在元素周期表里，碳和硅在同一个主族，这意味着它俩的性质有很多接近的地方。比如，碳可以和氢生成甲烷，硅也可以和氢生成硅烷；碳酸盐和硅酸盐很类似；碳元素自己就可以形成长碳链，而硅元素可以跟氧联姻，形成更灵活更柔软的硅氧链。那么有没有可能存在这样的生物：用以硅氧链为骨架的化学物质组成了身体各成分，与碳基生物对应，这种幻想中的生物被称为 “硅基生命” 。
【幻想中的硅基世界，其中有硅基生命。】
【一个误区：硅藻不算“硅基生物”二氧化硅只是硅藻的外壳，内部仍然由DNA和蛋白质组成。】
早在1891年，波茨坦大学的天体物理学家 儒略*申纳尔 （Julius Sheiner）就探讨过以硅为基础的生命存在的可能性， 他大概是提及硅基生命的第一个人 。
这个概念被英国化学家 詹姆士*雷诺兹 （James Emerson Reynolds）所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出， 硅化合物的热稳定性使以其为基础的生命在高温下可生存。
英国遗传学家 约翰·波顿·桑德森·霍尔丹 (John Burdon Sanderson Haldane)提出 在一个行星深处可能发现基于半融化状态硅酸盐的生命 ，而铁元素的氧化作用则向它们提供能量。
【想象中的硅基生命正在觅食。】
科幻作家永远是走在科学边界的最前沿的， 斯坦利·维斯鲍姆 （Stanley Weisbaum）的《火星奥德赛》(A Martian Odyssey)描述了一种硅基生命： 该生命体有一百万岁，每十分钟会沉淀下一块砖石：二氧化硅。
你看多么有趣，我们人吸收进氧气，呼出二氧化碳，而硅基生命排出的竟然是二氧化硅。它们的寿命也比我们碳基生命要长得多，从另一面来说，它们的反应速度超级慢，一定慢过树懒Flash。
【《火星奥德赛》的封面图。】
科幻、科普泰斗 阿西莫夫 先生在一篇文章 《并非我们所认识的——论生命的化学性质》 中指出宇宙中可能有的六种生物形态：
1、以氟化硅酮为介质的氟化硅酮生物；
2、以硫为介质的碳氟化合物生物；
3、以液态水为介质的核酸/蛋白质（以氧为基础的）生物；
4、以液氨为介质的核酸/蛋白质（以氮为基础的）生物；
5、以液态甲烷为介质的类脂化合物生物；
6、以液氢为介质的类脂化合物生物。
【科幻巨佬：阿西莫夫】
这其中，只有第三种是我们熟知的碳基生物。值得注意的是， 阿西莫夫将硅基生物放在第一位 ，其原因有三：
1、硅元素在宇宙中相对丰富，尤其在类地行星上，硅元素和碳元素的质量比为925:1。碳元素都跟着甲烷散逸掉了，硅元素则会跟它的亲密爱人：氧牢牢结合在一起。
2、硅元素可以通过硅氧链结合成多变的、稳定的、不活泼的有机硅，在浩瀚的宇宙中，可能性意味着必然性。
3、阿西莫夫还特地指出，硅基生物更可能与氟元素结合而获得诞生生命的机会。因为含氟的硅化合物可以是液态的，这无疑比熔点高的二氧化硅、硅酸盐要好得多。你可以将硅氧链比作碳链，而将氟类比碳基生命中的氧或者氢，这样的生命形态真是难以想象。
在刘慈欣作品《山》中，主角冯帆遇到的外星文明这样自我介绍：
【《山》中的硅基生命最早是在类地行星内部诞生的，我们地球内部有没有硅基生命？】
而大刘另一篇更有名的《乡村教师》中，则更是将思想发散到深远的宇宙中，构造了一场碳基生命和硅基生命的宇宙大战，在这场战争中，各种想象中的武器和作战手段层出不穷： “蛙跳”时空跃迁、激光蒸发海洋、引爆超新星、反物质云屏障、四维扫描、数据镜像组合、奇点炸d，令科幻迷们大呼过瘾。如果这部小说中的场景能被拍成电影，震撼特效将不亚于《三体》。
由于小说中的宇宙大战场景以碳基帝国的最高指挥官为主角，几乎没有对硅基帝国的直接描述，但从最高指挥官的自说自话中，我们可见一斑：
回过头来，细细评味刘慈欣这两部小说中的硅基生命， 它们都是以超高集成度的芯片为大脑，因此信息存贮和处理能力超强 。这是不是可以给我们一些启发，是不是有点似曾相识？
2016年3月发生了一件改变人类思想的事情，谷歌公司开发的一款围棋人工智能程序AlphaGO战胜了人类围棋顶级选手李世石，在围棋人工智能领域，实现了一次史无前例的突破。在这之前，大多数围棋专业人士认为围棋中有太多“虚”的成分，人类的感性认识更容易在这些领域取得优势，AI不太可能攻克这座堡垒。
【赛后，李世石的无奈。】
这意味着什么？ AlphaGO只是一个程序，但却表现出以硅为基材处理器的超级运算能力 ，一台计算机可以安装多个不同程序，以面对不同问题。尽管我们人类仍然拉出了 情感 的遮羞布，但在成败面前都显得苍白无力。 任何复杂问题都可以分解成若干子问题，在解决问题方面，什么都比不过计算的准确性。
说不定以后计算机还可以自己编写程序呢？这是不是意味着它们已经获得了生命？也许到了那一天，我们发现，硅基生命原来就在我们身边，而且是我们自己培养起来的。它们由冰冷的硅片变复杂，得到了人类点化，获得了生命力，便分分钟超过它们的上帝：人类。它们会不会取代我们成为世界主宰，并将我们打下地狱，永世不得超生？
