文/陳根

人類文明的進(jìn)化史逃不開(kāi)外星文明這一遙遠(yuǎn)又真實(shí)的命題。我們已經(jīng)知道，在銀河系中，有著一至兩千億顆恒星，而太陽(yáng)只是其中普普通通的一顆。在整個(gè)宇宙中，星系的數(shù)量在十億級(jí)以上，我們的銀河系也只是其中普普通通的一個(gè)。

事實(shí)上，外星文明是否存在，科學(xué)上一直是有爭(zhēng)論的。如果完全從常識(shí)出發(fā)進(jìn)行推論，外星文明存在的可能性當(dāng)然是無(wú)法排除的。在外星文明問(wèn)題上發(fā)表過(guò)大量作品的卡爾·薩根認(rèn)為，我們沒(méi)有理由自詡為空前絕后或最理想的生物，因?yàn)?/span>“在宇宙戲劇中，我們不是主角。”

在此之前，一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)是：人類既沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外星文明存在的證據(jù)，也未能提供外星文明不存在的證據(jù)。

近日，英國(guó)諾丁漢大學(xué)天體物理學(xué)教授康塞利斯（Christopher Conselice）和韋斯特比（Tom Westby）在 《天體生物學(xué)》網(wǎng)站 （2020年4月）和 《天體物理學(xué)》 （2020年6月）雜志上發(fā)表了研究論文。研究給出的最新答案是：我們所處的銀河系中至少有36個(gè)與地球相似的、活躍的、科技發(fā)達(dá)的智慧文明，或者說(shuō)外星文明，甚至是另一個(gè)地球。

不過(guò)，因?yàn)榫嚯x地球太遠(yuǎn)，我們與外星文明接觸的可能性極小，而這些外星文明是否存在或曾經(jīng)存在過(guò)，可能將成為永遠(yuǎn)無(wú)解的謎。但最終，外星文明是否存在以及地球是不是銀河系的孤獨(dú)星球，這個(gè)古老的問(wèn)題第一次有了具體的推測(cè)數(shù)字。

這個(gè)數(shù)字是怎么算出來(lái)的？

探索銀河系還有多少星球上可能存在類似地球的文明，到目前為止最主要的工具是德雷克公式：

銀河系中的高等文明數(shù)=恒星總數(shù)×恒星擁有行星系統(tǒng)的概率×行星系統(tǒng)中產(chǎn)生生命的概率×生命中產(chǎn)生智慧生命的概率×智慧生命進(jìn)入技術(shù)時(shí)代的概率×技術(shù)時(shí)代的平均持續(xù)時(shí)間÷銀河系年齡

這個(gè)公式由射電天文學(xué)家德雷克（Frank Drake）與卡爾·薩根（Carl Sagan）提出。1961年，美國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)委員會(huì)請(qǐng)德雷克主持組織的第一次搜尋地外生命的學(xué)術(shù)會(huì)議上，這一公式被作為主題來(lái)討論。

在這個(gè)公式中，銀河系年齡有一個(gè)大致確定的數(shù)值，恒星總數(shù)是一個(gè)巨大的數(shù)值，中間各項(xiàng)則非常小，相乘之后就更小。由于中間各項(xiàng)數(shù)值都是估計(jì)的，因此當(dāng)時(shí)推算的取值是在1000～100，000之間，薩根的估算則在1，000，000的量級(jí)。

只是對(duì)于宇宙的討論總是爭(zhēng)鋒相對(duì)的，也有人所得估算之值在1～1000之間。若取值為1，就“證明”了外星高等文明不存在——因?yàn)檫@個(gè)1已經(jīng)被我們地球占了。

當(dāng)然這個(gè)“證明”遠(yuǎn)不是無(wú)懈可擊的：首先，在邏輯上就有問(wèn)題。我們從小學(xué)的課堂開(kāi)始，就被告知宇宙是無(wú)限的，假如宇宙真是無(wú)限的，那么在無(wú)限的宇宙中就應(yīng)該有無(wú)限個(gè)銀河系。因此即使每個(gè)銀河系中高等文明只有1個(gè)，全宇宙的高等文明也必有無(wú)限多個(gè)。要回避這個(gè)“無(wú)限”，除非將我們銀河系中的高等文明數(shù)取作0。但是既然已經(jīng)有了地球，就無(wú)法取作0了。其次，中間各項(xiàng)數(shù)值的估計(jì)隨意性太大，很難有確切值。

