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                                宇宙另一個我們?人類對外星人探尋充滿期待

                                時間:2016-11-16 15:40:23 點擊:

                                  核心提示:出品:科普中國  制作:新浪網科技頻道 嚴晨風  監制:中國科學院計算機網絡信息中心  尋找同伴是我們的生存本能,孤獨感讓我們感到不安! ≡谖覀冏嫦壬娴哪甏,這樣的本能讓我們得以避開危險,獲得食物...

                                  出品:科普中國

                                  制作:新浪網科技頻道 嚴晨風

                                  監制:中國科學院計算機網絡信息中心

                                  尋找同伴是我們的生存本能,孤獨感讓我們感到不安。

                                  在我們祖先生存的年代,這樣的本能讓我們得以避開危險,獲得食物和慰藉。但這種本能還有更加重要的意義:在和同伴的交流中,我們更加明確了自己的身份——我來自哪里?我是誰?

                                  對于自身身份的認識構成了我們世界觀的基礎。

                                  而在我們的物種最終統治這顆星球的今天,我們想要知道,在茫茫宇宙之海中,地球是否是一片孤獨的生命綠洲?在這種本能的驅使下,外星人的話題便不時地成為社會討論的熱點。

                                  今天,我們的技術和知識正帶領我們逐漸接近這個問題的答案,此刻,我們內心還混雜著不安和期待。

                                  一、我們真的是“地球人”嗎?

                                  我們是這顆星球上的后來者。在地球45億年的歷史中,我們參與的時間不過只有短短一瞬。如果將整個地球歷史縮短到一天的24個小時,那么人類直到這一天晚上的23點58分才粉墨登場。對于地球生命的歷史,我們還知之甚少。

                                  20世紀初,俄國化學家亞歷山大?奧巴林(Alexander Oparin)和印度裔英國生物化學家霍爾丹(Haldane)提出了生命的“化學生成說”,他們認為早期的地球環境適合簡單的無機物分子組合形成復雜的有機大分子,并進而導致生命的最終產生。上世紀50年代,在芝加哥大學工作的美國生物化學家斯坦利?米勒(Stanley Miller)和著名美國化學家哈羅德?尤里(Harold Urey)進行了一項經典實驗,也就是后來人們所說的“尤里-米勒實驗”,旨在驗證這一假說。

                                  在實驗中,米勒和尤里在一個實驗容器中充入混合氣體,包括水汽、甲烷,氨氣和氫氣,模擬早期地球大氣;并灌入一定量的液態水,模擬地球早期海洋。隨后使用電極對大氣進行放電,模擬早期地球上頻繁發生的閃電。實驗進行大約一周之后,容器內已經出現大量暗色粘稠的化合物。在對這些物質進行分析時,科學家們發現了超過20種不同的氨基酸。

                                  尤里-米勒實驗以及后續的其它實驗支持生命的化學起源理論,即生命是從早期地球環境中經由化學作用直接產生的。

                                  然而對于這一理論,很多專家仍然持有懷疑態度。如英國著名的天體物理學家弗雷德?霍伊爾(Fred Hoyle)便對經由化學過程產生最早生命的想法嗤之以鼻,稱這就像是“一股龍卷風掃過一個垃圾場,然后碰巧組裝出一架波音747客機”。

                                  反對者們不是沒有理由。

                                  生命本身在地球上出現的時間非常早,早得有些出人意料。就在2015年10月份,美國加州大學洛杉磯分校的科學家們宣稱,地球上最早的生命至少在大約41億年前便已經出現了,這一結果將此前的記錄又再次向前推進了大約3億年。要知道,地球在大約45.4億年前誕生,這項研究也就意味著,在地球誕生之后很短的時間內,生命便已經出現了。

                                  經由化學過程而出現生命需要漫長的時間,很顯然,地球上生命的出現似乎有些“太過迅速”了。

                                  1984年,美國女科學家斯科爾(Roberta Score)和同伴們在南極艾倫山地區考察時發現了一塊暗色的巖石,初步判定為隕石,之后它被裝入密封袋并帶回美國,因為這是當年在該地區發現的第一塊隕石,按照慣例,將其命名為“ALH 84001”。

                                  當時沒有人對這塊石頭給予特別關注,更沒有人會想到10多年后這塊巖石將會成為世界各大媒體的頭條。然而就在1996年,美國宇航局的科學家們宣布在ALH 84001內部發現了疑似火星微生物化石,引發全球范圍內的巨大震動。

                                  盡管后來這一結論的可靠性受到了學術界的普遍質疑,但其背后所隱含的可能性則極具代表性:地球上的生命可能是外來的嗎?