【纯硅基生命一定是超越碳基生命的超级存在体！】
元素周期表的第四组含有碳(C)、硅(Si)和几种重金属，这也许并不是偶然，而是生命组成元素的默契或者说某种神秘联系。
的确， 碳和硅有许多相同的特性。 每个原子都有4个价电子，也就是说，单个原子在形成化合物时与其他元素成四键。每一单元都与氧结合，每一种都形成长链形成聚合物，这能够保证它们既能形成更复杂物质又不会过于活跃而分解。
从物质组成上看，地球上所有生物都具由基本相似的物质组成——基本上都由碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素构成。这些元素相互结合，构成氨基酸、核苷酸、葡萄糖等生命小分子；这些小分子再通过特殊的方式相互结合，形成蛋白质、核酸、多聚糖和脂类等生物大分子。这些分子成为构建生命的基本的“砖块”。由于构成这些生命的这些重要的生物大分子都以碳骨架为基础，所以研究者称这样的生命为“碳基生命”。
然而这种认定方法，只是基于有机物的原始概念 ，比如碳氧化物，碳硫化物，碳酸盐等，过去人类知道的这样的物质都含碳元素，后来证明“有机物”完全可以通过化学方法合成，于是，在讨论新的生命形式时，与碳元素相似的硅元素进入了科学家的视野。
最早提出硅基生命这个概念的是波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳，他在1891年的一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性。这个概念被英国化学家詹姆斯·爱默生雷诺兹(James Emerson Reynolds)所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。
事实上，以硅元素为基础的源生生命（即从无到有的生命体）以现在的眼光来看是非常困难的，当然这是我们以人类视角或者说以地球生命为标准去揣测另一种生命形态，自然没有多少可比性，毕竟我们的科学家们已经被一种生命范本被框住了。
那么为什么现在很多人还在谈论硅基生命甚至认为硅基生命将成为最完美的生命形式呢？
原因就在于1946年诞生的电子计算机，又叫电脑，它的核心部件是以硅为基础的半导体芯片，10年后在达特茅斯提出的人工智能概念，则让人类第一次感受到另一种生命形式的可能性——硅基生命。
最终极的硅基生命模型：是强人工智能+智能网络+机器人身躯。
面对碳基生命的顶级模式——人类以及人类 社会 来说，由 强人工智能加持的硅基生命不但像人类一样，真正能推理（Reasoning）和解决问题（Problem_solving）、有知觉的和自我意识，可以独立思考问题并制定解决问题的最优方案，有自己的价值观和世界观体系，有和生物一样的各种本能比如生存和安全需求。但其推理速度和判断模式都大大优于人类。
智能网络可以使得人工智能共享智慧，组成了一种无缝衔接的 社会 组织形态，由于高速网络与强人工智能相互作用，可以使得最大程度形成 社会 共识并一定是最佳解决方式，因此最大程度保证了运行效率。
机器人身躯相对于碳基生命来说优势也非常明显，没有生死（永生），没有疾病（直接更换部件），没有虚弱（能量无限），无需呼吸，可以适应远距离的星际旅行并且直接在宇宙中活动，最大程度的方便硅基生命的宇宙殖民，实现更高程度的进化。
然而，人类难道就没有机会了吗？纯硅基生命真的是文明的未来吗？
其实从刚才我对硅基生命的叙述可以看出，这种新的生命模式对于人类完全是碾压性的，在敌对状态下不会有任何侥幸，完全没有什么断电，传播电脑病毒等电影桥段的可能性（所有可能性都会被人工智能感知到），几乎瞬间就可以进行精确性的毁灭打击。
人类想要自救，要么就马上停止人工智能的研究（完全不可能），或者加快碳基生命与硅基生命的融合速度，特别是脑机接口的研究，赶在硅基生命的奇点爆发之前占据进化的制高点。
我们地球上的生命都是以碳为基础的，碳水化合物是生命的基本单元并提供生命以能量。通过碳元素组成的各种高分子，形成了丰富多彩的生命形式。可是地球上的硅元素更多，有没有硅基生命，来替代碳基生命，登上地球文明之巅呢？
对于地球 历史 的几十亿的发展，碳基生命才是王道，为啥没有演化出硅基生命呢，这就是长期选择的结果，表明硅基不适合产生生命，更不要说是文明了。地球上的生物都是从最原始的单细胞一点点的进化而来，不是像孙猴子一样从石头蹦出来的。
硅基生命，在科幻中有很多展示，比如恐怖的异形。这样算起来，那变形金刚也应该就是铁基生物了。
但人类在过去的几十年内，进入到了半导体时代，基本建立在硅的基础上，现在的计算机，包括机器人的核心单元都是硅基。
那么以后机器人和人工智能会不会像黑洞帝国里演的那样，统治人类，成为地球的主宰，我们还不得而知。
感谢“盒子在手世界我有2019”的邀请！
