科学博士来回答2
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第一章 超自然现象

茫茫宇宙,人类能否觅得外星伙伴?

有此一问的人定然相信:地球以外的某些星球也可孕育智慧生命。这观点自不必人人都当真,毕竟,尽管宇宙里有无数的星系,每个星系里亦环绕着数不清的行星,但地球仍然极有可能是独一无二的。不过自16世纪以来,以地球为万物中心的观点日遭解构,我们所在的地球从“唯一”退居“之一”,它只是太阳系八大行星中的一个,所拱卫的太阳也不过是浩瀚星系中毫不起眼的一员。

在发现外星生命迹象之前,弄清我们是否孤悬宇宙之间实为不易。还好,多亏了天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)弗兰克·德雷克(1930—),美国天体物理学家,康奈尔大学教授,美国科学院院士。他是美国地外文明搜寻(SETI)组织创始人,1961年提出了“宇宙文明方程式”,即德雷克公式。,他在1961年发明了所谓的“德雷克公式”,为探究这个问题提供了一种思路。

德雷克公式由若干未知量构成,它提示我们,在确信存在其他智慧生命之前,先在该公式中, N格外给力,代表着可能被发现的先进文明的数量,它意味着天外客,也就是外星人!

N的数值与等式右侧的所有变量相关,随着每一项被逐一计算在内,N的数值在缩小。也就是说,在宇宙中发现其他生命的概率,通过下面这些项相乘而得出:

Rx:所有恒星的数目;

fp:恒星中带有行星的比例;

ne:行星中距离恒星远近适中、适宜生命存在的比例;

fl:适宜的行星中能够提供生命存在条件的比例;

fi:演化出智慧生物的概率;

fc:智慧生物中掌握先进通讯技术的概率;

L:存在时间足够长、可以让人类发现的科技文明数量。

德雷克公式初成之时,其中的许多数值都还只能靠猜测,后经人们不断努力,数值变得更为精确。

科学八卦……陆地上或水中的生命形式人们已颇为熟悉,但是否存在其他可能性呢?著名天文学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)弗雷德·霍伊尔(1915—2001),英国著名天文学家,曾任英国皇家天文学会会长。与卡尔·萨根(Carl Sagan)卡尔·萨根(1934—1996),美国天文学家、著名科普作家,代表作品有《布鲁卡的脑》《魔鬼出没的世界》等。,构想出了诡异、狂野的气态生物。霍伊尔在一部20世纪50年代末的科幻小说《黑云》(The Black Cloud)中写到,一团由尘与气形成的巨云闯入太阳系,遮天蔽日危及地球上的一切生命。这团巨云比人类更具智慧,它从恒星射线(比如阳光)中汲取能量,直到巨云打算离开,地球才得救。在一份给美国宇航局的论文中,卡尔·萨根提出一个想法,火星的大气中存在着3种巨大的、气球状的生物:浮子、沉兽和猎手。浮子有数公里之巨,以阳光或空气为生;沉兽状若海中浮游生物,在空气中缓慢下沉,顺道吸附途经的东西,比如浮子,使自己如同下落的雨滴般不断膨胀;至于猎手,顾名思义,猎捕其他有机体。

既然行星围绕恒星运行,我们便先要知道宇宙里有多少颗恒星。我们所在的星系—银河系至少包含1000亿颗恒星,其他星系的情况也大体相当。宇宙中星系的数量在100亿到10万亿之间,将这些数相乘(比如用星系的最大估计数),得到的数值大到无从理解,真是老多的星呀,1后面跟着24个零!

