中微子通信，是利用中微子运载信息的一种通信方式。中微子是一种质量极小，又不带电的中性基本微粒。它能以近光速进行直线传播，并极易穿透钢铁、海水，以至整个地球，而本身能量损失很少，因此是一种十分诱人的理想信息载体。（百度百科）

我们屁颠屁颠向外发射电磁波，并尝试接受外面的电磁波，也许外星人也正在向外界发射中微子，并尝试接受中微子信息。然后我们就这样错过了。我们找不到有意义的电磁波，然后我们一些人，就说宇宙中没有智慧生命。而没准人家外星人也正在这样想，宇宙中没找到有意义的中微子信息，因此很可能其他智慧生命不存在。

举一个极端例子，他们如果科技发展方向，跟地球一模一样。但哪怕慢了一百年，也就不知道在宇宙中如何探查电磁波通信，哪怕快上一百年，也许就会用其他方式通信。而两百年时间，在宇宙中实在太短了。


我们的存在形式很可能非常不同，我们的科技发展方向也不会相同。

比如说，我们是在科技非常发达后，才出现互联网的。可也许外星人长的像树一样，他们扎根在地下的根系很长，外星“树”与“树”之间通过盘根错节的根互相连接、交流。根与根之间通过光子加载信息交流，组成了一个庞大的原始生命互联网。他们发展科技，很可能还没学会钻木取火，就凭借自己生命原始属性创造了互联网了。


我们在各种介质上雕刻各种图案符号，记录知识（文字、书）。而他们有可能脑中有硬盘一样的东西，靠这个记录知识，存满了就自动脱离大脑。然后脑中继续生长新的硬盘。别的“人”可以查看阅读这硬盘里的信息。


我们靠灵活的双手创造工具，他们很有可能靠胃肠的蠕动，和胃酸的侵蚀雕刻创造工具。我们因此首先发展物理学，他们可能先从化学着手。


我们原始交流方式，是把信息加载在声波上，通过空气传播出去（声带振动，说话），应用电磁波传递信息是在工业革命后。他们原始交流方式很有可能是把信息加载在电磁波上，传播出去。（比如身体发光）。而他们应用声波传递信息，没准也是在工业革命后。（假如他们有工业革命的话）。



甚至，由于他们处在宇宙的某些极端环境中，原始交流方式可能是通过中微子交流、或者身体互相接触传递神经递质、或者，或者由于他们体积小，可能通过电信号来交流……

我们首先制造的是宏观大小的工具，纳米层次的工具我们很难制造，因为我们体积大。而他们有可能体积非常小，像一个细胞一样小，一开始直接制造纳米级别的工具，宏观大小的工具对于他们来说是一个难题。


我们对暗物质暗能量丝毫不了解，对我们这些物质能量挺熟悉，因为我们生活在这当中。而他们很有可能生活在暗物质暗能量中，能利用暗物质暗能量，却对我们这些常规的物质能量无从下手。


另外，外星人的科技水平，可能极其高，以至于能适应宇宙中绝大部分极端环境。如果分析人类历史，会发现人类的科技发展速度是呈指数级爆炸的，我们现今的手机、电脑、互联网你跟一百年前的人讲，他们会感到极度不可思议。那你想想，一百年后的人拿他们的科技给你看，你是不是也会不可思议？而外星人呢？假设他们比我们先进一万年、十万年、百万年呢？它们的科技会有多恐怖？以至于恐怕和天地同寿，与宇宙同存吧。而我们和他们相比，恐怕差距比细菌和我们相比还大吧。而你要知道，百万年在宇宙的时光中，也不过是一瞬的事。宇宙中很有可能有存在了几十亿年的智慧文明……这我实在不敢想象。那么按地球的环境来寻找外星人有何意义？


他们的存在方式、科技发展方向、科技水平很有可能和我们极度迥异，以至于即使他们遍布宇宙，我们也发现不了。因为差别、差距实在太大了。就像细菌无法感知人类的存在一样。



那么问题来了，既然这样，我们寻找外星人为何要按照人类的生存条件寻找？很简单，因为我们对宇宙实在是一无所知。


我们不知道什么环境能诞生智慧生命，什么环境不能诞生。我们唯一知道的是地球这种环境诞生了人类，而人类的高效交流方式是电磁波。


因此我们可以推断出，其他环境能不能产生智慧生命我们不知道，但地球这种环境是绝对可以产生智慧生命的，因为人类就是。那么我们寻找和地球一样的环境，不就行了吗？至少在这样的环境中，存在生命的可能性是很大的，人类就是一个好例子。


那么我们又为何想通过电磁波和外星人联系呢？因为同样的，我们对宇宙的规律也不熟，电磁波是我们目前知道的比较高效、容易普及的交流方式。外星人当然可能通过中微子啊、量子纠缠啊、甚至建立虫洞连接啊等等一系列方式交流。但我们只熟悉电磁波啊，至少我们知道可以通过电磁波交流，而且挺高效方便，而其他方式能不能，我们不知道。即使知道其他方式可以，我们也不会啊。


说白了，就是我们科技还很不发达，不知道其他生命会以怎样的方式存在，我们只能从简单的入手，至少地球环境能造出人类，那就按地球环境寻找。至少人类用电磁波挺顺溜，那外星人也有可能用电磁波，那就尝试用电磁波。外星人可不可能存在方式极其迥异，生活在和地球环境极其不同的地方？可能的。外星人可不可能不用电磁波交流，也是可能的。但问题是，我们不这样找，我们根本无从下手啊。


