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獨(dú)立思考是突破顏值文化的唯一出路 古哥古點(diǎn) 2015年11月30日 《生命和鏈條》 1989年8月23日，波羅的海三國(guó)愛(ài)沙尼亞、立陶宛、拉脫維亞超過(guò)200多萬(wàn)的民眾走上街頭，他們每個(gè)人手牽著手組成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的人鏈。這個(gè)綿延600公里的鏈條連接起三國(guó)的首都維爾紐斯、里加和塔林。牽手行動(dòng)中，各地的廣播居中協(xié)調(diào)，卡車等交通工具往來(lái)運(yùn)輸，最后實(shí)現(xiàn)了這條人類歷史上著名的波羅的海之路（BolticWay）。當(dāng)?shù)厝藗兊脑V求是脫離蘇聯(lián)的統(tǒng)治，很快，蘇聯(lián)果然解體，波羅的海三國(guó)從此獲得新的生命。今天我們的話題就和鏈條與生命有關(guān)。 波羅的海之路是發(fā)生于1989年8月23日的一次和平示威。大約有200萬(wàn)人加入這場(chǎng)活動(dòng)，他們手牽手組成一個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)600公里的人鏈，穿過(guò)波羅的海三國(guó)。示威時(shí)間選擇在1939年8月23日蘇聯(lián)和納粹德國(guó)秘密簽訂的《蘇德互不侵犯條約》生效50周年，旨在喚起世界各國(guó)共同關(guān)心三國(guó)被蘇聯(lián)占領(lǐng)的不公正命運(yùn)。 [Source: gamechangerfilm] 宇宙中有上百種元素，在所有的元素中，哪一種才是最重要的呢。這個(gè)問(wèn)題面對(duì)不同的領(lǐng)域會(huì)有不同的答案，但毫無(wú)疑問(wèn)的是，如果從生命的角度出發(fā)，最重要的元素就是碳。碳是生命的中心。 要理解碳元素的核心地位，首先要弄清楚什么是生命。這是一個(gè)古老的問(wèn)題，到今天為止，它也只有一個(gè)大致的理解，沒(méi)有一個(gè)清晰的定義。在眾多的解釋中，我傾向于認(rèn)為生命就是一種允許恰當(dāng)比例的變異發(fā)生的自發(fā)持續(xù)性信息復(fù)制現(xiàn)象。很顯然，這個(gè)定義中排除了情感因素也排除了典型的物理框架，它把焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)了信息復(fù)制。這應(yīng)該算是一種最為寬泛的生命理解，然而它其實(shí)是相當(dāng)嚴(yán)格的。自發(fā)性排除了大量的外置復(fù)制，恰當(dāng)?shù)谋壤呛茈y掌控的，甚至信息復(fù)制行為的出現(xiàn)也不像想象般的容易。以地球生命為例，迄今為止，人們所掌握的也只是生命在發(fā)展出復(fù)制能力之后的演變知識(shí)，包括進(jìn)化論和生物化學(xué)等，但對(duì)于原始生命是怎么誕生的，復(fù)制現(xiàn)象是怎么開(kāi)始的，只有猜想沒(méi)有解答。例如RNA世界假說(shuō)把生命開(kāi)始的形態(tài)設(shè)定為某種RNA，再往前RNA的出現(xiàn)途徑就沒(méi)有可靠的證據(jù)了。應(yīng)該這樣來(lái)說(shuō)，除非人們能在實(shí)驗(yàn)室中再現(xiàn)自我復(fù)制現(xiàn)象的啟動(dòng)或者在外太空中發(fā)現(xiàn)自我復(fù)制的其他種子，否則很難說(shuō)人們真正弄清楚了生命起源問(wèn)題。 RNA世界假說(shuō) 該理論認(rèn)為地球上早期的生命分子首先以RNA形式出現(xiàn)，之后才有蛋白質(zhì)和DNA。早期的RNA分子同時(shí)兼有類似DNA的遺傳信息儲(chǔ)存功能和蛋白質(zhì)般的催化能力，這足以支持早期的細(xì)胞或前細(xì)胞生命的運(yùn)作。 