首先申明观点：纯硅基生命是否是文明的未来其实取决于“硅基生命”的界定形式。如果将硅基生命定义为以硅元素为基础的狭义上的生命，则硅基生命未必就会取代碳基生命成为文明的未来。但如果将硅基生命定义为AI，这种以硅元素组成的，广义上的生命，则几乎可以认定纯硅基生命就是一个文明的未来！
首先必须说明，所谓硅基生命只存在于某些科学家或科幻小说家的设想之中，在目前并没有任何资料加以证实或者证伪，而且对于硅基生命的定义也有不同的解释。
第一种解释：以硅为基础，和碳基生命类似的有机生命。
这是狭义上的硅基生命，它以地球上的“碳基生命”为参考（注：地球上所有的生命都属于碳基生命）把“硅元素”做为基础的生命。硅基生命的概念最早起源于1891年，波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳(Julius Sheiner)在他的一篇文章中，第一次探讨了以硅为基础的生命存在的可能性。当时正是化学昌盛的时代，尤其是当科学家们发现“有机物”可以通过化学方法合成后，很自然的就设想如果碳元素能够成为构成生命的基础，那么其他元素也可能成为生命的基础。事实上在这一时期不仅有硅基生命的概念，还有硼基生命、磷基生命、硫基生命等。
第二种解释：以硅元素为主要半导体元件的计算机。
随着人类文明的进步，尤其是当人类发明计算机之后，人类对生命和文明的定义也不在局限在有机的范畴。如果一台计算机拥有自主意识，拥有和人类相近的思考能力，也可以被定义为生命。因此在这一时期，以硅元素为主要半导体元件的计算机也被人称为硅基生命！
第一种结果：天然的黑暗森林，两者互有优势。 很明显，如果是狭义上的硅基生命，和碳基生命是天然敌人，两者存在不可弥合的黑暗森林。因为两者的需求不同，改造世界的方法也不同。因为硅基生命受制于“硅”的特性，无法在有水的环境中生存，因此硅基生命视水为死亡的地狱，而水对与碳基生命而言则是生命的源泉。两者既不可能通过进化加以转换，也不可能和平相处，一旦发生重叠必然会爆发你死我活的战争。在刘慈欣《乡村教师》中就是如此，硅基帝国直接用强激光蒸发了绿洋星的海洋，活活烧死了几十亿绿洋星人。但总体而言，硅基生命和碳基生命互有优势，战争的结果取决于各自的实力。
第二种结果：人类自主进化的方向。自从人工智能发明以来，很多科学家思想家就将人类文明的未来定义为和人工智能融合。因为和人类相比，计算机毕竟更为强大，适应性更强，进化速度也更加迅速。一旦人类能够实现意识上传，这一天将会很快到来，将会有越来越多的人放弃自己沉重、柔弱的化学躯壳，选择和任意组合且有自主意识AI融合。这既是人类 历史 上第一次自主进化，也是人类永生不灭的终极理想，更是人类文明的未来。
事实上这样的事情今天就已经在发生，只不过人类不愿意承认罢了。譬如说医学假肢、心脏起搏器等都可视为人类向硅基文明进化的前身。这些在今天只是被用在有需要的人身上，但随着 科技 的进步，为了让自身更强大，更完美，会有越来越多的人选择用机器改造自己，并最终蜕变为完全的机器。看看如今的女孩子热衷整容就知道了，这将是人类文明一个不可逆转的未来。
纯硅基生命才是文明的未来吗？
其实硅基生命在科幻片或者科幻小说中都甚少涉及，比如《变形金刚》的赛博坦星球的博派比如擎天柱和大黄蜂和狂派比如威震天等，这些都不是硅基生命，似乎就直接进化成了铁基+超大计算机结合的类似AI生命，有部分硅基！另一个类似硅基生命的科幻片是《异形》，因为异形的血液具有强烈的腐蚀性，而且异形极端耐高温与低温，似乎和碳基生命人类格格不入，但它又能寄生在人类体内成长，因此从这个意义上来说，它们仍然是碳基生命，也许是碳基氨基或者碳基硫基生命！
一、硅基生命有哪些优点？
硅基生命：含硅以及硅化合物为基础构成的生命
优点：硅以及硅化合物比较耐高温，比如硅油，硅胶以及硅脂等热稳定性非常好，因此硅基生命在理论上可以在高温下生存！
硅基生命最早在1891年是由波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳提出存在硅基生命的可能性，当然经过了将近130年的发展，仍然不能在硅基生命的理论上再有突破性的进展！首先在我们地球上也没有找到任何类似的迹象。另外在太阳系的其他高温星球比如金星也没有任何案例，而更遥远的系外行星则根本不能验证！因此到现在为止，硅基生命仍旧停留在理论中！
但即使存在硅基生命，仅仅可能会在温度的适应性方面领先于碳基生命，另外硅基生命也需要一定环境才能生存，比如需要能量，需要排出废物，这些都需要有一套循环体系，比如人类是血液和氧，那么硅基生命以什么为载体呢？我们不得而知，因为从这个角度来看硅基生命似乎存在很大的障碍，比如与二氧化碳非常容易排出相对的二氧化硅也非常稳定，使得废物堆积，就像发动机的积碳一样难以消除！
二、硅基生命存在的问题
1、与碳元素不同，硅烷的硅数只能达到8而且不稳定
2、硅-氢键和硅-硅键很容易被水破坏，因此水不可能作为硅基生命的载体，甚至连氨基氟化氢基都不能
