尋找宇宙漂流瓶
碧聲
于是它就想起了自己的幸福時(shí)光,想起它在樹林里倒出紅酒,想起它帶著一個(gè)秘密、一個(gè)音信、一個(gè)別離的嘆息在海上漂流。
——安徒生《瓶頸》 在宇宙其它星球上是否存在生命,特別是智能生命?人類是否有機(jī)會(huì)地外文明取得溝通?問(wèn)題的答案在空間和時(shí)間上都離我們極其遙遠(yuǎn),似乎與日常生活不發(fā)生任何關(guān)系,但在某種意義上又事關(guān)重大。地球于銀河系只是滄海一粟,銀河系又只是百億光年宇宙某角落里的一粒微塵,這樣廣大的空間里難道只有我們?cè)谟^察、思考、探尋外部世界的規(guī)律、為那致命的孤獨(dú)感到痛苦嗎?是否有其它智能生物發(fā)出的信號(hào)——一束電磁波,或者一個(gè)宇宙的漂流瓶——已經(jīng)到達(dá)我們身邊,而我們尚未知曉?
漂流瓶 |
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傳聞與現(xiàn)實(shí) 迄今并沒有任何證據(jù)表明那些飛碟和外星人光顧地球的傳聞是真的。電影《E.T.》和《星球大戰(zhàn)》都很好看,但回到現(xiàn)實(shí)中來(lái),不以證據(jù)為基礎(chǔ),便不能稱為嚴(yán)肅的討論。人類是很奇怪的動(dòng)物,一面有著永不熄滅的探索新世界的熱情,一面又有著對(duì)陌生事物的恐懼與本能敵意。外星人綁架人類的謠言,和飛碟攻擊地球的電影,都是后一種心理的表現(xiàn)。
然而,一個(gè)文明若已發(fā)達(dá)到可以進(jìn)行穿越許多光年的星際旅行,擾亂或消滅我們這個(gè)小小的文明,于他們實(shí)在沒有任何意義。就像天文學(xué)家卡爾·薩根在他的科幻電影《接觸》里說(shuō)的,我們難道會(huì)派出大軍到非洲某個(gè)角落的一座螞蟻山上去消滅幾個(gè)細(xì)菌嗎?星際文明的接觸,與歐洲殖民者和美洲土著的接觸,并不是可以類比的事。
要尋找外星鄰居,先需要確定他們有存在的可能。假如認(rèn)定人類是唯一的神的唯一子民,那就沒有談?wù)摰赝馕拿鞯谋匾?。生命的出現(xiàn)是一個(gè)奇跡,智能生命是奇跡中的奇跡,有人認(rèn)為,誕育文明所需的條件太多、過(guò)程中偶然性太強(qiáng),因此地外文明存在的可能性極低。也有人認(rèn)為,宇宙如此龐大,其中的星體如恒河沙數(shù),智能生命產(chǎn)生的機(jī)會(huì)應(yīng)該很多。
“喂,有人在嗎” 邏輯推理過(guò)程都是一樣的,估算的結(jié)果取決于具體條件。譬如你要在這星球上的60億人中找一個(gè)朋友,不外乎性別、年齡、國(guó)籍、性格、興趣愛好、教育水平等一個(gè)個(gè)條件套上去篩選。最后究竟有多少人合你心意,要看你的條件苛刻程度如何。
千億的星辰,HCG87星系群 |
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銀河系里有數(shù)以千億的恒星,其中可能存在多少個(gè)文明?這要看下述問(wèn)題的答案:所有恒星中帶有行星系的恒星占多大比例?一個(gè)行星系里多少行星有生物圈?多少生物圈真正適合生命誕生?生命發(fā)展出智能的可能性多大?智能生命有多大比例嘗試與其它星球溝通?文明的平均壽命有多長(zhǎng)?
