姓名：王飛宇? 16160111036

轉(zhuǎn)載自：https://rc.mbd.baidu.com/azw2whm? ，有刪節(jié)。

【嵌牛導(dǎo)讀】每個時代都會用最能代表這個時代的物質(zhì)來命名。信息時代中應(yīng)用最多的是硅，最近人們又提出了碳時代，碳硅時代是什么？本文將做出闡述。

【嵌牛鼻子】：碳硅時代簡介，碳元素的用處，從生物學(xué)角度看碳元素，在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等商業(yè)中的碳元素。

【嵌牛提問】：碳時代是什么？它都在那些方面體現(xiàn)？

【嵌牛正文】：隨著科技進步，人們對新材料的探索也不斷進步，從硅到碳，我們的時代正在悄無聲息的快速變化，本文簡介下碳硅時代。

1.碳硅時代簡介。隨著科技的進步，人類生產(chǎn)和可利用的物質(zhì)資源越來越多，每個個體都開始擁有越來越多消費不完的物質(zhì)。許多原來稀缺的物質(zhì)需求對于今天的人們來說已經(jīng)不是問題。但是，人類對于自身健康的關(guān)注度始終持續(xù)升溫，生命科學(xué)領(lǐng)域的服務(wù)和產(chǎn)品擁有龐大的市場需求。下一個時代的核心元素一定會是有機物的核心元素，也是硅的同族元素——碳。我們已不期然地從“硅時代”過渡到了“碳時代”。

2.碳硅元素的用處。作為信息時代的核心元素，硅是地球上儲藏最豐富的元素之一，是無機化合物的主角，在巖石、土壤和砂子中都有豐富的硅。硅，位于元素周期表第四主族，與碳元素相同：原子最外層均有四個電子，主要形成四價的共價化合物。從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了人類的思維方式。硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜制作大功率器件等特性，成為應(yīng)用最多的一種半導(dǎo)體材料，集成電路半導(dǎo)體器件大多數(shù)是用硅材料制造的。碳作為硅的同族元素，是有機物的核心元素。目前普遍認(rèn)可的對于有機物和無機物的區(qū)分，仍然把是否含有碳元素作為一個重要標(biāo)準(zhǔn)。相對于硅原子而言，碳原子具有更加豐富的成鍵方式。（碳原子最外層4個電子形成共價鍵時，可以形成4個單鍵；2個單鍵+1個雙鍵； 1個單鍵+1個三鍵；2個雙鍵；還可以形成大π鍵等。）碳原子相互之間及與其他原子之間，可以形成各種各樣的鏈狀和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所形成的環(huán)可以是單環(huán)，也可以是多環(huán)，環(huán)可大可小，鏈可長可短，支鏈可多可少等。碳原子數(shù)量可以是幾個，也可以是成千上萬，許多聚合物甚至可以有幾十萬個碳原子。此外，有機化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這也是有機化合物數(shù)目繁多的原因之一。碳原子的這些特性，使得有機物的種類相對于無機物大大豐富，也帶來了無限的可能性，可以說，生命的起源，與以碳為核心元素的多種有機物中，有某些必然的聯(lián)系。

3.從生物學(xué)角度看碳元素。地球上所有的生命體中都含有豐富的有機物。此外，許多與人類生活有密切相關(guān)的物質(zhì)，如化纖、塑料、橡膠、藥物等，均與有機物有密切聯(lián)系。地球上的生命形式大都主要是由有機物組成的。一種普遍認(rèn)可的生命起源理論認(rèn)為：最早的生命起源于“原始湯”——漂浮著大量簡單有機物的海洋。陽光把簡單分子建成復(fù)雜分子，逐漸出現(xiàn)一條復(fù)雜的鏈構(gòu)成的大分子，鏈本身是由各種類型的起構(gòu)件作用的分子所組成。構(gòu)件會自動地按照一定的序列排列起來，形成一條“鏈”，這種鏈有合二為一或一分為二的可能，并在一個偶然的機會下實現(xiàn)了自我復(fù)制，這種復(fù)制過程中作為樣板的作用并不產(chǎn)生完全相同的拷貝，而是某種“反象”，這種“反象”轉(zhuǎn)過來再產(chǎn)生和原來的正象全似的拷貝：現(xiàn)代的第一個復(fù)制基因即DNA分子，它所使用的是從正到反的復(fù)制過程。在不斷的復(fù)制中不可避免會出現(xiàn)一些缺陷和謬誤，這種“錯誤”的積累帶來了多種編碼方式，保證了物種的多樣性。從病毒到人類，所有生物體內(nèi)的新陳代謝和生物的遺傳現(xiàn)象，都涉及到有機化合物的轉(zhuǎn)變。最初的生命體在發(fā)展過程中逐漸分化，其中的一大分支，即現(xiàn)在的植物，開始利用陽光直接把簡單分子建成復(fù)雜分子，并供給自身。另外一個分支，即現(xiàn)在的動物，要么以植物為食，要么以其他的動物為食。隨著時間的推移，更小的分支以及分支的分支逐漸形成，每一個小分支都在某一特殊方面（如在海洋里、陸地上、天空中、地下、樹上、或其他生活體內(nèi)），取得超人一等的謀生技能。各種小分支不斷形成，終于帶來了今日如此豐富多彩的生態(tài)環(huán)境。