3、人类到现在为止还没有发现过硅烷以及硅酮类物质，但我们很容易从彗星上发现碳的高级化合物！
4、没有载体可以消除硅基生命的废物
从这个几个角度来看，似乎硅基生命的存在被打了个大大的问号，因此我们在硅基生命的可能性上持有保留意见！不过生命本来就是一个奇迹，我们并没有十足的理由100%的否决掉硅基生命！但我们要说的是，相对而言，我们更支持可能性比较大的那一方！
相比较而言，异形存在的可能性更高一些哈！
宇宙之浩瀚超乎我们的想象，这里的浩瀚绝不仅仅指宇宙很大，也代表着无限的可能性，包括生命形式的无限可能性！
我们都知道地球上的物种都是碳基生命，这并非偶然。地球上的硅比碳还要多，为何没有出现硅基生命呢？
很显然，地球上的环境决定了这一切，理论上任何生命形式都需要一定的介质，而水是碳基生命最好的介质，所谓的硅基生命不会在液态水中出现！
地球上的生命是从最原始最简单的微生物形成的，这恰恰说明了地球的环境只能适合形成碳基生命，碳水化合物是地球生命的基础，能形成各种复杂的结构，最终形成高等动物甚至人类！
那么硅基生命究竟是一个什么存在方式？没有人知道，我们只能以科幻的形式去猜想。比如科幻电影《异形》里面的怪物就是硅基生命，理论上他们比碳基生命的适应能力更强，能适应各种恶劣的环境！除了硅基生命，还有铁基生命，变形金刚就是某种形式的铁基生命。
但无论是轨硅基生命还是所谓的铁基生命，目前只存在科幻层面，甚至没有任何理论上的可能性存在，我们只能去想想！
另外说明一点，不是不相信硅基生命不存在，而是我们需要一些证据来支撑我们的想象，不能仅仅去想象，比如哪怕在实验室里制造出最简单的硅基生命，就足以说明硅基生命的存在，但目前为止一切实验都没有！
最后说一点，生命的出现是一个非常复杂非常漫长的过程，同时也需要非常多的苛刻条件，地球上的碳基生命如此，如果硅基生命存在，也会如此！不是说有硅的存在就会形成硅基生命，有硅是远远远远不够的！
硅基生命是不是人类文明的未来？老实说我不知道。但是能够谈谈自己对“碳基”、“硅基”、和生命的理解，什么是生命，以及生命现象有哪些基本特征，科学家早就给出了定义，也被人们广泛认知和接受，我就不啰嗦了。地球上的所有生物都是“碳基”生命我认为是没有错的，但“碳基”和生命划等号，我认为十分不妥，无机物，哪怕是有机物的简单堆砌就形成了生命吗？生命现象是经过了千百万年的演化和进化而来的，不是简单的理解为由碳基构成的，从无机物到有机物，再从有机物到细胞，再从单细胞生物到多细胞生物，再从多细胞生物………一路演化和进化的生命体。这样的话，“碳基生命”大概就是一个科幻学定义，我给你生命所有的必要元素，在实验室创造出“生命”来？！但是以后的 科技 能不能就不知道了！硅基“生命”也同样是一个科幻学概念，最终也就是有自我意识的人工智能。将来……谁知道呢？
人类文明的进步往往是建立在科学技术发展之上的， 科技 的重大突破甚至能够给人类带来新的产业革命，将人类的文明快速向前推进。 历史 上，蒸汽机的发明与改进促成了第一次产业革命的发生；发电机、电动机等电力设备的发明促成了第二次产业革命的发生。第三次、第四次产业革命也是由 科技 的重大突破催生出来的。
一般而言，人类很难准确预测下一次产业革命会是由怎样的 科技 突破催生出来的，不过可以大体知道一项技术的突破能够产生怎样的影响。可以推动人类文明发展的重要技术有很多，这里简单地提几个：
1.电池
锂电池的发明者已经获得了诺贝尔化学奖。锂电池的出现为人类进入信息时代发挥了非常重要的作用，若是没有锂电池，你的手机可能会有砖块那么大，并且安全性也没有太好的保障。可是锂电池仍然满足不了人类对电池的需求， 汽车 产业有朝着以电力作为动力来源的趋势方向发展，而锂电池难以作为动力来源规模化地用在 汽车 产业上。目前比较有潜力的是氢燃料电池，也许这种电池能够给人类带来一次电池方面的革命，进一步推动其他产业的发展。
2.可控核聚变
很多年前，人类就为实现可控核聚变努力着，并且在托克马克、仿星器中取得的成果已经让人看到了希望。一旦实现了可控核聚变，能源问题就可以在很长一段时间内得到根本性的解决。
3.免疫细胞治疗、干细胞治疗
大约有三分之一的人在一生中会遭遇癌症。癌症之所以难以被攻克，一个主要原因是免疫系统不会将其视为另类。通过调控人体的免疫系统，使其对肿瘤细胞进行精准的应答，就能够实现抗肿瘤的目的。目前这一技术已经有了快速发展。干细胞法治疗疾病也有了越来越多的临床应用。
4.量子技术
上世纪是量子力学建立以及催生半导体等产业发展的时期，本世纪里量子技术有望进入突飞猛进的快速发展期。量子技术目前主要在量子通信、量子计算、量子精密测量领域小试牛刀。虽然是身手小试，可做出的工作却是传统技术所难以实现或无法实现的。中国的量子通信技术已经有了应用，谷歌也实现了“量子霸权”，量子技术会在本世纪对人类的文明发展产生巨大影响。
绝对是可控核聚变反应堆!