該學(xué)說(shuō)1968年由卡爾·沃斯（Carl Woese）在所著的《遺傳密碼》（The Genetic Code）一書(shū)中首先建立，但名稱有所不同。亞歷山大·里奇也曾于1963年提出過(guò)類似想法。“RNA世界”一詞是諾貝爾獎(jiǎng)得主沃特·吉爾伯特（WalterGilbert）在1986年提出。 [Source: nptel.ac.in] 正因?yàn)檫@一空白，生命的起源連帶生命的形式成為科幻小說(shuō)里異彩紛呈的亮點(diǎn)。想象中的生命載體盡管五花八門，但主流科學(xué)界仍然認(rèn)為從恰當(dāng)環(huán)境中自發(fā)性的孕育自我復(fù)制現(xiàn)象是可能的，甚至是必然的。麻省理工大學(xué)的助理教授杰里米·英格蘭（JeremyEngland）推導(dǎo)出一個(gè)新的公式。簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，他認(rèn)為所謂生命存在的意義就在于消耗掉盡可能多的能量。這種解釋讓很多人目瞪口呆，這不就等于說(shuō)人活著就是為了吃飯嘛！成為吃貨就是我們生命的全部?jī)r(jià)值。聽(tīng)到這么沒(méi)有格調(diào)的為吃貨背書(shū)的理論為什么心里感覺(jué)有些小激動(dòng)呢？好了！嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，這是熱力學(xué)第二定律的一種推論。當(dāng)一個(gè)開(kāi)放性系統(tǒng)被較多的能量包圍時(shí)，它必定要窮盡一切辦法來(lái)盡可能快的消散掉多余能量，以使得第二定律要求的熱平衡狀態(tài)盡早出現(xiàn)。在所有的耗散可能方式中，制造出某種可復(fù)制的結(jié)構(gòu)是最高效的策略，因?yàn)閺?fù)制將使得消耗能量的單元數(shù)目快速增加，從而讓能量耗散的速度大為提升。人類自工業(yè)文明以來(lái)對(duì)于能源使用量的激增可能就是英格蘭理論的一種證明。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，繁殖就是為了更快的走向滅絕。英格蘭教授的公式給了生命起源一個(gè)理論上的信心，用他自己的話來(lái)說(shuō)，“從一堆隨機(jī)的原子開(kāi)始，只要長(zhǎng)時(shí)間的照射它，得到一顆種子絲毫不用驚訝！” 杰里米·英格蘭（Jeremy England） 著名的“耗散驅(qū)動(dòng)適應(yīng)性”（Dissipation-driven adaptation）理論提出者。英格蘭是美國(guó)麻省理工學(xué)院的統(tǒng)計(jì)物理學(xué)家，其觀點(diǎn)可以用于解釋生命的自發(fā)出現(xiàn)，進(jìn)而完善相對(duì)論的啟動(dòng)機(jī)制。普利策獎(jiǎng)得主，科學(xué)史家愛(ài)德華·拉森說(shuō)，如果英格蘭可以證明他的假設(shè)是真實(shí)的話，“他可能是下一個(gè)達(dá)爾文”。 [Source: Youtube] 然而，這仍然沒(méi)有回答出生命到底是如何開(kāi)始的。隨著研究的深入，越來(lái)越清楚的一個(gè)推論是，如果這樣的復(fù)制體存在的話，它最有可能是一種碳基物質(zhì)，也就是以碳元素鏈條為基本結(jié)構(gòu)的大分子復(fù)合物。地球上的所有生命莫不如此，地球外的可能生命也很難不如此。著名的科幻作家卡爾·薩根（CarlEdward Sagan）稱自己為一個(gè)碳沙文主義者，就是這個(gè)含義，他曾傾向于認(rèn)為不存在碳基以外的其他生命。 為什么會(huì)是這樣？因?yàn)樾畔⒆园l(fā)性復(fù)制現(xiàn)象的技術(shù)門檻非常高。