顺便按我的理解解释费米悖论。为啥我们见不到外星人或外星人的痕迹呢？

第一种可能，我前面说的，他们存在方式可能和我们完全迥异，他们可能存在四维空间，而我们是三维。他们可能一个细胞一样大，而我们很庞大；他们可能是暗物质、暗能量；甚至整个宇宙本身就是一个庞大的智慧生命，为啥这么说？宇宙的一小部分物质可以诞生人？那么宇宙本身为啥不可能是一个生命？他们甚至可能科技极度发达，移居在每一个电子当中。

第二种可能，科技爆炸，他们科技太高太高。我们和他们相比，就像细菌和我们相比，完全不是一个等级，差距达到没边了。他们遍布宇宙，我们也发现不了。

第三种可能，科技发展方向不同，就像我前面说的。我们用电磁波，他们可能用中微子，完全错过了双方。

nitenite

你也可以问，为什么生命是碳基的，因为碳原子的化学性质决定的，碳原子非常容易和其他原子结合，所以容易组成复杂的分子结构。简单说，生物的存在是建立在物理定律的基础上，包括为什么生物为什么是现在的体积，背后都有物理定律的制约。

我们在假设宇宙的物理定律在任何地方是一致的前提下，其他星球上最有可能产生的也是碳基的生物，就像前面说的，这是碳原子的性质决定的。至于其他的生命形式目前还没有发现，也没有从科学上证明可行，不过现在机器学习也显示出一些生命的特性，但机器学习这种复杂的模式仍然需要生物智能先制造计算机才行。

最后再推荐一个纪录片，BBC的生命的奇迹 (豆瓣)，从物理学的角度阐释了生命的存在合理性以及限制。

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看到这个话题关注度越来越高，对自己的观点做一点补充。
正如上面的回答那样，宇宙中确实可能会存在各式各样的“生命”，但是如果仅仅是建立在一种不严谨的猜想之上，这不是科学的态度。

现在主流认为生命最有可能是碳基的，并且离不开水的环境，是有一定理论依据的。根据目前对宇宙的了解，宇宙的规则和常数在任何位置都应该是一样的，也就是说，无论在任何地方，化学周期表上的元素以及元素的化学性质都是一样。所以我们目前对于物理化学的知识也适用于任何地方。

根据目前已知，碳元素C、氢元素H、氧元素O能够组成的化学关系远远超过其他的元素，而且这三种元素在宇宙中也广泛存在，所以生物最基础的遗传信息载体DNA、RNA由CHO组成也不奇怪了，还有像水之所以必须是因为分子之间的结合以及能量交换都需要液体作为载体，你很难想象一个固态的星球上能够组成复杂的分子结构和更高级的结构，实际上我们现在认为生物最初能够出现就是因为海洋的长期存在，让有机物质能够不断的随机重组，然后不断升级成更复杂的结构。

至于其他非碳基的生命形式也是可能的，但是根据我们目前对于生命存在合理性的了解，碳基的生命是最有可能存在的，其他的像硅基的生物即使存在也可能很少，而且很可能无法发展到更复杂的层次。


最后再说几句无关的感慨，在很多人的概念里，宇宙总是神秘的，未知的，奇妙而充满可能性的。
并且，宇宙好像是独立于我们的一种存在，在谈到宇宙的时候，一切的脱离科学的幻想都可以被容许。这很难说就不对，因为我们对于宇宙的了解确实很有限，但是这并不意味着我们已知的就是错误的，实际上这几十年我们对宇宙的了解已经比较深入了，虽然M理论（宇宙的终极理论）的模型还没有被完善，但是在探讨未知的时候，也应该顾及到一些科学常识性的东西。

宇宙并不是独立于我们之外的东西，其实我们就是宇宙的一部分，构成我们身体的原子就是恒星爆炸之后喷射出来的物质，甚至说，我们就是恒星的孩子，而我们自身存在基础，还有我们发明的一切，也都是建立在这个世界的物理规则之上，谈论超越这些规则的事物，如果不能用现有的理论解释和支持，如果不能被实验或者观测证实，就不能称为是一种科学的理论或者猜想。偶尔看看科幻开开脑洞也没什么不好，但还是应该对科学有一些尊重和敬畏。



2015-01-09
---------------------------------以下是对这个回答的相关补充说明，可以略过------------------------

因为后来在评论里面的回答主要是针对提问，有些脱离主题，就不整理到正文之中了，如果对我前面的回答有疑义，请查看下面的评论，并且参照其他人的回答。

还有看到有评论说到关于对宇宙了解的限制，另外声明一下，我这里所谓的宇宙并不是哲学意义上无所不包的宇宙，而是科学意义上的，就是已知的从大爆炸以来的宇宙，所有现在关于宇宙的讨论和研究都是在这个基础上的。

说回来，最近在果壳看了一篇文章，是关于土卫六上非水基生命可能性的研究的，虽然作者不是生物学家和天体物理学家，但也是科学领域的研究论文，有兴趣的可以看一下：非水基生命存在于泰坦上吗？其中有一段话是从生物学的角度说明了为什么液态水是已知生物必须的：

在地球上，生命的基础是双层磷脂细胞膜。这种强韧的生物膜以水为基础，允许物质从中透过，它们构成的囊泡为每个细胞中的有机物质提供了容身之处。由这样一层膜构成的小囊泡被称为脂质体（liposome）。正因为如此，许多天文学家在搜寻地外生命时才专注于恒星周围被称为宜居带的区域，只有在这样一条狭窄的地带内，液态水有可能存在于星球的表面。

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总要有个基准吧，否则万事皆有可能