更大的問(wèn)題是，公式中的“生命”僅限于地球上的生命模式，而事實(shí)上，誰(shuí)能排除生命還有其它模式（比如說(shuō)不需要陽(yáng)光、空氣和水）的可能性？而在許多科幻電影中，生命的不同模式早已經(jīng)司空見(jiàn)慣，比如影片《病毒》中的病毒，就是一種高智慧的外星生命，但是它們沒(méi)有形體。

回到公式本身，這個(gè)公式包含7個(gè)因數(shù)，根據(jù)這些因數(shù)推算出銀河系可能存在的、具有交流能力的智慧文明星球的數(shù)量，必須先確定所有的因數(shù)。

2013年，美國(guó)麻省理工大學(xué)（MIT）天體物理學(xué)家西格爾（Sara Seager）提出了她的公式，用來(lái)推算今后幾年可能發(fā)現(xiàn)多少具有可探測(cè)生命跡象的行星。這個(gè)公式的因數(shù)包括可以觀察的恒星數(shù)量，其中多少周圍有行星圍繞，其中能夠被觀察的有多少等等。

但無(wú)論是德雷克公式還是西格爾公式，都有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，就是許多因數(shù)的數(shù)值無(wú)法確定，以至于沒(méi)有多少量化計(jì)算的價(jià)值。這也是這兩個(gè)看起來(lái)十分理想的公式卻無(wú)法產(chǎn)生實(shí)際意義的運(yùn)算結(jié)果的原因。

盡管如此，《大問(wèn)題：宇宙》（The Big Questions:The Universe）一書作者克拉克（Stuart Clark）在書中指出，德雷克的公式最主要的用途是提供了一種思路，一個(gè)框架。這就為后來(lái)研究的假設(shè)提供了一個(gè)框架的基礎(chǔ)。

為什么會(huì)是36個(gè)？

諾丁漢大學(xué)天體物理學(xué)家康塞利斯和韋斯特比在德雷克公式的基礎(chǔ)上提出了新的思路，或者說(shuō)用新的因數(shù)和假設(shè)前提調(diào)整了公式，得出的結(jié)論比“0-10億之間”那種無(wú)意義的跨度更具體。

太陽(yáng)是恒星，圍繞恒星周轉(zhuǎn)的行星，比如地球，在一定的條件下可以形成生命。他們的運(yùn)算基于一組假設(shè)：假設(shè)銀河系其他類似地球的星球上，智慧生命的形成和進(jìn)化跟地球文明一樣。那么行星誕生幾十億年后自然而然就會(huì)出現(xiàn)生命，然后不斷進(jìn)化。

根據(jù)天體生物學(xué)哥白尼原則，在必要條件都具備的情況下，一切都可能發(fā)生，包括從化學(xué)反應(yīng)到星球形成。

假設(shè)智慧生命的形成有科學(xué)規(guī)律，而不是隨意、隨機(jī)、無(wú)規(guī)律，那么根據(jù)康塞利斯團(tuán)隊(duì)的計(jì)算，得出的結(jié)果是“至少36”，即銀河系可能存在至少36個(gè)與地球文明類似的活躍的、具有交流能力的外星文明。

這個(gè)運(yùn)算過(guò)程用到了天體生物學(xué)的哥白尼極限概念（Astrobiological Copernican Limits）。被稱為天體生物學(xué)的哥白尼極限分強(qiáng)極限和弱極限。強(qiáng)極限包括一系列十分嚴(yán)格的限定條件，根據(jù)強(qiáng)極限假設(shè)，銀河系中類地球行星形成后45億到55億年之間出現(xiàn)生命，過(guò)程參照地球。據(jù)此算出銀河系目前可能具備交流技能的智慧文明星球的數(shù)量大約在4到211個(gè)，其中可能性最大的數(shù)值是36。