知乎……不同的估计或有出入,但银河系中可居住的行星约有600亿颗之多。

诸如开普勒太空望远镜一类的新技术,大为拓展了人类的视野,发现了更多带有行星的恒星。宇宙里遍布行星,但可能孕育生命的行星,其体积应与地球大体相当,位置应在恒星的“宜居带”之内(能存在液态水)。咱地球人认定:水对地球上的生命至关紧要,势必对其他地方的生命也同等重要。所以,行星不能靠恒星太近(那会让水蒸发),也不能离得过远(那会令水冻结)。

在其他恒星周围已然发现了4000多颗行星。平均而言,每颗恒星似乎都至少有1颗行星,每5颗行星中有1颗与地球相似,位于宜居带上。有种观点称,银河系里超过90%的行星尚在形成中,这自不在考虑之列。另外,行星的体积也很重要,与地球这般的岩石行星相比,在木星那样的气态“巨无霸”上很难演化出生命。

可惜,即使某个行星处于宜居带内,也没办法知道它孕育出生命的可能性到底有多大。在太阳系中,地球目前还是个孤例,很难凭此推测其他行星的情况。不过,哪怕在火星上发现了曾经有过微生物的些许迹象,都会极大地改变在行星上发现生命的概率。考虑到那些构成生命基础的化学物质并非为地球独专,而是散落在整个星系,科学家对宇宙中普遍存在生命抱有希望。

估算宇宙间生命的分布情况如此不易,那么预测智慧生命的情况又如何呢?这样说吧,尽管还只是猜测,但科学家比较乐于相信:每发现10个有生命的行星,其中1个便可能有智慧生命。不过更重要的是,那些智慧生命须是技术能手,方能被我们侦测到,甚或与之通讯。

知乎……哲学家尼克·博斯特罗姆(Nick Bostrom)认为,人类并不乐于在宇宙中发现其他物种。他声称,宇宙间智慧生命的稀缺证明:存在着某种关键性障碍,将大多数行星挡在科技文明之外,只有极少数幸运儿才能冲破这一阻碍,而到目前为止,人类还是孤例。

这一点为何重要呢?如果我们已然成功迈过了那道坎儿,拥有了全面探索太空的技术,那么迄今只发现了人类这个孤证,便说明科技文明实乃极其罕见。但如果我们尚未突破那道障碍,尚不具备全面探索太空的技术能力,那么也许有许多行星已达到了我们现今的水平,并继续发展,但我们为何看不到蛛丝马迹呢?

特别有趣的是,博斯特罗姆很重视人们对火星的探索。他盼望着火星上找不到任何微生物的踪迹,因为发现了那样的踪迹,便意味着其他行星上也很可能出现过生命。但如果事与愿违,像人类一样的智慧生命将很有可能曾在别处存在过,并遭到了灭绝。在博斯特罗姆看来,要是火星上没有生命,我们便还可以梦想人类是独一无二的存在;但假使火星上存在生命,那也许昭示了地球物种的厄运。

下面看一下德雷克公式的最后两个参数。探测到外星科技文明当然很了不起,但与他们联络才是人类的最终目的。人类拥有技术能力不过几百万年(在肯尼亚发现了最早的石质工具,迄今330万年),技术上能够与天外文明联络更是近100年的事情。相比行星46亿年的寿命,这点儿时间极为短暂,很难令外星文明发现我们。也许,外星人在数千年间不断呼唤我们,由于等不到回应而早已放弃了努力。

知乎……相比于接听天外信号,人类不经意地向外星人传递信号的历史更长。在有线电视普及之前,电视信号是真正在空中传播,这些信号很有可能溜进了太空。想想看:从1959年起,罗德·塞林(Rod Serling)的《迷离时空》(Twilight Zone)《迷离时空》为1959到1964年间播出的系列电视剧,被视为20世纪美国最重要和最具有影响力的电视剧作品。该剧为奇幻悬疑题材剧的鼻祖。便以接近光速的速度开始了太空之旅,如今已到了距我们五六十光年之外。(《迷离时空》会令外星人着迷吗?)可惜,大多数无线信号都逃不出地球大气层。

很明显,尽管进展多多,我们仍无法确切得知德雷克公式的所有变量,因而难以推断外星生命的具体数量。方程的解也许是1(我们是星系中唯一的智慧生命),或者几百,甚至几千。

有科学家将德雷克公式变形,并改变了设问的方式:宇宙间智慧生命出现的概率多大?结论是,只要概率不小于1/10000000000000000000000(这零真心没法数了),就一定存在智慧生命。相信不可能有那么小的概率吧?当然啦,我们还没收到外星人的信息,不过别灰心,他们没准儿在等我们的邀约呢,将来会回信的。