有些問(wèn)題可以靠天文觀測(cè)來(lái)獲得更為準(zhǔn)確的答案。比如在恒星總數(shù)方面,銀河系中仍不斷有新恒星誕生,更廣泛細(xì)致的觀察可以更好地判斷恒星形成的速率。行星本身不發(fā)光,因此太陽(yáng)系外行星很難觀測(cè),但科學(xué)家仍通過(guò)引力等線索尋找它們,到2004年9月已發(fā)現(xiàn)了130多顆,年初還首次在太陽(yáng)系外行星上發(fā)現(xiàn)了氧和碳元素。近幾年人們不停地往火星發(fā)射探測(cè)器,去尋找水和生命曾經(jīng)存在的痕跡,盡管已經(jīng)可以判定火星上沒有智能生命,這也可算是從另一角度幫助尋找地外文明,因?yàn)樗鼘⑹谷烁玫毓烙?jì)宇宙中生命發(fā)生的可能性。
還有些因素暫時(shí)只能估計(jì)。有了最原始的生物之后,發(fā)展出智能生命的可能性有多大?與地質(zhì)史相比,人類作為“智人”的歷史異常短暫、偶然因素太多,僅憑這個(gè)特例實(shí)在很難揣測(cè)。文明能生存多久的問(wèn)題也類似。我們經(jīng)過(guò)了幾十億年的進(jìn)化才登場(chǎng),非常聰明但并不富有智慧,世界依然混亂,核戰(zhàn)爭(zhēng)的利劍仍橫在頭上。外星人會(huì)如何呢?如果我們能夠免于自我毀滅,便可對(duì)地外文明的數(shù)量更樂觀一點(diǎn)。
某些地外生命的熱情支持者推算出,銀河系里或許有幾十萬(wàn)個(gè)甚至更多文明存在。而宇宙中有數(shù)以千億的星系,星際空間應(yīng)該充滿了“喂,有人在嗎”的嗡嗡聲才對(duì)。
科學(xué):宇宙語(yǔ) 在商博良讀懂羅塞塔碑之前,歐洲人完全不認(rèn)得那些漂亮的古埃及象形文字,所有對(duì)它們的“翻譯”都是無(wú)根據(jù)的胡言亂語(yǔ)。如果不是公元前196年的一些埃及僧侶決定同時(shí)用三種文字在一塊黑色玄武巖上寫一封對(duì)國(guó)王的感謝信,而這三種文字中恰好有一種是后世歐洲人仍然認(rèn)識(shí)的希臘文,很難想象古埃及文化的大門會(huì)敞開。
在同一星球上、僅僅是相隔了幾千年,語(yǔ)言障礙就如此之大,與遙遠(yuǎn)星球上未知形態(tài)的生命交流,難度可想而知。希臘語(yǔ)是商博良的鑰匙,而科學(xué)是星際通信的鑰匙,在宇宙中再?zèng)]有一種語(yǔ)言比科學(xué)語(yǔ)言更普適,因?yàn)樗淼氖瞧者m的自然規(guī)律。藝術(shù)或許也有超越語(yǔ)言的共通性,但它無(wú)法作為準(zhǔn)確交流的基礎(chǔ)。
在無(wú)線電通信和航天事業(yè)尚未誕生時(shí),有人曾提議在地球上整齊地種上大片森林,拼出畢達(dá)哥拉斯定理/勾股定理的證明圖,希望火星人能看到它。電影《接觸》的主角醒悟到她收到了外星文明的信號(hào),是因?yàn)槟敲}沖次數(shù)所表達(dá)的是1到100之間的所有素?cái)?shù),這樣的信號(hào)絕非自然事件可以產(chǎn)生——科學(xué)上非常合理的判據(jù),不愧是科學(xué)家寫的劇本。目前的地外文明搜尋計(jì)劃SETI正在氫原子譜線頻率附近搜索信息,因?yàn)槿藗冇邢喈?dāng)?shù)男判恼J(rèn)為,地外智慧生命明白氫是宇宙中最豐富的元素。
先驅(qū)者10號(hào)所帶的地球名片 |
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人類派出的“先驅(qū)者”和“旅行者”飛船所攜帶的地球名片上,描繪著太陽(yáng)及其行星的位置、氫原子的躍遷等。旅行者1號(hào)帶的唱片上還錄有許多信息,其中的圖片可能較易欣賞,《魔笛》和《高山流水》也或者能找到外星知音,那55種地球語(yǔ)言的問(wèn)候會(huì)引起怎樣的猜想就不得而知了。
電話與漂流瓶 電話和電子郵件泛濫之后,人們恐怕就很少用紙筆寫信了。在這個(gè)小小的地球上,要馬上把信息發(fā)送出去,電磁波的優(yōu)勢(shì)比實(shí)物大得多。星際旅行似乎也如此:離我們最近的恒星——半人馬α也在幾光年之外,向它發(fā)射一個(gè)小型載人飛船要花3億億美元以上,地球作不起這樣昂貴的友好訪問(wèn)。無(wú)人探測(cè)器相對(duì)較為省錢,但花費(fèi)仍然很大。如果外星人在空間穿越技術(shù)上沒有取得飛躍,他們想必也會(huì)面臨類似的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題吧。
出于這種分析,幾十年來(lái)人類尋找地外文明的努力重點(diǎn),都是用射電望遠(yuǎn)鏡搜索外層空間傳來(lái)的電磁波,分析其中是否有智能的痕跡。世界最大的射電望遠(yuǎn)鏡——設(shè)于波多黎各的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡正在為此工作。科學(xué)家還利用了全世界外星人愛好者的熱情,通過(guò)分布式計(jì)算技術(shù),免費(fèi)使用幾百萬(wàn)臺(tái)個(gè)人電腦來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。搜索的區(qū)域主要在“水坑”中,即電磁波譜上氫原子頻率與羥基(一個(gè)氫原子加一個(gè)氧原子)分子頻率的中間地帶。如前所述,氫是宇宙中最豐富的元素,而羥基與氫結(jié)合能形成水,如果某種智慧生命與我們一樣以水為生命之源,那么他們要發(fā)射信號(hào)尋找同類的話,簡(jiǎn)直一定會(huì)是在這個(gè)水坑里。