一個(gè)分子如果能夠在環(huán)境中裝配自己，它的結(jié)構(gòu)不太可能太過(guò)簡(jiǎn)單，像水、氣體、普通的酸堿鹽這樣的常見(jiàn)小分子完全沒(méi)有這種可能性。它們連信息編碼的空間都沒(méi)有，何談復(fù)制呢！能夠承擔(dān)這一功能的分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度必然很高，目前在實(shí)驗(yàn)室里做出來(lái)的最短的可自我復(fù)制的RNA序列也含有165個(gè)堿基。這是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈條，即使它有可能進(jìn)一步被縮短，但可以確信只有能夠構(gòu)建出相當(dāng)長(zhǎng)度鏈條的元素才能在生命萌生的競(jìng)賽中勝出。在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，這樣的候選元素似乎只有一個(gè)，那就是碳。 卡爾·薩根（Carl Edward Sagan） 美國(guó)天文學(xué)家、天體物理學(xué)家、科幻作家和非常成功的科普作家。行星學(xué)會(huì)的成立者。薩根是天文生物學(xué)先驅(qū)，也是搜尋地外智慧生物項(xiàng)目（SETI）的創(chuàng)始人之一。他因撰寫了多部?jī)?yōu)秀的科普?qǐng)D書(shū)及制作電視系列片而享譽(yù)全球。1980年的電視系列節(jié)目《宇宙：個(gè)人游記》在60多個(gè)國(guó)家有超過(guò)6億人觀看，配套發(fā)行的同名書(shū)籍成為紐約時(shí)報(bào)暢銷書(shū)籍第一名70周。 生病期間撰寫的《魔鬼出沒(méi)的世界（TheDemon-Haunted World）》是分析批判偽科學(xué)的科普作品。其名著科幻小說(shuō)《接觸（Contact）》獲得1998年雨果獎(jiǎng)，1997年被羅拔·湛米基斯拍攝為同名電影。 [Source: Bio] 碳是一種特殊的元素，它由6個(gè)質(zhì)子6個(gè)中子組成原子核，外面旋轉(zhuǎn)著6個(gè)電子。根據(jù)鍵價(jià)理論，原子核外的電子由內(nèi)至外按層排布，除第一層的容量為2個(gè)電子外，其余各層都以8為最大容量。每個(gè)原子按能級(jí)從低至高把電子依序填充到各層，并傾向于讓最外層電子數(shù)保持在最大容量，一般來(lái)說(shuō)也就是8。故此最外層上有接近8個(gè)電子的元素就容易搶奪別人的電子來(lái)湊足8；最外層僅有少量電子的元素就容易丟棄這些電子讓滿載的下一層成為最外層。氯化鈉就是這樣構(gòu)成穩(wěn)定晶體的，鈉把自己的一個(gè)電子給了氯，讓氯的外層電子數(shù)從7升為8，而鈉在扔掉1個(gè)電子后，內(nèi)側(cè)8電子層成為最外層。如此徹底的電子轉(zhuǎn)移形成了離子鍵，而當(dāng)反應(yīng)的雙方搶奪電子的能力相當(dāng)時(shí)，它們就會(huì)以共享電子對(duì)模式來(lái)共存，這被稱為共價(jià)鍵。由此可見(jiàn)，共價(jià)鍵和離子鍵之間沒(méi)有嚴(yán)格的界限，拔河雙方的力量只要不是嚴(yán)格的對(duì)稱，共價(jià)鍵其實(shí)都帶有一定程度的離子性。 碳的電子數(shù)是奇妙的6，除了填滿第一層軌道的2個(gè)電子外，最外層為4個(gè)電子，剛好處在8的中間態(tài)，所以對(duì)電子轉(zhuǎn)移來(lái)說(shuō)，碳是奪取無(wú)力棄之可惜，因此它往往會(huì)找到周圍的四個(gè)電子組成四條共價(jià)鍵以滿足8電子要求。共價(jià)鍵是通過(guò)共享電子對(duì)來(lái)連接兩個(gè)元素或者兩個(gè)基團(tuán)，這好似一條相互牽引的手臂，于是碳就擁有著四條手臂。碳原子可以用兩條手臂拉住左右相鄰的各一個(gè)碳原子，以手牽手的方式組成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的碳鏈。