                                  這一理論自一提出便受到廣泛關注,人們將其稱作“胚種論”。該理論認為地球上的生命是經由隕石墜落等途徑從宇宙其它地方來到地球的。實驗也已經證明,在合適情況下,生活在巖石內部的微生物的確有可能在隕石經過地球大氣層時幸存下來,而地球今天所有的生命都是這些外來生命進化繁衍的后裔。而即便隕石并未給地球帶來“現成”的生命,但隕石中的確已經發現了大量的有機物,如在1969年墜落澳大利亞的默奇森隕石中,科學家們已經鑒定出超過100種氨基酸。

                                  照此說來,在嚴格意義上我們或許根本就不是地球人,而是來自宇宙其它地方的“星際移民”。

                                  二、宇宙中的生命

                                  順著這個思路向前走,假如生命并非地球獨有的杰作,那么在茫茫宇宙之間,哪里還會是生命的安身之所?

                                  在討論這個問題的時候,首先進入我們腦海的恐怕一定是我們的近鄰火星。很少有星球會像火星那樣對人類社會主流文化產生如此深遠的影響,也很少有星球會像火星那樣贏得人類如此廣泛的關注。

                                  美國富豪珀西瓦爾?洛維爾(Percival Lowell)的故事相信很多人都耳熟能詳,根據當時的一些不盡完善的觀測資料,洛維爾堅信火星上存在生命,并專門修建了一座私人天文臺,就是為了開展相應的觀測研究。在接下來直到他去世的20多年中,他都在對這顆紅色星球開展密切觀測。根據火星極冠的季節性變化,洛維爾設想火星上一定存在著一個智慧文明,它們修建了長長的灌溉運河,將水源從兩極引向低緯地區用于農業生產。

                                  我們現在都知道,這些全都是洛維爾的一廂情愿。1964年第一顆火星探測器“水手4號” 傳回的圖像打破了人類此前對這顆星球的一切幻想——火星是一顆荒蕪寒冷的星球,沒有火星人,也沒有運河。于是人們對于火星的興趣也就隨之漸漸消退。然而事情總是起起伏伏,此后的海盜號飛船在火星表面拍攝的一張照片一經公布便迅速引起了世界各地人們的關注——在火星表面可以清楚地看到一張人臉!于是毫不意外的,公眾和媒體的巨大想象力立即被調動起來了——有人聲稱這一定是古代的火星人修建的巨型雕塑!或許今天火星人已經消失,但它們確實存在過!再或許,這是火星人試圖和我們地球人進行聯系的證據!為此,美國宇航局還不得不出面澄清,這只是照片拍攝時光影角度因素產生的巧合。

                                  然而這種做法在外界看來更像是“此地無銀”,于是人們開始猜想美國宇宙肯定還隱瞞了關于火星人的更多內幕資料,如此種種。直到2006年,歐洲空間局的“火星快車”探測器獲取了這張“火星人臉”所在地區的高清立體圖像,證明這只是一座普通的山丘,和人臉毫無相像之處。

                                  所以說,其它星球上可能存在生命的設想終究只是一廂情愿?情況說起來還有點復雜。

                                  三、德雷克方程和費米悖論

                                  1961年,美國天文學家弗蘭克?德雷克(Frank Drake)提出了一個用來估算銀河系中智慧文明社會數量的著名方程式,也就是后來所說的“德雷克方程”。在這個方程中,德雷克綜合考慮了在多種因素影響下,一個智慧文明社會今天仍然“幸存”的幾率,其中包括銀河系中恒星的平均形成速率、恒星周圍擁有行星的概率,這些恒星周圍的行星中,可能擁有適合生命生存環境的幾率,以及在所有適合生命生存的行星上實際產生出生命的幾率等等。當然,為了讓我們能夠找到它們,這些外星生命還必須已經進化到掌握足夠高級的技術,能夠通過無線電波與外界進行聯系。那么根據這樣的原則,輔以恰當的參數,我們就能夠大致去估算銀河系中有可能取得聯系的外星文明的數量。


                                  可以想象,由于我們認識的局限性,這個方程中參數的不確定性是非常大的。隨著天文研究的不斷深入,人們也在不斷地對相關參數進行修正。銀河系是一個巨大的星系,其中擁有至少2000億顆以上的恒星,而根據美國開普勒空間望遠鏡等相關項目的研究結果,我們幾乎可以肯定的是,至少在銀河系內,幾乎每顆恒星的周圍都有至少一顆行星。截止2015年12月初,人類已經發現了超過2000顆系外行星,也就是圍繞(太陽之外的)其它恒星運行的行星。所有這些行星圍繞1288顆恒星運行,其中502顆恒星周圍存在有數量超過一個的行星。