阿雷西博望遠(yuǎn)鏡俯視圖 |
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但親筆書信和實(shí)物包裹有時(shí)比電磁波更有效——比如前者更能傳達(dá)深厚情意——對(duì)單向的星際通信而言,前者更加經(jīng)濟(jì)。美國(guó)科學(xué)家Christopher Rose和Gregory Wright最近首次為這種觀點(diǎn)提出了量化分析的依據(jù),他們?cè)?月2號(hào)的英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表了有關(guān)論文。計(jì)算過(guò)程比較復(fù)雜,結(jié)果大致是,是實(shí)物能夠儲(chǔ)存大量的信息,如果不要求“快遞”,扔出一個(gè)實(shí)在的“宇宙漂流瓶”傳送大量信息,發(fā)送單位信息所耗費(fèi)的成本比發(fā)送電磁波更低。因此地外智能生物更可能采取這種方式與我們交流?!?#8220;快遞”很多時(shí)候確實(shí)意義不大,電磁波走幾萬(wàn)年,與漂流瓶走幾千萬(wàn)幾億年,于人類的壽命而言,實(shí)在沒有質(zhì)的區(qū)別。
旅行者1號(hào)帶的金唱片 |
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實(shí)物在長(zhǎng)距離、大信息量上有優(yōu)勢(shì)的一個(gè)原因是,電磁波在傳播過(guò)程中會(huì)被“稀釋”和“消耗”。手電筒發(fā)出的光束起初很細(xì)很亮,照到遠(yuǎn)處就粗而暗淡了。當(dāng)然手電筒照的范圍大一點(diǎn)是實(shí)用的,但即使努力把電磁波的集中性做得非常之好(比如人類能使激光束從地球照到月亮上也只擴(kuò)大成一個(gè)小小光斑),也架不住星際距離太遠(yuǎn)了。即使能到達(dá)目的地,絕大部分能量也已浪費(fèi)掉,變得極其微弱。漂流瓶就沒有稀釋的問(wèn)題,只需朝正確方向不斷前進(jìn)。當(dāng)然在較短距離上發(fā)射較少信息時(shí)電磁波仍然更好,因?yàn)榘l(fā)射飛船有一個(gè)基礎(chǔ)成本。即使只送1毫克的東西,聯(lián)邦快遞(FEDEX)還是會(huì)按100克跟你收錢的!
星際考古 地球上的書面和電子信息大概有100億億字節(jié)。Rose和Wright計(jì)算說(shuō),利用掃描隧道顯微鏡技術(shù),可以把這些信息刻在僅僅1克物質(zhì)里。但為了這張珍貴“字條”,我們的“瓶子”可能重達(dá)10噸,因?yàn)樗仨毐Wo(hù)“字條”免受宇宙射線損壞,要攜帶足夠的燃料、能加速到光速的千分之一,在到達(dá)目的地時(shí)還能夠減速。即使如此,對(duì)于100億億字節(jié)來(lái)說(shuō),還是蠻劃算的。不過(guò)這種計(jì)算也受到各種批評(píng)。“有效”和“劃算”的標(biāo)準(zhǔn)是什么?我們連地球上的經(jīng)濟(jì)運(yùn)作方式還沒有搞清楚,別說(shuō)外星球上啦。但是,在力所能及的情況下,多嘗試一種途徑,可以增加成功的機(jī)會(huì)。
旅行者1號(hào),點(diǎn)擊圖片放大 |
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先驅(qū)者10號(hào)和11號(hào)、旅行者1號(hào)和2號(hào)飛船正在太陽(yáng)系邊緣向外飛去,它們是人類在茫茫時(shí)空中投下的漂流瓶(此前它們對(duì)木星、土星等太陽(yáng)系行星進(jìn)行了科學(xué)考察,一個(gè)漂流瓶也可能曾裝滿紅酒?。?。旅行者上的金唱片據(jù)說(shuō)可以保存10億年,設(shè)計(jì)者之一安·德魯彥說(shuō)它們是文化的諾亞方舟。雙向的星際交流很難期待,我們現(xiàn)在只能用這種方式把信息單向地傳達(dá)出去,向遙遠(yuǎn)的、或許是很久以后的智能生命說(shuō)“有人在嗎?我們存在過(guò)。”而并不指望收到回答?;蛟S外星文明也在這樣做吧,我們是不是該試著尋找這樣的宇宙漂流瓶呢?
《2001太空奧德賽》的神秘黑石 |
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也許已經(jīng)有一個(gè)這樣的漂流瓶來(lái)到我們身邊,它由某個(gè)非常先進(jìn)的地外文明送出——也許這個(gè)文明在漫長(zhǎng)歲月里已經(jīng)毀滅——正在繞著太陽(yáng)或某顆行星旋轉(zhuǎn),或者在某行星、衛(wèi)星或小行星上不為人知的角落里靜靜地等待。這讓我們想起《2001太空奧德賽》里,人類在月球上發(fā)現(xiàn)了一塊長(zhǎng)方形的神秘黑石。我們必須警醒,星際考古學(xué)家也許會(huì)在地球附近發(fā)現(xiàn)這樣的東西。