同時(shí)鏈條中的每個(gè)碳原子還有另外兩條空閑的手臂可以使用。這好像兩個(gè)掛鉤，在上面可以掛載任何的原子、分子、離子或者官能團(tuán)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)四條手臂，這讓碳具有了遠(yuǎn)超其他元素的像樂(lè)高積木一樣的構(gòu)造特性。這樣的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。 碳（Carbon） [Source: livescience] 首先是碳結(jié)構(gòu)的任意性。就像剛才所說(shuō)的波羅的海之路的人鏈一樣，當(dāng)每個(gè)人有兩個(gè)手臂時(shí)，很容易結(jié)成一根鏈條，但他們也只能結(jié)成一根線性的鏈條而不能是其他的結(jié)構(gòu)，因?yàn)闆](méi)有多余的手臂進(jìn)行額外的連接。幸虧波羅的海之路上只有三國(guó)的首都，假如有更多的城市組成一個(gè)不能一筆畫(huà)的道路圖，這些抗議的人民就很難辦了。但如果每個(gè)人有四條手臂的話，情況就會(huì)完全不同。很容易想象，更多的邊可以組成網(wǎng)格、環(huán)路，或者其他各種復(fù)雜的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，而兩棵復(fù)雜的樹(shù)還可以在彼此任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行插入和替換，這種造型能力幾乎是無(wú)限的。事實(shí)上也正是如此，有機(jī)化學(xué)中的碳基分子構(gòu)型千奇百怪，如果沒(méi)有碳結(jié)構(gòu)的任意自由的構(gòu)造能力是不可能做到的。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性保證了信息編碼與復(fù)制功能產(chǎn)生的可能性。 碳的同素異形體。碳元素的靈活建構(gòu)能力允許其組成類型豐富的大分子。 [Source: Science ABC] 其次，掛鉤是很重要的。碳鏈本身只是一種骨架，真正用處大的往往是掛鉤上掛搭的官能團(tuán)。例如DNA的碳鏈上掛有用以相互配對(duì)的堿基，如果沒(méi)有堿基，復(fù)制是不可能進(jìn)行的；糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的能量釋放與儲(chǔ)存機(jī)制也要依靠掛鉤。水是一種非常穩(wěn)定的化合物，綠色植物在光合作用下利用陣發(fā)的太陽(yáng)能將牢固的氫原子與氧原子的連接切斷，這釋放出異常活躍的氫原子還有氧氣。不安分的氫元素剛要裹挾著太陽(yáng)光能橫沖直撞，光合作用馬上就把它封裝在了自己的生產(chǎn)流水線碳鏈條上，這樣氫元素含有的能量就作為勢(shì)能被儲(chǔ)存在碳?xì)滏I中。這個(gè)過(guò)程制造的產(chǎn)品就是糖。稍后，當(dāng)動(dòng)物或人吃掉植物時(shí)，糖進(jìn)入體內(nèi)。隨著呼吸獲取的氧氣的到來(lái)，氧原子把氫原子從糖的碳鏈上摘取下來(lái)重新結(jié)合為水。當(dāng)氫被從碳鏈上卸下之時(shí)，原先封存其中的巨大勢(shì)能得以釋放，用來(lái)供給身體的需要，這就是整個(gè)能量通貨的儲(chǔ)存使用過(guò)程。可以這樣來(lái)比喻，氫元素就是多動(dòng)而充滿能量的小孩，一開(kāi)始他們和“氧”老師呆在一個(gè)班里，不能亂動(dòng)。隨著放學(xué)鈴聲的響起，相當(dāng)于光合作用中的能量輸入，小孩的活性準(zhǔn)備開(kāi)始釋放，但是馬上他們卻被門口的校車接走，安排到了一個(gè)個(gè)座位上。此時(shí)他們雖然渾身是勁，卻只能呆在校車上。這些叫做碳鏈的校車開(kāi)到了目的地，小孩們終于可以下車活動(dòng)一展身手，而最后他們又被氧老師重新帶走。