                                  考慮到這些事實,不難想象,德雷克方程很有可能會得到數字非常大的結果,暗示僅在我們銀河系內就可能存在著數萬個甚至上億個文明社會!著名的美國天文學家卡爾?薩根是外星生命存在的積極擁護者,他在影片《超時空接觸》(Contact)中借女主角愛羅薇的父親之口道出了自己的觀點。在影片中,愛羅薇的父親對少女時代的愛羅薇說:宇宙那么大,如果只有地球上有生命的話,那可就太浪費地方了!

                                  好吧,看到這里,你是否會有這樣的疑問:既然宇宙中到處都是外星人,那么它們在哪里呢?有人會提到UFO,或者其它一些據稱與外星人有關的傳言。但所有這些傳言的共同點就是,它們沒有一個是得到科學證實的。還是卡爾?薩根,他有一句非常有名的話:“非同凡響的主張需要非同凡響的證明!(Extraordinary claims require extraordinary evidence。)而所有聲稱是外星人目擊者的人,最終無一例外都無法提供令人信服的證據。但問題的確存在:如果有那么多外星人,它們在哪里呢?

                                  事實上,這個問題就是著名的“費米悖論”。

                                  當年,著名的美籍意大利物理學家恩里科?費米對于宇宙中遍布外星文明的觀點嗤之以鼻,于是問道:“那么,它們在哪兒呢?”簡單來說,費米悖論的核心基于一個顯而易見的矛盾,即計算得到外星文明應當數量眾多的結論與實際上缺乏任何表明這種外星文明存在的證據之間的矛盾;蛘哒f,宇宙原本應當是熙熙攘攘的,可是它太安靜了!于是費米提出質疑:太陽是一顆典型的主序星,但在銀河系中還有數以十億計比太陽更加古老的恒星,考慮到德雷克方程等計算方法中假設的恒星周圍擁有行星,且其中部分行星可能擁有與地球相似環境條件的設想,那么在這些行星中的一部分表面就有可能產生出生命,甚至是智慧生命。在這些智慧生命中,有一部分可能會開發出星際航行的技術,而即便是參照最慢的發展速度,這些外星文明完全擴散到整個銀河系大約也只需要100萬年的時間。而我們根據人類社會的經驗知道,技術的發展速度是指數級的,然而,我們卻一直沒有發現外星文明造訪的證據,這一事實只能意味著一件事,那就是在銀河系中或許根本就沒有那么多智慧文明社會,或許除了我們之外連一個都沒有,或許我們就是銀河系,甚至是宇宙中唯一的智慧生命!

                                  四、黑暗森林

                                  不知道你有沒有這樣的感覺,但每次一想到這一點,我就會有一種無法抑制的感覺:這是一種多么狂妄的想法!想象一下在一個夏日的晴朗夜晚,你抬頭看到銀河中的滿天繁星,然后其中有一顆你幾乎無法分辨的暗弱恒星周圍有一顆小小的巖石星球,這顆星球上的人們宣稱它們是宇宙中唯一的生命。面對這種情形,你的第一反應會是什么?我想你大概會說:這可真是一群鼠目寸光的白癡!你以為你是誰?所以,關于我們是宇宙中唯一的生命這回事,應該一定不會是這樣的吧!那么“其他人”究竟去哪里了?世界為何如此安靜?

                                  或許劉慈欣的《三體》可以提供某種兼容兩者的答案。盡管這是一本科幻小說,但其中提出的一些想法仍然非常具有參考價值。如《三體》的第二部叫做《黑暗森林》,其中設想了一個所謂的“宇宙黑暗森林法則”。其大致思想是:宇宙就像一個黑暗的森林,到處潛伏著危險的獵手。每個人都想保護自己,因為不能確定對方的意圖,因此最保險的策略便是對方一露面就予以消滅。因此,對于潛伏在這片黑暗森林中的每個人來說,最安全的策略就應當是盡可能地隱藏自己不被其他人發現,因為被發現就意味著被消滅—暴露即死亡。于是我們會看到這樣一幅詭異的場景:整個森林中到處都是人,但每個人都屏住呼吸,小心翼翼地隱藏著自己的蹤跡,于是整個森林看上去似乎空無一人——這會不會是我們生活的宇宙的真實描寫?

