在人類歷史發(fā)展的過(guò)程中，我們經(jīng)常用最具代表性的生產(chǎn)元素來(lái)指代一個(gè)歷史時(shí)期，如：石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代、蒸汽時(shí)代、電氣時(shí)代、原子時(shí)代等。如果我們以此為對(duì)照，那么20世紀(jì)后半葉以來(lái)，計(jì)算機(jī)、芯片、互聯(lián)網(wǎng)引領(lǐng)了社會(huì)的快速發(fā)展，成為了舞臺(tái)的聚光點(diǎn)。這一時(shí)代最引人注目的元素?zé)o疑是硅，這個(gè)時(shí)代可以稱為“硅時(shí)代”。

隨著科技的進(jìn)步，人類生產(chǎn)和可利用的物質(zhì)資源越來(lái)越多，每個(gè)個(gè)體都開(kāi)始擁有越來(lái)越多消費(fèi)不完的物質(zhì)。許多原來(lái)稀缺的物質(zhì)需求對(duì)于今天的人們來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是問(wèn)題。但是，人類對(duì)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(chǎng)需求。下一個(gè)時(shí)代的核心元素一定會(huì)是有機(jī)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(shí)代”過(guò)渡到了“碳時(shí)代”。

作為信息時(shí)代的核心元素，硅是地球上儲(chǔ)藏最豐富的元素之一，是無(wú)機(jī)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(gè)電子，主要形成四價(jià)的共價(jià)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(jī)物的核心元素。目前普遍認(rèn)可的對(duì)于有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的區(qū)分，仍然把是否含有碳元素作為一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)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(gè)電子形成共價(jià)鍵時(shí)，可以形成4個(gè)單鍵；2個(gè)單鍵+1個(gè)雙鍵； 1個(gè)單鍵+1個(gè)三鍵；2個(gè)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(zhǎng)可短，支鏈可多可少等。碳原子數(shù)量可以是幾個(gè)，也可以是成千上萬(wàn)，許多聚合物甚至可以有幾十萬(wàn)個(gè)碳原子。此外，有機(jī)化合物中同分異構(gòu)現(xiàn)象非常普遍，這也是有機(jī)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(jī)物的種類相對(duì)于無(wú)機(jī)物大大豐富，也帶來(lái)了無(wú)限的可能性，可以說(shuō)，生命的起源，與以碳為核心元素的多種有機(jī)物中，有某些必然的聯(lián)系。

地球上所有的生命體中都含有豐富的有機(jī)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(jī)物有密切聯(lián)系。地球上的生命形式大都主要是由有機(jī)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(jiǎn)單有機(jī)物的海洋。陽(yáng)光把簡(jiǎn)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(huì)自動(dòng)地按照一定的序列排列起來(lái)，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(gè)偶然的機(jī)會(huì)下實(shí)現(xiàn)了自我復(fù)制，這種復(fù)制過(guò)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(guò)來(lái)再產(chǎn)生和原來(lái)的正象全似的拷貝：現(xiàn)代的第一個(gè)復(fù)制基因即DNA分子，它所使用的是從正到反的復(fù)制過(guò)程。在不斷的復(fù)制中不可避免會(huì)出現(xiàn)一些缺陷和謬誤，這種“錯(cuò)誤”的積累帶來(lái)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(jī)化合物的轉(zhuǎn)變。

最初的生命體在發(fā)展過(guò)程中逐漸分化，其中的一大分支，即現(xiàn)在的植物，開(kāi)始利用陽(yáng)光直接把簡(jiǎn)單分子建成復(fù)雜分子，并供給自身。另外一個(gè)分支，即現(xiàn)在的動(dòng)物，要么以植物為食，要么以其他的動(dòng)物為食。隨著時(shí)間的推移，更小的分支以及分支的分支逐漸形成，每一個(gè)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(shù)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(lái)了今日如此豐富多彩的生態(tài)環(huán)境。