實(shí)際上，我們?cè)谏钪懈煜さ囊环N碳?xì)浠衔锏哪芰酷尫欧绞绞侨紵?dāng)你使用天然氣時(shí)，整個(gè)過(guò)程的本質(zhì)和前面所說(shuō)的原理大體類似。只不過(guò)燃燒是一種劇烈的反應(yīng)，持續(xù)時(shí)間短，能量密度高。我們的身體更需要緩釋型的能量來(lái)平穩(wěn)持續(xù)的供應(yīng)人體組織，此時(shí)一條長(zhǎng)長(zhǎng)的碳鏈所攜帶著的氫就顯出了優(yōu)勢(shì)。它可以在酶的催化下，緩慢的燃燒，一點(diǎn)點(diǎn)的讓氫脫離骨架供應(yīng)能量。這類似于讓校車?yán)锏男『能囬T口逐次下車，而劇烈的燃燒則是放學(xué)后讓所有的孩子一股腦的涌出校門，顯然前者要更有秩序更加平穩(wěn)。作為骨架的碳鏈本身和氧氣也可以結(jié)合釋放能量，這同樣也是一種燃燒，只不過(guò)和掛鉤上的氫元素相比，碳鏈自身的能量密度要低得多，故此它主要還是提供結(jié)構(gòu)的支撐作用，而不是儲(chǔ)能。這就是為什么天然氣比石油的熱效率高，而石油又優(yōu)于煤炭的緣故，因?yàn)楹瑲浔壤翘烊粴飧哂谑停透哂诿禾俊?/span> 光合作用（Photosynthesis）和細(xì)胞呼吸作用（Cellular respiration） 綠色植物通過(guò)光合作用將光能轉(zhuǎn)存在從二氧化碳捕捉的碳所搭建的葡萄糖（Glucose）的碳?xì)滏I之中，同時(shí)釋放出氧氣。呼吸作用利用獲取的氧氣卸下氫元素，二者結(jié)合為水，而釋放的能量用來(lái)補(bǔ)充ATP的能源。同時(shí)碳鏈被氧化成為二氧化碳排出體外。 [Source: Import] 還有一個(gè)方面賦予了碳元素獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，那就是碳鍵的多樣性，這導(dǎo)致了旋轉(zhuǎn)構(gòu)型。碳既然有四條手臂，就不是必然的非得用其中兩條來(lái)成鏈，用另外兩條來(lái)當(dāng)掛鉤。它完全可以用兩條手臂來(lái)拽住同一個(gè)碳原子形成所謂的雙鍵。在化學(xué)符號(hào)上，雙鍵被表示為兩條平行短線，這容易給人們?cè)斐梢粋€(gè)假象，好像雙鍵是一般粗細(xì)的兩條胳膊。其實(shí)不然，這兩條胳膊，一條如同右臂，非常的粗壯；另一條如同左臂，相對(duì)的纖弱。在化學(xué)上，強(qiáng)壯的共價(jià)鍵叫做σ鍵，細(xì)弱的共價(jià)鍵叫做π鍵。為什么兩條手臂會(huì)不均勻呢？我們都知道，原子核外的電子并不是如同繞著恒星轉(zhuǎn)動(dòng)的行星，也不存在所謂的軌道（orbit）。事實(shí)上，行星軌道之類的電子的模型是量子力學(xué)出現(xiàn)之前的想象。后來(lái)的人們只是遵循習(xí)慣沿用了軌道一詞，為了區(qū)分也做了微小的調(diào)教叫做（orbital）。軌道是電子處在單一量子態(tài)的一個(gè)獨(dú)立空間，任何一條軌道內(nèi)不會(huì)有兩個(gè)完全相同量子態(tài)的電子共存，這叫做泡利不相容原理。軌道是電子波函數(shù)的表示，它的形狀如同一朵云團(tuán)，大體對(duì)應(yīng)著電子出現(xiàn)的概率密度。這樣，電子的能級(jí)與軌道計(jì)算就成了名副其實(shí)的云計(jì)算，因?yàn)樾枰愠鲭娮釉频男螤睢?duì)含有多個(gè)電子的原子來(lái)說(shuō)，其原子云內(nèi)部有許多的小云團(tuán)稱為電子亞層，也就是軌道，比如s、p、f、d軌道等等。能量越低的軌道，其小云團(tuán)的尺寸就越小，而不同的小云團(tuán)的外形也不一樣，比如s軌道是球形，p軌道是沿著三個(gè)坐標(biāo)軸分布的三種啞鈴形。由于泡利不相容原理的存在，電子要在這些小云團(tuán)之間擠來(lái)擠去，同時(shí)還要兼顧伸展的均衡性，這就讓一個(gè)原子在整體上的電子云和天上的云一樣變化多端。