目前，美国和中国都正在花费巨大的人力物力刷这个 科技 树。可以说，一旦掌握这个技术，人类将得到近乎零成本的清洁能源，势必将引发第四次工业革命，然后会形成以核聚变电厂为中心的工业辐射状发展，引领 社会 变革。
现在 社会 上的很多问题，归根结底都是能源问题。现代 社会 直接在能源方面的消费，能占到 社会 所有消费的40%到50%，假如我们有了又多又便宜的能源，直接表现是我们身边各类工业用的原材料都会变得很便宜（因为比如像金属冶炼等都是能源消耗的大老虎）。
我们开开脑洞，假如我们有了可控可持续核聚变反应堆，我们可以拿它来做什么:
1：解决淡水荒的问题： 我们完全可以通过电解海水的方式来获得纯净的淡水，甚至污水处理厂都可治这么干，不仅解决了污染问题，还实现了城市中水的无限利用，沙漠地区可以用大功率制冷装置来让空气中的水蒸气凝结，我们将解决缺水的问题。
2：无线供电技术的普及： 我们周围所有的用电器甚至 汽车 都可以通过无线来供电，尽管这种供电方式的效率很低，但我们的电多的用不完啊。
那时候，我们的各类手持设备移动终端，只要在基础设施建设良好的城市里，就不需要充电，由于没有电池这个瓶颈的限制，很多移动终端性能可以做的非常强大。
我们的家中的家用电器，也不再需要通过电源线来供电（此处参照刘慈欣的《三体黑暗森林》中的一段，连水杯都有加热功能）。
汽车 可能以基本不需要加油了，因为只要有公路的地方，道路两旁就有微波电力辐射的装置。
3：粮食的工业化生产： 我们可以用便宜的原材料建造粮食工厂，再用便宜的电能来制造强光，高密集度的种植粮食作物，粮食成本也会变低。
.......
如果中国有了这项技术，画面太美好，不敢想像。
凡是能将现在处于“ 科技 难关”或“ 科技 瓶颈”的 科技 项目实现突破，就会让人类文明实现飞跃。
就现在的科学技术平台，有如下一些科学技术项目或领域，一旦获得突破，将会让人类文明实现飞跃：
首先，在普通能源领域，如果能将空气或水中所含太阳能直接转化成旋转机械能，则在人类的日常工业和生活中，将终止“能源危机”及其威胁，将会使人类有取之不尽、用之不完的清洁、安全、低廉的能源。
该技术已被最新发明《喙轮全热动力发动机技术》获得突破，只需要国家层面进行产业化推广即可。
该技术可应用于：电力发电100%取代现在的火力发电； 汽车 运输（含客运和军用）可实现100%替代现在的柴油机、汽油机等系统；船运（含客运和军用）可实现100%替代现在的柴油机、汽轮机系统。最终效果是使这些领域的矿物能源消耗为零，污染为零，技术成本降至原来的20%以下。
其次，在分子生物学领域，如果能实现将现有（人或者动物、植物）的基因（DNA）缺陷进行人工修复或治愈，将会实现：治愈癌症、治愈艾滋病、治愈积劳综合征、治愈先天基因缺陷的儿童或疾病等，以及更安全、营养、高产的食物，等等。
其三，在核聚变（人造太阳）领域，如果能实现连续稳定反应，并将其装置小型化到5吨以内，将会为人类遨游银河系提供充足的能源，让人类实现银河系内的太空 探索 、研究。
其四，在能量认识领域，如果认识了能量的本质，掌握了暗能量的规律、收集、利用的方法、工艺或装置，并将其装置小型化到5吨以内，将会为人类飞出银河系、遨游现在定义的“宇宙”提供充足的能源，让人类实现宇宙 探索 、研究。
在过去的一百多年里，理论基础科学并没有太大的突破，这不禁让人感慨：在距离1 666年牛顿奇迹年 、 1905年爱因斯坦奇迹年 的354年、115年后，今天的科学是否走到了一个临界点。
而众所周知，科学技术是第一生产力， 社会 的进步更离不开科学的推动。今天的 社会 之所以发展到史无前例的高度，跟前人为我们建立起来的近乎完善的科学理论体系不无关系。
如今，一些科学技术在人类的 探索 中缓慢前行，然而一旦获得突破，将让人类文明实现飞跃。今天，科学艺苑就列举几个这样的技术。
可控核聚变然而，直到今天人类依然离不开化石能源，由于化石能源在地球上储量有限，科学家估计， 如果人类迟迟无法在能源方面有所突破，到了本世纪末，能源问题将成为人类最大的难题。
合理使用核能是解决这一问题的主要突破点。人类从上个世纪中期就开始研究建立核电站，但目前人类所掌握的商用核技术仅仅是核裂变技术。
跟核裂变相反，核聚变是两个原子核聚合为一个原子核，并释放出大量能量的过程。太阳的能量就来自于氘与氚的聚变，而核聚变已经在太阳上持续了50亿年。
也正是因为与太阳一样的原理，可控核聚变被人们称为人造太阳，实际上，氢d爆炸也是一种核聚变技术。但是，科学家们希望能够通过有效控制核聚变发生的过程，让能量持续稳定的输出以利用。
核聚变跟核裂变比有很多优点。
首先，地球上蕴藏的核聚变能比核裂变能丰富得多。 据科学家估计，海水中拥有45万亿吨的氘，地球上蕴藏的核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释出的全部核裂变能的1000万倍，可以说是取之不竭的能源。