康塞利斯指出，這是保守估計(jì)。因?yàn)樗麄兊挠?jì)算中還有一個(gè)設(shè)定值，那就是地球文明開(kāi)始向宇宙發(fā)出電波信號(hào)的時(shí)間，迄今為止大約100年。因?yàn)橥庑俏拿骶嚯x地球至少1.7萬(wàn)光年，地球人與外星人一對(duì)一接觸、交流的情形最早也得再等6120年才可能出現(xiàn)，如果地球文明能延續(xù)到那一天的話。

不過(guò)，他們?cè)谡撐闹兄赋觯?/span>“對(duì)外星智慧文明的搜尋不僅揭示了生命形式的存在，也為我們自己的文明將持續(xù)多久提供了線索。即使我們一無(wú)所獲，我們也在探尋自己的未來(lái)和命運(yùn)。”

弱極限是指一顆行星形成后至少經(jīng)過(guò)50億年才可能出現(xiàn)智慧生命，比如地球智慧生命出現(xiàn)的時(shí)間最多是50億年前，或者是那之后的任何一段時(shí)間。

在較寬松的哥白尼理論弱極限假設(shè)下，康塞利斯團(tuán)隊(duì)推算出銀河系目前至少有928個(gè)外星智慧文明。這意味著，在更近的距離內(nèi)有更多的文明存在，探測(cè)一次需要大約700年。

從時(shí)空穿梭到平行宇宙

事實(shí)上，關(guān)于外星文明的話題，總是直接和時(shí)空旅行聯(lián)系在一起的。因?yàn)橛萌祟惸壳八軗碛械暮叫兴俣?，進(jìn)行恒星際航行是不可能的。所以那些想象中的外星來(lái)客，通?？偸潜徽J(rèn)為已經(jīng)擁有時(shí)空旅行的能力。

相對(duì)論表明，一個(gè)人如果高速運(yùn)動(dòng)著，時(shí)間對(duì)他來(lái)說(shuō)就會(huì)變慢；如果他的運(yùn)動(dòng)速度趨近于光速，時(shí)間對(duì)他來(lái)說(shuō)就會(huì)趨近于停滯——以光速運(yùn)行就可以永生。那么再進(jìn)一步，如果運(yùn)動(dòng)的速度超過(guò)光速（盡管相對(duì)論假定這是不可能的），會(huì)發(fā)生什么情況？推理表明，時(shí)間就會(huì)倒轉(zhuǎn)，人就能夠回到過(guò)去，即諸多科幻片里的時(shí)間機(jī)器。當(dāng)然這只是從理論上來(lái)說(shuō)，因?yàn)槭聦?shí)上，人類至今所能做到的最快的旅行，其速度也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的，更別說(shuō)超光速旅行了。

基于超光速旅行衍生出了“蟲(chóng)洞”概念?！跋x(chóng)洞”（wormhole）作為一個(gè)天體物理學(xué)中的術(shù)語(yǔ)，原是出于比喻。在天體物理學(xué)中，“蟲(chóng)洞”的意思，按照史蒂芬·霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史》（A Brief History of Time）中的通俗解釋是這樣的：“蟲(chóng)洞就是一個(gè)時(shí)空細(xì)管，它能把幾乎平坦的相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域連接起來(lái)。……因此，蟲(chóng)洞正和其他可能的超光速旅行方式一樣，允許人們往過(guò)去旅行。”說(shuō)得更直白一點(diǎn)，蟲(chóng)洞可以讓人從一個(gè)世界（時(shí)空）到達(dá)另一個(gè)世界。

在現(xiàn)今的科學(xué)理論框架中，最著名的是愛(ài)因斯坦于1917年發(fā)表的引力場(chǎng)方程。這個(gè)方程式的左邊表達(dá)的是時(shí)空的彎曲情況，而右邊則表達(dá)的是物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)。即物質(zhì)告訴時(shí)空怎么彎曲，時(shí)空告訴物質(zhì)怎么運(yùn)動(dòng)。通過(guò)求解這個(gè)方程，許多令人驚異的景象開(kāi)始展現(xiàn)出來(lái)。