應(yīng)對(duì)這種變化有兩種處理方式，一種是在經(jīng)驗(yàn)規(guī)則下直接以原子軌道的相互雜糅為模式，另一種以分子軌道為整體對(duì)象，視其為原子軌道的線性組合。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，但都屬于近似計(jì)算。 電子的s、p、d、f軌道。其花瓣數(shù)分別是1、2、4、8，而對(duì)稱軸數(shù)分別是1、3、5、7。任何一個(gè)軌道內(nèi)只能填充自旋相反的一對(duì)電子。由于軌道雜化現(xiàn)象的存在，讓電子有可能同時(shí)把上面的幾條軌道重新糅合成一條新的軌道，這讓電子分布的計(jì)算變得較為復(fù)雜。而事實(shí)上，軌道雜化只是一種對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的近似處理模型，完整的計(jì)算還要依賴量子力學(xué)給出的方法。 [Source: Chemistry Stack Exchange] 簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)，按照一般規(guī)則，電子應(yīng)該依能量高低逐步的填滿那些小云團(tuán)。然而，電子并不總是遵守秩序的，它們有時(shí)又會(huì)傾向于把小云團(tuán)打亂，制造出新的卻更加均勻的大云團(tuán)，這叫做軌道雜化。甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)就是雜化的產(chǎn)物。有時(shí)，雜化并不在各個(gè)坐標(biāo)方向同時(shí)發(fā)生，部分云團(tuán)被雜化，另一些依然保留著原先的小云團(tuán)形態(tài)。從量子力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，化學(xué)鍵就是電子云的重疊，因?yàn)槭枪蚕淼碾娮影褍蓚€(gè)原子粘合在一起的。當(dāng)兩個(gè)p軌道的啞鈴形云團(tuán)彼此靠近時(shí)，它們遠(yuǎn)端的電子云交疊形成了π鍵，而當(dāng)完全是軸對(duì)稱的兩個(gè)電子云交疊時(shí)，形成的是σ鍵。交疊云的大小決定了鍵的強(qiáng)弱，所以充分相交的σ鍵遠(yuǎn)比少量相交的π鍵更為強(qiáng)固。這里，也可以順便解釋一下為什么鍵價(jià)理論中原子的最外層都得是8個(gè)電子。8個(gè)電子來(lái)自于s軌道和p軌道的容量總和。s軌道是球形，可以填入一對(duì)自旋相反的電子；p軌道是沿著三個(gè)坐標(biāo)軸分布的三個(gè)啞鈴型，可以填入3對(duì)相反自旋的電子，故此共計(jì)8個(gè)。由于電子排布規(guī)則要求主量子最小化，每當(dāng)更大容量的d軌道和f軌道即將暴露在最外側(cè)時(shí)，s軌道和p軌道一定已經(jīng)出現(xiàn)在更靠外的地方，所以最外側(cè)始終是8個(gè)電子。 σ鍵和π鍵 上述圖形展示的是乙烯的化學(xué)鍵。（a）圖中兩朵軸對(duì)稱的s軌道黃色電子云交疊的部分形成σ鍵，（b）圖中兩朵p軌道紫色電子云的交疊部分形成π鍵（注意圖形上的上下兩處連接其實(shí)是同一條π鍵）。 [Source: Imgur] 如果不理解這個(gè)過(guò)程也沒(méi)有關(guān)系，你只要記住雙鍵是兩條粗細(xì)不一樣的手臂即可。這有什么用呢？還是給大家舉個(gè)例子。1993年9月13日，這是巴以和談艱辛歷程中最接近成功的一次。時(shí)任以色列總理拉賓和巴解組織領(lǐng)袖阿拉法特一笑泯恩仇，在白宮第一次握起了手。善于捕捉細(xì)節(jié)的人也許會(huì)注意到，拉賓笑的并不是那么自然，或者說(shuō)幾乎沒(méi)有笑，因?yàn)樗畛醪⒉幌肱c會(huì)。