寻找宇宙漂流瓶

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  在宇宙其他星球上是否存在生命,特别是智能生命?人类是否有机会与地外文明取得联系?问题的答案在空间和时间上都离我们极其遥远。地球于银河系只是沧海一粟,银河系又只是百亿光年宇宙某角落里的一粒微尘,在这样广大的空间里难道只有我们在观察、思考、探寻外部世界的规律,为那致命的孤独感到痛苦吗?是否有其他生命体发出的信号——一束电磁波,或者一个宇宙漂流瓶——已经到达我们身边,而我们尚未知晓?
  
  传闻与现实
  迄今并没有任何证据表明那些飞碟和外星人光顾地球的传闻是真的。电影《E.T.》和《星球大战》都很好看,但回到现实中来,没有证据做基础,便不能称其为严肃的讨论。人类是很奇怪的动物,一面有着永不熄灭的探索新世界的热情,一面又有着对陌生事物的恐惧与本能敌意。外星人绑架人类的谣言和飞碟攻击地球的电影,都是后一种心理的表现。
  然而,一个文明若已发达到可以进行穿越许多光年的星际旅行,扰乱或消灭我们这个小小的文明于它们实在没有任何意义。就像天文学家卡尔·萨根在他的科幻电影《接触》里说的,我们难道会派出大军到非洲某个角落的一座蚂蚁山上去消灭几个细菌吗?星际文明的接触与欧洲殖民者和美洲土著的接触,并不是可以类比的事。 要寻找外星邻居,先需要确定它们有存在的可能。假如认定人类是唯一的神的唯一子民,那就没有谈论地外文明的必要了。有人认为孕育文明所需的条件太多,过程中偶然性太强,因此地外文明存在的可能性极低;也有人认为,宇宙如此庞大,其中的星体如恒河沙数,智能生命产生的机会应该很多。
  
  “喂,有人在吗”
  
  逻辑推理过程都是一样的,估算的结果取决于具体条件。银河系里有数千亿颗恒星,其中可能存在多少个文明?这要看下述问题的答案:所有恒星中拥有行星系的恒星占多大比例?一个行星系里有多少行星有生物圈?多少生物圈真正适合生命诞生?生命发展出智能的可能性多大?智能生命中有多大比例尝试与其他星球沟通?文明的平均寿命有多长?
  有些问题可以靠天文观测来获得更为准确的答案。比如在恒星总数方面,银河系中仍不断有新恒星诞生,更广泛细致的观察有助于更好地判断恒星形成的速率。行星本身不发光,因此太阳系外行星很难观测,但科学家仍通过引力等线索寻找它们,到2004年9月已发现了130余颗,并在太阳系外行星上发现了氧和碳元素。近几年人们不停地往火星发射探测器,去寻找水和生命曾经存在的痕迹。尽管已能判定火星上没有智能生命,但这些探索将帮助人类更好地估计宇宙中生命发生的可能性。
  还有些问题暂时只能估计。有了最原始的生物之后,发展出智能生命的可能性有多大?与地质史相比,人类作为智人的历史异常短暂,偶然因素太多,仅凭这个特例实在很难揣测。文明能生存多久的问题也类似。我们经过了几十亿年的进化才登场,聪明但并不富有智慧,世界依然混乱,核战争的利剑仍悬在头上。如果我们能免于自我毁灭,便可对地外文明的数量估算得乐观一点。
  某些地外生命的热情支持者推算出,银河系里或许有几十万个甚至更多文明存在。而宇宙中有数千亿个星系,星际空间应该充满了“喂,有人在吗”的嗡嗡声才对。
  
  科学:宇宙语
  
  在商博良读懂罗塞塔碑之前,欧洲人完全不认得那些漂亮的古埃及象形文字,所有对它们的“翻译”都是无根据的胡言乱语。如果不是公元前196年的一些埃及僧侣决定同时用三种文字在一块黑色玄武岩上写一封对国王的感谢信,而这三种文字中恰好有一种是后世欧洲人仍然认识的希腊文,很难想象古埃及文化的大门会敞开。
  在同一星球上仅仅相隔了几千年语言障碍就如此之大,与遥远星球上未知形态的生命交流,其难度可想而知。希腊文是商博良的钥匙,而科学是星际通信的钥匙,在宇宙中再没有一种语言比科学语言更普适。电影《接触》的主角醒悟到她收到了外星文明的信号,是因为那脉冲次数所表达的是1-100的所有素数,这样的信号绝非自然事件可以产生——科学上非常合理的证据,不愧是科学家写的剧本。目前的地外文明搜寻计划(SETI)正在氢原子谱线频率附近搜索信息,是因为人们有相当的信心认为地外智慧生命明白氢是宇宙中最丰富的元素。
  人类派出的“先驱者”和“旅行者”飞船携带的地球名片上,描绘着太阳及其行星的位置、氢原子的跃迁等。“旅行者1”号带的唱片上还刻有许多信息,其中的图片可能较易欣赏,《魔笛》和《高山流水》或许也能找到外星知音,但那55种地球语言的问候会引起怎样的猜想就不得而知了。
  