其次，它既不会释放污染性气体，也不会产生核裂变所出现的长期和高水平的核辐射，因此核聚变干净又安全。
实际上，我国的可控核聚变技术目前处于世界领先的地位，其中位于合肥的 EAST反应堆 是世界上第一个达到实用工程标准的反应堆，也许我们距离可控核聚变的商业时日已经不远了。
超光速飞行技术浩瀚的宇宙一直是人类 探索 的目标，但是受目前人类飞行器速度的限制，我们对宇宙的认识还远远不够。爱因斯坦曾告诉我们，任何有质量的物体速度都不可能超过光速。然而即使我们以光速飞行，能够 探索 的宇宙范围也是非常有限。
那么，光速是否可以超越呢？事实上，光速并不是不可以超越的，宇宙中并不缺少超光速现象，例如，宇宙膨胀速度就远超光速。
目前，科学家提出了三种可能超越光速的技术。
一、“曲速引擎”技术， 宇宙并不是真空的，它可以看成一个有d性、可伸缩弯曲的物质，可以发生动态的时空扭曲，曲速引擎就是利用时空的这种伸缩性，让飞船可以在时空结构中“超光速”飞行。在不少的科幻作品中曾多次出现这种技术的应用，它也是目前科学家实现超光速飞行技术的主要研究方向。
二、量子纠缠技术， 微观世界的两个相互纠缠的微小粒子，即便分开到相聚十分遥远的两个地方，如果其中一个粒子的状态发生变化，另一个粒子能在瞬间感应到它的变化，并做出相应的改变，感应的速度是瞬间的，这种现象被称为“量子纠缠”，也有人称这种现象为“幽灵般的超距作用”。这种超光速现象为人类实现超光速飞行开启了一扇新的大门。
三、虫洞穿梭技术， 根据相对论，质量或能量足够强大，就有可能在宇宙时空中打穿一个洞，连接起两个遥远的宇宙空间，通过它就可以快速到达目标，实现超光速飞行。也就是说，通过虫洞连接起不同的时空，人们可以轻易的到达几万光年外的时空。
不过，想要打通虫洞，需要极其大的能量，以人类现在的技术根本做不到，或许将来的人类方法获得更强的能量后可以实现。
常温超导体从1911年科学家首次发现了超导现象，经过100多年的发展，超导体的温度提高到大约140K，并逐渐开始商用，但是超导材料所需的超低温条件依然极大的限制了其应用范围。
超导体就是低于某温度时电阻为零的导体，除了超导性，超导体还有完全抗磁性的特性。 那么加入常温超导体实现后，将如何改变我们的生活呢？
首先，由于常温超导体在室温下没有电阻，因此日常家用电器对于电的消耗将消失。 因此各种电器的性能、用电的效率会有质的提升，更多的精细电元件会应用到我们的生活。同时，速度极快的超导计算机和量子计算机将成为可能。
其次，将常温超导体作为发电机的绕组，可以将发电损耗降到最低，使得发电变得更加容易。 由超导材料制作输电线可以把电几乎无损耗地输送给用户，而要知道，目前的铜铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上。
再次，由于超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永磁体上方，由于磁体的磁力场不能穿过超导体，磁体和超导体之间会相斥，使超导体悬浮在磁体上方。 高速超导磁悬浮列车正是利用这种磁悬浮效应实现的，常温超导体的突破将使得磁悬浮交通得到更广泛的应用。
总结实际上，还有像 强人工智能、干细胞治疗、量子通讯 等技术，一旦有所突破，同样能够深深地影响我们的生活，由于篇幅有限，我们就先列举以上这些。
第一，要突破最小化高能显微镜。这样的显微镜对物理化学、人体结构、医学治疗、天文观察等等领域非常重要。
第二，突破地球大气实现每秒超过四十公里的太空旅行。
第三，找到超耐高温、低温的、千年不变的材料。
这样将会让人类文明实现质的飞跃。
美国已经运行了量子计算机，是当前最能让人类文明获得飞跃发展的技术突破。它的计算速度比超级计算机快100万倍，它可以模拟人的思维，还可能超过人的智慧。5G6G是高 科技 应用的手段，量子计算机是高 科技 应用的大脑。非常可怕，万能的魔鬼来了。
超级容量电池。试想一辆电动 汽车 安装一块笔记本电脑大小的电池，续航能力达2000公里，且充电一次只需十几分钟；这种电池用在手机上，充一次电可续航半年；一组超级电池组用在波音777飞机上，一次充电可从北京飞到纽约 ，那时可控核聚变发电已相当成熟安全，一度电的成本只有现在的十分之一 你想想，人类 社会 会有多大的变化！
人类文明的进步，从来都是建立在生产力大发展的基础上。科学技术是提高生产力的最重要因素，自然也是人类文明进步的一大驱动力。特别是蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命，直到20世纪初才逐渐被内燃机和汽轮机等替代。电的发明以及电力驱动更是现代工业的基础，而计算机在上个世纪40年代的出现，则再次大大提升了人类文明的层级。
随着通信、当代计算机等技术的发展，人类文明发展又到了一个新的阶段。目前可以预测的几十年内可能实现突破的科学技术领域 量子计算、受控核聚变 ，可能会推动人类文明实现质的飞跃，再上一个台阶。