                                  如果這的確是宇宙的真實圖景,那么或許費米悖論就能夠得到合理的解釋:我們的銀河系中可能確實存在大量智慧文明,但每一個文明都努力地隱藏著自己的蹤跡,于是在我們看來銀河系是安靜的,似乎世界上只有我們自己。

                                  在我看來,這樣的景象所代表的不信任和冷漠盡管讓人感覺有些沮喪,但卻仍然令人鼓舞,因為我們至少可以確信我們并非宇宙中唯一的生命。但如果是另外一種可能性,那么情況就會糟糕的多。

                                  以美國著名化學家萊納斯?鮑林(Linus Carl Pauling)和卡爾?薩根等為代表的一批科學家對于人類使用核武器的前景公開表達了擔憂之情,兩人甚至都因為直接參與了反對核試驗的示威和抗議活動而被當局拘捕。

                                  在卡爾?薩根最具代表性的電視系列作品《宇宙》(COSMOS)中,薩根幻想了一艘超越時空限制的飛船,從這艘飛船上可以看到宇宙中星星點點存在著的智慧文明社會,宛若夏夜河邊的螢火蟲——然后這些星點一個接著一個熄滅了。一個擁有智慧生命的星球上,由于不同種群之間核戰爭的爆發造成文明的最終消亡,這樣的結局令人悲哀。

                                  我們本能地不愿承認人類也有可能會面對這樣的場景,然而必須提醒各位的是,美蘇冷戰的噩夢才剛剛過去20年。在那個年代,美國和蘇聯雙方各自擁有足以毀滅整個世界數次的核武器,將全世界的人口作為人質,一旦雙方發生對局勢的誤判,那么人類的歷史恐怕就將自此終結——在卡爾?薩根想象之船的大屏幕上,代表地球的那顆暗弱亮點也將從此熄滅。如果一個又一個的技術文明都不能成功遏制自己使用大規模殺傷性武器毀滅自己的欲望,那么宇宙荒涼的情景也是可以預期的,那些散落各處的星星之火也許都終將逐漸消失,只剩下一片寂靜和黑暗——這正是我們現在所目睹的宇宙圖景嗎?

                                  五、你好,很高興遇見你

                                  一個時刻想著毀滅自己的文明,真的是智慧文明嗎?從這個角度上說,地球上生活著的我們,真的是智慧生命嗎?盡管我們經歷過野蠻年代,但畢竟安全地走到了今天。我們的技術水平已經讓我們登上了月球,我們已經能夠操作單個原子,我們甚至正在接近重構生命密碼。甚至,在未來30年內,人類宇航員將有很大的可能漫步在火星表面。于是,讓我們相信我們內心的人性,相信我們的理性能夠讓我們在未來幸存下來。并且既然我們能夠做到,那么或許其他的智慧文明也能夠做到。

                                  我們之間只是還沒有遇見。

                                  該如何遇見宇宙中的另一個“我們”?顯而易見,這里有兩種方法:你可以選擇被動的等待外星人來找到我們,或者,我們可以主動的去尋找他們。而現在我們的情況是兩種方法并進,我們正在努力搜尋我們的宇宙同伴。

                                  首先,我們在傾聽。我們想要知道有沒有外星人給我們發信號。1960年,作為射電天文學專家的德雷克在美國開展了代號為“奧茲瑪”(Ozma)的星際信號監聽計劃,利用設在美國西弗吉尼亞州格林班克的26米口徑射電望遠鏡對兩顆距離較近的類太陽恒星(鯨魚座τ和波江座ε)進行了監聽。在大約4個月的時間里,科學家們斷斷續續監聽了大約150個小時,但沒有收到有意義的信號。

                                  自那以后類似這樣的工作一直在斷斷續續地開展。1984年在美國加州成立了非盈利科學研究機構“搜尋地外智慧生命”(SETI),聚集了一批頂尖專家,利用來自宇宙、企業和民間的資金專門從事對地外智慧生命的搜尋工作。2001年,微軟公司聯合創始人保羅?艾倫(Paul Allen)同意捐資幫助SETI機構修建自己的射電望遠鏡陣列,也就是“艾倫望遠鏡”(ATA)。從2007年10月份開始,這個位于加州沙漠中射電觀測陣列的初級版本已經開始進行觀測測試。