就在幾個(gè)月之前，美以政界還普遍的視流亡突尼斯的阿拉法特為恐怖組織頭子，但為了達(dá)成歷史性的和解和成就克林頓的促談功績(jī)，會(huì)談依舊進(jìn)行了。以色列和美國(guó)方面覺(jué)得握手是可以的，但他們特別擔(dān)心以擁抱和接吻出名的阿拉法特會(huì)給拉賓來(lái)一個(gè)熊抱甚至舌吻。為了避免這一幕的出現(xiàn)，幕僚們特別想到了一個(gè)預(yù)防的方法，就是在兩個(gè)領(lǐng)導(dǎo)人右手相握時(shí)，同時(shí)用左手牢牢的握在阿拉法特的右臂上方。這樣他就是想擁抱也不成了，因?yàn)槭直郾还潭ㄔ谝粋€(gè)特定的角度，形成了雙鍵。碳鏈的雙鍵也是如此，如果只有單鍵，兩邊的基團(tuán)是可以任意扭轉(zhuǎn)的，但用了雙鍵連接后，旋轉(zhuǎn)便無(wú)法進(jìn)行。共價(jià)鍵和雙鍵乃至三鍵的多樣化存在為許多碳基化合物提供了固定的角度，比如糖都是右旋的，氨基酸都是左旋的。這樣的旋轉(zhuǎn)構(gòu)型稱為手性，其對(duì)于酶在化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)識(shí)別特定基團(tuán)提供了關(guān)鍵的特征，分子的手性匹配就像是鑰匙和鎖的關(guān)系，這是別的非碳基化合物很難做到的。
1993年9月13日，拉賓與阿拉法特在美國(guó)白宮前握手。 [Source: Common] 在化學(xué)元素表中，硼元素、氮元素與碳相鄰，然而盡管只是多了或少了一個(gè)電子，卻都讓它們無(wú)法擁有碳一般的構(gòu)造性能。和碳位于同一族的硅元素與碳的性質(zhì)最為接近，它的外層同樣是四個(gè)電子能形成四個(gè)共價(jià)鍵，擁有四個(gè)掛鉤。但問(wèn)題是硅原子比碳原子的體積大出了許多，這讓它們的掛鉤表現(xiàn)的完全不同。C-C鍵的連接好似是兩個(gè)人手牽手，而Si-Si鍵的連接則好像是兩個(gè)姚明勾小手指。很明顯，小掛鉤連起的大塊頭是極不穩(wěn)定的，也很難出現(xiàn)更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)構(gòu)型，所以硅氫化物的硅鏈長(zhǎng)度最多超不過(guò)8，這對(duì)于生命來(lái)說(shuō)太短了。硅的軌道雜化造就了硅氧鍵的牢固，所以形成的硅鏈往往會(huì)被氧所破壞，利用硅氧鍵構(gòu)建鏈條倒是一種可能，這就是聚硅氧烷（Sillicone），但是要形成各種官能團(tuán)，往往還得需要碳的參與。硅化學(xué)領(lǐng)域的研究大獎(jiǎng)叫做基平（FredericStanley Kipping）獎(jiǎng)，從1962年創(chuàng)立到現(xiàn)在，人們還沒(méi)有獲得任何一種可以和碳基物質(zhì)相類似的具有生命潛力的硅基材料。
聚硅氧烷（Sillicone） [Source: chem.libretexts.org] 碳鏈的長(zhǎng)度保證了信息編碼的儲(chǔ)存空間，碳結(jié)構(gòu)的任意性覆蓋了復(fù)制所需的功能分子，碳鍵的多樣性提供了充分的識(shí)別特征，碳與氫氧元素的互動(dòng)成就了能量的循環(huán)。我們很難說(shuō)自己是不是一個(gè)大碳主義者，尤其在科幻的圈子里，幻想總是嗜好打破一切的藩籬。當(dāng)然如果連基本的物理常量如普朗克常數(shù)、真空磁導(dǎo)率都被設(shè)定為可以調(diào)整的話，那很自然的，多個(gè)電子騰云駕霧的本領(lǐng)就很難預(yù)料了。但至少在目前的物理常數(shù)叢林中，碳還是最奇葩的那一只花朵。就像薩姆·基恩（SamKean）所講的，氮與碳相鄰，然而碳能組成鉆石，而氮只能為鉆石增添一抹淡淡的粉紅色。這樣的鉆石叫做香檳（Champagne），而碳是真正的冠軍（Champion）。
香檳鉆 [Source: Leibish]
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