  电话与漂流瓶
  
  电话和电子邮件泛滥之后,人们恐怕就很少用纸笔写信了。在这个小小的地球上,要马上把信息发送出去,电磁波的优势比实物大得多。星际旅行似乎也如此:离我们最近的恒星——半人马座α星也在几光年之外,向它发射一艘小型载人飞船要花3亿亿美元以上。地球做不起这样昂贵的友好访问。如果外星人在空间穿越技术上没有取得飞跃,它们想必也会面临类似的问题吧。
  出于这种分析,几十年来人类寻找地外文明的重点都是用射电望远镜搜索外层空间传来的电磁波,并分析其中是否有智能的痕迹。世界最大的射电望远镜——设于波多黎各的阿雷西博望远镜正在为此工作。科学家还利用了全世界外星人爱好者的热情,通过分布式计算技术免费使用几百万台个人电脑进行运算。搜索的区域主要在“水坑”中,即电磁波谱上氢原子频率与羟基分子频率的中间地带。氢是宇宙中最丰富的元素,而羟基与氢结合能形成水,如果某种智慧生命与我们一样以水为生命之源,那么它们要发射信号寻找同类的话,简直一定会是在这个“水坑”里。
  但亲笔书信和实物包裹有时比电磁波更有效,比如前者更能传达深厚情意,但对单向的星际通信而言,前者更加经济。美国科学家克里斯托弗·罗斯和格里高利·赖特为这种观点提出了量化分析的依据。他们通过复杂计算得出的结果大致是:实物能够储存大量的信息,如果不要求“快递”,扔出一个实在的宇宙漂流瓶传送大量信息,发送单位信息所耗费的成本比发送电磁波更低,因此地外智能生物更可能采取这种方式与我们交流。而“快递”在很多时候确实意义不大,电磁波走几万年与漂流瓶走几千万几亿年,于人类的寿命而言实在没有质的区别。
  实物在长距离、大信息量上有优势的一个原因是,电磁波在传播过程中会被“稀释”和“消耗”。手电筒发出的光束起初很细很亮,照到远处就粗而暗淡了,当然手电筒照的范围大一点是实用的。但即使努力把电磁波的集中性做得非常好(比如人类能使激光束从地球照到月亮上也只扩大成一个小小光斑),也架不住星际距离太远了。即使能到达目的地,绝大部分能量也已浪费掉,变得极其微弱。漂流瓶就不存在“稀释”的问题,只需要朝正确方向不断前进。当然在较短距离上发射较少信息时电磁波仍然更好,因为发射飞船有一个基础成本。即使只送1毫克的东西,联邦快递还是会按100克跟你收钱的!
  地球上的书面和电子信息大概有100亿亿字节。罗斯和赖特计算说,利用扫描隧道显微镜技术可以把这些信息刻在仅仅1克物质里。但为了这张珍贵的“字条”,我们的“瓶子”可能重达10吨,因为它必须保护“字条”免受宇宙射线的损坏,还要携带足够的燃料。即使如此,对于100亿亿字节来说还是很划算的。不过这种计算方法也受到各种批评。“有效”和“划算”的标准是什么?我们连地球上的经济运作方式还没有搞清楚,更别说外星球上啦。但是,在力所能及的情况下多尝试一种途径,可以增加成功的机会。
  “先驱者10”号和“先驱者11”号、“旅行者1”号和“旅行者2”号飞船正在太阳系边缘向外飞去,它们是人类在茫茫时空中投下的漂流瓶。(此前它们对木星、土星等太阳系行星进行了科学考察,一个漂流瓶也可能曾装满红酒!)“旅行者1”号上的金唱片据说可以保存10亿年,设计者之一安·德鲁彦说它们是文化的诺亚方舟。双向的星际交流很难期待,我们现在只能用这种方式把信息单向地传达出去,向遥远的、或许是很久以后的智能生命说“有人在吗?我们存在过”,而并不指望收到回答。或许外星文明也在这样做吧,我们是不是该试着寻找这样的宇宙漂流瓶呢?
  也许已经这样一个漂流瓶来到我们身边,它由某个非常先进的地外文明送出——也许这个文明在漫长岁月里已经毁灭——正在绕着太阳或某颗行星旋转,或者在某颗行星、卫星或小行星上不为人知的角落里静静地等待。这让我们想起《2001太空奥德赛》里,人类在月球上发现了一块长方形的神秘黑石。我们必须警醒,星际考古学家也许会在地球附近发现这样的东西。
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