量子计算 将彻底实现人工智能所需的中心计算能力。一旦量子计算成熟，通过量子计算+边缘计算+持续连接，推动人类进入人工智能时代，可以让人类的生产效率提升百倍千倍。让人类从绝大多数领域生产、学习活动中得以解放出来，从而可以完全聚焦于创造，并有足够精力回归生活的本质，从而推动文明实现飞跃。
受控核聚变 则可以为人类提供接近无限丰富的能源，从而彻底满足人类文明飞跃所需的指数倍数的能源需求增长。并彻底改变人类对化石能源的依赖，大幅度减少化石能源造成的污染。有了足够的、不会枯竭的清洁能源，才会有人类文明的大突破。
不过上述两个领域仅仅是理论上的 科技 突破是不够的，都是 需要大量的技术积累和不断的工业化磨砺成熟，才会产生实质性效果 。而且这些 科技 领域不是孤立的靠自身就可以达成改变人类文明的能力，还必须同步发展相应的一系列科学技术，打造出完善的工业4.0、工业5.0体系，并在此基础上 积累极大的生产能力、 社会 财富 ，才会促成文明的飞跃，这个积累过程可能需要数十年甚至更多。
这两大领域科学技术的理论突破可能需要的几十年时间，加上大规模的产业化及推广应用至少也是数十年。然后在这样高效的生产力下再积累 社会 资源和财富数十年，人类文明这次大的提升可能需要上百年时间。
吃穿住行的 科技 发明都很重要！吃的方面食物贮存压缩技术发展将使人类太空旅行能决食物问题！穿的方面，飞行服隐身衣的发明将使人类彻底摆脱二维旅行，实现真正立体无障碍随心所欲旅行。住的方面，大型长时间滞空飞艇舰将使人类把空间变成大海，人类居住空间将彻底立体化。行的方面，空气能动力的发展，核聚变成功与小型化将带领人类走得更远的星空，而生命医学的进步，如长生药，仿生机械的发展将使人类寿命大大延长！
题有野心挺好。谈点直觉仅供参考。科学技术突破，若按碰巧发现青霉素，怕是不再可能。未来的高 科技 ，需以深层科学原理为先导。
本文重点谈物理思维的突破与创新，旨在跳出某些神逻辑的怪圈与陷阱。然后就技术装备的创新给一些思路与设想。
物理思维的突破口是“密度分布法”
数学，是建立抽象模型的 *** 作技术，特定的模型只适用于特定的场合，既不能精确过度，也不能误差太大，模型不能乱套，这是常识。
物理，研究物态系统动力学关系。“动”表现为实体的运动，“力”依赖于场的传递。物理学 动力学，研究实体与场之间的关系。
现行动力学模型，如，矩阵方程、波动方程、波函数、路径积分，并不适合场效应。
笔者认为，引力·能量·电流·磁强·波频——都是实体运动扰动空间所激发的场效应。
场，也叫真空场、空间场、场空间。场有多种：引力场、电磁场、电场、磁场，
场效应的 *** 作，可简化为真空场密度，包括场的质量密度、能量密度、概率密度。
费米子，主要是电子(e )与质子(p )，或者说是正负电子，既有基于自身自旋半径的净密度，也有基于在附近震荡的毛密度，不能只在本地自旋而不在附近震荡。
质子内部的夸克环相当于一个正电子，其余相当于玻色子或高密度场介质，作为缪核。
中子本质，不过是在特定约束条件下由电子与质子强电磁力作用(即弱核力)的复合粒子。
基本原子，电子与质子构成二体系统是氕原子，作为构造复合原子的基本原子。
实体逻辑，在氕原子的内空间，核外电子与核内电子，二者的动量矩守恒。
各种原子，在大质量天体如超新星内部，氕原子相互叠加，有了轻重原子与超重原子。
矿物来源，由于超新星爆炸，有了地球，密度分布不同原子混乱分布，成为地球矿物质。
电子的概率密度分布的意思概率密度，主要指核外电子在原子内空间与核内电子在核子内空间之高速运动轨迹出现的次数或点数的概率。其中：
原子内空间核外电子活动半径 原子半径，r=0.1纳米，平均以v=2200千米/秒循环震荡，每秒循环次数n=v/2πr=14万次。由此可推：
①核外电子的径向概率分布的线密度：
ρ₁=n/r=1.4 10⁵/10 ¹⁰=1.4 10¹⁵[m ¹]
②核外电子的切向概率分布的面密度：
ρ₂=n/πr²=1.42 10²⁴[m ²]
③核外电子的径切双向概率分布的体密度：
ρ₃=n/4.2r³=3.4 10³⁷[m ³]
核子内空间核外电子活动半径 核子半径，r*=2.8费米，平均以v=22万米/秒循环震荡，每秒循环次数n*=v/2πr*=140万次。由此可推：
④核内电子的径向概率分布的线密度：
ρ*₁=n*/r*=1.4 10⁶/(2.8 10 ¹⁵)=5 10²⁰[m ¹]
⑤核内电子的切向概率分布的面密度：
ρ*₂=n*/πr*²=1.42 10³⁵[m ²]
⑥核内电子的径切双向概率分布的体密度：
ρ*₃=n*/4.2r*³=3.4 10⁴⁵[m ³]
从核外电子与核内电子的概率分布密度可见，原子与核子的内空间几乎被1个电子填满。
而且，电子欲争自由活动的抗简并压在密度分布上的综合效应，导致原子与核子的刚性。
核外电子的概率密度分布的意义