                                  然而,出于可以理解的原因,迄今為止,除了幾個難以被確認的疑難信號之外,整個SETI項目幾乎沒有獲得任何收獲。因此在這樣的情況下,很難讓宇宙部門或是其它機構繼續為“搜尋外星人”這樣的想法買單。這兩年SETI機構的運行經費正在面臨危機,以賽斯?肖斯塔克(Seth Shostak)等人為代表的一批SETI資深研究人員必須身兼科學家和公眾演說家,在世界各地出席各種場合向普通民眾傳遞搜尋外星生命的重要意義和價值,從而換取民眾對于他們工作的支持并爭取更多的捐資!冻瑫r空接觸》這部影片中同樣也反映了SETI項目在爭取經費時遭遇的巨大困難——主流科學界不認同,宇宙不愿為此撥款。但正如SETI項目的科學家們所說的那樣,我們堅持開展這項工作的原因非常簡單:宇宙太大了,而我們只是對其中極小的一部分進行了觀測,沒有結果并不能就此排除外星人存在的可能性,這就像我們來到海邊,舀起一勺子水,然后便斷言海洋中沒有魚一樣。

                                  除了以SETI為代表的“星際監聽”之外,我們還進行了主動出擊:向外星人發信號。其中最初的嘗試是在1974年11月16日,美國通過設在波多黎各島上,世界最強大的305米口徑阿雷西博射電望遠鏡瞄準武仙座球狀星團(M13)發出了一份無線電信號,也就是后來所稱的“阿雷西博信息”(Arecibo message)。這份信息包含大約210個字節,以2380MHz頻率,1000kW功率發出,其中包含了關于我們人類的形象,阿雷西博射電天線的外觀,以及關于我們對于DNA以及其它技術領域水平的簡略信息。所有信號均以0或1構成的二進制形式發送,因為科學家們確信,二進制的數學應當是宇宙的通用語言,一個掌握了先進科技的外星文明必然能夠理解二進制數學語言,這樣它們便應當可以解譯我們所發出的信號。

                                  除了發送無線電信號之外,我們還直接派遣飛船飛往太陽系之外,其中就包括上世紀70年代美國相繼發射的兩艘先驅者飛船(Pioneer 10, Pioneer 11)以及兩艘旅行者飛船(Voyager 1, Voyager 2)

                                  。

                                  先驅者10號飛船于1972年3月發射升空,它是第一艘穿越小行星帶的人類飛船,后來也成為第一艘突破太陽系逃逸速度的人類飛船。2003年1月23日地面與這艘飛船失去聯系,當時其距離地球大約120億公里并且正在繼續向前飛行。它的姊妹星——先驅者11號飛船于1973年4月發射升空,它是第二艘穿越小行星帶的人類飛船,并且是第一艘抵達土星開展考察的人類探測器。由于距離遙遠和電池衰竭,地面與這艘飛船之間的聯系在1995年9月30日斷絕。在卡爾?薩根的建議下,這兩艘先驅者飛船上都攜帶了著名的“先驅者銘牌”(Pioneer plaque),上面描繪有裸體的人類男女形象,太陽在宇宙中的位置,以及地球在太陽系中的位置等相關信息。

                                  而在1977年發射的兩艘旅行者飛船上,科學家們則放置了先驅者銘牌的“升級版本”——“旅行者金唱片”(Voyager Golden Record),其中包含一張采用銅鍍金材料制成的唱片,其中寫入了代表地球上各種景觀、生命多樣性以及人類文明方方面面的116幅圖片,一份名為“地球之聲”的錄音集,其中包括時任聯合國秘書長瓦爾德海姆用英語向外星人發出的問候,以及使用55種不同的語言,代表全人類向外星人發出的問候語,其中就包括中國的普通話以及廣東話,吳語方言等,另外還加入了地球上自然界和表現人類文明方方面面的各種聲音——打雷聲,刮風下雨的聲音,動物的叫聲,母親親吻孩子的聲音以及小鳥和鯨的歌聲等等。

                                  科學家們希望有朝一日,萬一它們在太空中被外星文明截獲,這些銘牌和金唱片能夠向外星人傳遞我們的信息。在我寫下這些文字的這一刻,這幾艘小小的飛船仍在朝著太陽系之外的星際空間深處飛行,與建造了它們的這顆星球和在這顆星球上繁衍的智慧文明漸行漸遠,終將消失在宇宙的無邊黑暗中。

                                  我們無法預料人類的文明還能延續多長的時間,但我們可以確定的是:即便在人類文明早已消亡的很久之后,這幾艘小小的飛船,攜帶著關于那個遙遠的,曾經存在過的人類文明社會的點滴信息,仍將繼續漂浮在空曠的宇宙中,靜靜等待著有一天被另外一個智慧文明社會截獲。孜孜不倦的探尋之后,我們終于可以對我們的太空鄰居說:你好,很高興遇見你。

                                  “科普中國”是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

                                  本文由科普中國移動端出品,轉載請注明出處。

                                作者:admin 來源:網絡
                                 

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