4.? 在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)等商業(yè)中的碳元素?！疤紩r代”下的商業(yè)生態(tài)正在發(fā)生變化。這種“冷知識”看似深奧枯燥，但當(dāng)我們和現(xiàn)代生活方式的發(fā)展路徑進行對比后，就會發(fā)現(xiàn)一些有趣的巧合：在生產(chǎn)力低下，物質(zhì)貧乏的年代，人們的需求和相應(yīng)的供給都是比較單一而缺乏想象力的。小到著裝，大到汽車，幾乎全國統(tǒng)一，體現(xiàn)不出差異性和個性，正如混沌狀態(tài)一鍋各種小分子組成的“湯”，看不出什么多種未來的可能性。而在現(xiàn)在這個信息高度發(fā)達，物質(zhì)供給多樣的社會條件下，商業(yè)更注重個性化的情感和審美，各種越來越個性化、精細化的要求都在被滿足。在這個進化過程中各個商業(yè)組織都在尋求建立以自己為核心的生態(tài)圈：一個商業(yè)生態(tài)圈一般會由一家強大的公司或一個龐大的市場需求為主導(dǎo)，以此為核心，尋找上下游產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)一起合作。同時通過各種形式的“聯(lián)姻”迅速擴充產(chǎn)品線，共同構(gòu)建起一個強大的聯(lián)盟，來對抗外界沖擊，同時更好地適應(yīng)“空氣”和“土壤”，同時發(fā)展出各種小分支以及更小的分支迎合市場中的各種個性化需求。這個進化過程帶來了空前繁榮的商業(yè)體系和多種多樣的商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

　　“有機化”、“生命化”趨勢帶來了生命科學(xué)的崛起

　　如果從生物學(xué)和進化的角度去觀察，就很容易理解未來時代發(fā)展的趨勢，必然是從機械化向生命化發(fā)展，同時以碳為核心元素的生命科學(xué)領(lǐng)域即將接棒以硅為核心元素的計算機互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域成為下一個風(fēng)口。在目前這樣的過渡時期，商業(yè)的發(fā)展必將呈現(xiàn)兩方面的特點：原有優(yōu)勢行業(yè)（計算機和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)）發(fā)展趨勢呈現(xiàn)“有機化”“生命化”；與生命科學(xué)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)將迅速崛起，成為引領(lǐng)時代發(fā)展的領(lǐng)域。

　　在計算機、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)， “有機化”“生命化”的趨勢體現(xiàn)在兩個方面：一方面越來越多的碳基材料，有機物開始取代冷冰冰的金屬和晶元出現(xiàn)在計算機中；另一方面使用計算機來模擬人的某些思維過程和智能行為的人工智能。

　　在從“硅”到“碳”的過渡時代，傳統(tǒng)意義上的有機材料越來越多的出現(xiàn)在全新的應(yīng)用領(lǐng)域。1965年，英特爾聯(lián)合創(chuàng)始人戈登-摩爾（Gordon Moore）觀察到，集成電路中的元件集成度每12個月就能翻番。此外，確保每晶體管價格最低的單位芯片晶體管數(shù)量每12個月增長一倍。這一現(xiàn)象經(jīng)簡化總結(jié)后就被稱作“摩爾定律”：單位芯片晶體管數(shù)量每12個月增長一倍。摩爾定律提出的預(yù)測早在很久之前就已出現(xiàn)過問題。2014年，國際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖組織決定，下一份路線圖將不再依照摩爾定律。與硅相比，碳基材料，能帶來更快的開關(guān)速度，而功耗也較低。無論是碳納米管還是石墨烯，也在繼續(xù)被業(yè)內(nèi)研究。在許多備選材料中，二維材料“石墨烯”目前最被看好。另一個被給予厚望，可能在未來20-30年內(nèi)出現(xiàn)革命性成果的研究領(lǐng)域是生物計算機。1994年11月生物計算機概念首次提出后立即大火：基于蛋白質(zhì)的“晶體管”；計算效率遠高于任何硅基計算機的細菌計算機，還有更為極致的DNA計算機：一支試管中可同時容納1萬億個此類計算機，運算速度可以達到每秒10億次，1立方厘米空間可儲存的資料量超過1兆片CD，能耗僅相當(dāng)于普通電腦的10億分之一甚至更低。