意义1：解释原子光谱的超精细结构
电子在概率分布各个点位，都在扰动原子内空间的场介质，激发不同频率的电磁波，面密度电子点数=电磁波的波数：ν(~)=ρ₂。
由此可见，核外电子轨迹的概率密度分布，决定了原子外空间分布了密不可分的电磁波。
意义2：解释脑细胞电池的记忆结构
显然，人类大脑海马体的脑细胞电池的核心要素是核外电子。核外电子在脑细胞电池的概率分布，取决于不同的外界刺激性信号，而信号的本质，就是特定频谱的电磁波。
场介质的质量密度与能量密度
根据正负电子湮灭反应，电子发生器释放在真空管中的光电子(e 或e )被置入互为反向的强磁场，有一个电子颠倒了南北极，变成正电子(e 或e )，当正负电子分别被加速到光速时，设法将二者碰撞，即可发生湮灭效应：
e +e +2 ½m₀c² γ +γ +2hc/λ₀
湮灭的本质是电子急剧膨胀为场量子(引力子兼光量子)，实物质与场介质之间突变，其中：
电子质量 场量子质量，电子的自旋势能 引力子自旋势能，电子动能 光子辐射动能。
由此容易得到几个推论，构成场效应方程组：
推论1：场量子质量(γ) 电子固有质量
即：γ=m₀=9.11 10 ³¹kg=0.511MeV/c²
推论2：引力子自旋势能 电子自旋势能
即：Ep=hc/λ₀=m₀c²，有：h=m₀cλ₀
推论3：光子辐射动能 电子位移动能
即：Ek=hc/λ=½m₀v²，有：λ=2hc/m₀v²
推论4：光子自旋半径=光子波长 2π
即：r(γ)=λ/2π=c/2πf
推论5：光子质量密度=电子质量 光子体积
即：ρ(γ)=m₀/4.2r(γ)³
推论6：光子势能密度=电子势能 光子体积
即：σ(γ)=m₀c²/4.2r(γ)³
推论7：大粒子场效应 n个电子当量场效应
即：½mv²=(m/m₀)hc/λ，有：λ=2hc/m₀v²
场量子是模拟的充满空间的拓扑单元真空不空，已经为科学界公认。既然真空充满了无空隙的场介质，场量子就不能是球体。
否则，如果按面心体分布，就会有25%的空隙，此空隙就是光子与超距论的致命瑕疵。
因此，场量子只能是随机应变的拓扑性的在本地震荡的飘带，很像大海的波浪。
但是，由于“本地波节的浪涌”与“本地漩涡的旋转”，皆可作为等效的谐振子。因此，为了简明扼要，我们仍可把光子当作漩涡球。
场量子可以是连续性递弱的场密度真空，是物质存在的特殊形式，也可以叫无形物质。无形，意味着无定形或无量子。
换句话说，空间密度随着引力场半径延伸而递减，没有像电子一样独立存在的场量子。
但为了定量，场量子可以是对场介质属性所模拟的引力子和或光量子的统计学模型。
不妨规定：把电子自旋运动扰动场介质所对应的场量子叫引力子或空子，把电子轨道运动扰动场介质所对应的场量子叫光量子或光子。
光子不是光源发射出来的光子d，而是(核外/核内/自由)电子位移扰动场介质激发的光子。
光子是电磁波的一个波节或漩涡体，光子只在本地以光速震荡，光子与光子之间相互推涌。
光子有三大功能：①吸能，将电子动能吸收进来；②载波，承载电磁波；③传力，把引力与电磁力通过辐射方式传递出去。
就一束单色光而言，根据熵增原理，相邻光子，频率在递减(降频)，波长在递增(红移)。
但根据哈勃定律，类星体激发的电磁波在深太空的降频红移的幅度很小。
类星体附近的光子是高频光子(如伽玛线)，经漫长 历史 长河，浪涌到射电望远镜附近是低频光子(如毫米线)。
因此，在近光程范围，单色光沿途的各个本地光子，可以做近似处理，但不是全同粒子论。
如此看来，如何看待光子计算机的前景，如何看待所谓的暗物质与暗能量，读者自有判断。
基于密度分布法，展望未来的高 科技自从1905年爱因斯坦揭示了光电效应的动力学方程，eU= ½m₀v²= hc/λ，光电子技术突飞猛进，极大推动了微电子技术领域的进步。
其实光电效应方程，是最典型的场效应，蕴涵着场介质的分布密度，可以简化为笔者的场效应方程：½m₀v²=hc/λ。
笔者认为，物理思维有必要基于场密度分布变化的场效应，调整一下基于路径积分法。
展望1：基于电子概率密度的脑科学方向
鉴于目前脑科学研究，并没有涉及电子概率密度。笔者认为，基于场效应方程组，研究海马体脑细胞电池的电子概率密度的分布结构。
展望2：基于场密度分布的低温场效应
低温场效应，尤其表现在朱棣文激光制冷效应。有人认为激光制冷源于原子震荡极慢。
而笔者认为，是核外电子运动被周围激光锁定，大大削弱了核外电子的概率分布密度。
除了环形分布的激光约束法，导致场密度急剧下降，还可以用磁约束法，来锁定电子运动。或许是高温超导技术的最佳选项。
展望3：基于电子概率密度的超大容量电池
鉴于某种原因，包括不敢贬低读者智商，这部分内容，恕不解释。我想读者可以见仁见智。
Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。
欢迎分享，转载请注明来源：内存溢出
微信扫一扫
支付宝扫一扫
评论列表（0条）