今天在科幻作品中常見(jiàn)的“黑洞”、“鏡像宇宙”等觀念，都是求解愛(ài)因斯坦引力場(chǎng)方程帶來(lái)的結(jié)果。而“愛(ài)因斯坦一羅森橋”則是通往鏡像宇宙的通道。最初，愛(ài)因斯坦和羅森認(rèn)為這個(gè)通道是不可能通過(guò)的（一切物質(zhì)都將在這個(gè)通道中被壓碎），然而1963年克爾（Roy Kerr）得出一個(gè)解，表明有可能存在著可以通過(guò)的愛(ài)因斯坦一羅森橋，這時(shí)它就變成一個(gè)“蟲(chóng)洞”——通往另一宇宙的通道。

與這種景象相對(duì)應(yīng)，并且能夠從理論上解決時(shí)空旅行對(duì)因果律可能造成的挑戰(zhàn)的，是所謂的“多世界”（“平行宇宙”，parallel universes）理論。這一理論認(rèn)為，在回到過(guò)去的時(shí)間旅行中，有可能產(chǎn)生新的平行的世界。這種具有無(wú)限可能性的“多世界”景象，對(duì)人類來(lái)說(shuō)或許是一種希望——因?yàn)檫@樣的話選擇一個(gè)怎樣的未來(lái)世界就可以取決于人類自己（影片《回到未來(lái)》中博士對(duì)馬丁說(shuō)“未來(lái)是不確定的”就是此意）。

我們應(yīng)該擁抱外星文明嗎？

人類對(duì)時(shí)空穿梭和對(duì)平行宇宙的好奇推動(dòng)著對(duì)外星文明的探索。但實(shí)際上，對(duì)外星文明的探索是學(xué)界長(zhǎng)久爭(zhēng)論的問(wèn)題——我們是否應(yīng)該探索外星文明？我們是否應(yīng)該擁抱外星文明？

主張與外星文明接觸的科學(xué)界人士，從20世紀(jì)6O年代開(kāi)始，推動(dòng)了一系列SETI（以無(wú)線電搜尋地外文明信息）計(jì)劃和METI（主動(dòng)向外星發(fā)送地球文明信息）計(jì)劃。這樣做的主要理由，是他們幻想地球人類可以通過(guò)與外星文明的接觸和交往而獲得更快的科技進(jìn)步。很多年來(lái)，在科學(xué)主義的話語(yǔ)體系中，中國(guó)公眾只接觸到這種觀點(diǎn)。

而反對(duì)與外星文明交往的觀點(diǎn)，則更為理智冷靜，更為深思熟慮，也更以人為本，半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)西方學(xué)者在這方面做過(guò)大量的分析和思考。比如以寫科幻作品著稱的科學(xué)家布林（D．Brin）提出猜測(cè)說(shuō)，人類之所以未能發(fā)現(xiàn)任何地外文明的蹤跡，是因?yàn)橛幸环N目前還不為人類所知的危險(xiǎn)，讓所有其他外星文明都保持沉默——這被稱為“大沉默”。在此情形下，人類向外太空發(fā)送信息，暴露自己在太空中的位置，就很有可能招致那些侵略性文明的攻擊。

對(duì)地外文明的探索，表面上看是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，但本質(zhì)上卻不是科學(xué)問(wèn)題，而是人類自己的選擇問(wèn)題。我們以前的思維習(xí)慣，是只關(guān)注探索過(guò)程中的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，而把根本問(wèn)題（要不要探索）忽略不管。

但無(wú)論爭(zhēng)議如何，現(xiàn)下關(guān)于地外文明的探索已經(jīng)成了學(xué)界的一個(gè)重要研究方向。當(dāng)我們從宇宙的幻想回歸現(xiàn)實(shí)時(shí)，我們起碼能再次認(rèn)識(shí)到宇宙的廣袤和浩瀚，這或許能從另一個(gè)角度讓我們更加敬畏生命與永恒。