資料來源：北京新浪網

2004年5月31日

關於外星球生命的問題，幾個世紀以來經歷過好幾個階段：糊里糊 涂的推測，無拘無束的猜想，墨守成規的保守觀念和毫無想像力的 漠不關心，最後，才算成熟。目前已到達釆用嚴謹的科學技術方法 來進行研究的實際階段。這項工作在科學上已經受到尊重，其重要 意義也為人們廣泛了解。外星球生命的想法，已經到達該實際研究 的時候了。 ──卡爾﹒薩根(美) 銀河系中有著一至兩千億顆恆星，太陽只是其中普普通通的一顆。 在整個宇宙中，星系的數量在十億以上，銀河系只是其中普普通通 的一個。想想上面這兩個數字吧，難道其中不會產生幾個比我們更 高級的文明？外星高等文明是否存在，科學上一直是有爭論的。 UFO：外星文明的使者？ 如果完全從常識出發來推論，外星高等文明存在的可能性當然是無 法排除的。在外星文明問題上發表過大量作品的卡爾﹒薩根認為： “我們沒有理由自詡為空前絕後或最理想的生物。”但是迄今為止 ，一個簡單的事實是：人類既沒有發現外星高等文明存在的證據， 也未能提供外星高等文明不存在的證據。因此所有那些被認為是外 星高等文明降臨地球的現象，都是現今的科學無法解釋的。在民間 有著大量熱心參與者的UFO探索，則經常被嚴肅的科學家嗤之以鼻 ，因為這些探索者往往堅信他們所見到的UFO是外星文明使者的飛 船，而科學家卻認為他們拿不出任何確切的證據。 現今的科學經常是傲慢的。如果世間有現今科學不能解釋的現象， 而人們又樂意談論這些現象，就會被視為對科學權威的冒犯。在外 星高等文明是否存在這個問題上，回擊這種冒犯的策略通常有兩種 ：一是試圖“證明”外星文明不可能存在﹔二是宣布對外星高等文 明的討論屬於“偽科學”之列。 德雷克公式及其估算值 討論外星高等文明是否可能存在，數量可能有多少，可以用到一個 “德雷克公式”：銀河系中的高等文明數＝恆星總數×恆星擁有行 星系統的概率×行星系統中產生生命的概率×生命中產生智慧生命 的概率×智慧生命進入技術時代的概率×技術時代的平均持續時間 ÷銀河系年齡。 這個公式由射電天文學家德雷克與卡爾﹒薩根提出，在1961年美國 科學院空間科學委員會請德里克主持組織的第一次搜尋地外生命的 學術會議上，被作為主題來討論。在這個公式中，銀河系年齡有一 個大致確定的數值，恆星總數是一個巨大的數值，中間各項則非常 小，相乘之後就更小，由於中間各項數值都是估計的，因此當時推 算的結果是取值在1000∼100，000之間。但是，據說也有人所得估 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──因為這個“1”已經被我們地球占了。當然這個“證明” 遠不是無懈可擊的： 首先，在邏輯上就有問題：我們從小學的課堂開始，就被告知宇宙 是無限的，假如宇宙真是無限的，那麼在無限的宇宙中就應該有無 限個銀河系，因此即使每個銀河系中高等文明只有1個，全宇宙的 高等文明也必有無限多個。要回避這個“無限”，除非將我們銀河 系中的高等文明數取作0，但是既然已經有了地球，就無法取作0了 。其次，中間各項數值的估計隨意性太大，很難有確切值。更大的 問題是，公式中的“生命”僅限於地球上的生命模式，而事實上， 誰能排除生命還有其它模式(比如說不需要陽光、空氣和水)的可能 性？而在幻想電影中，生命的不同模式早已經司空見慣，比如影片 《病毒》中的病毒，就是一種高智慧的外星生命，但是它們根本就 沒有形體。 偽科學抑或現代神話 將對外星高等文明的討論歸入“偽科學”，雖然省力，但只是對於 制止人們討論問題有作用，對於增進人類的知識則毫無貢獻。倒是 另一種從哲學出發的思路，將地外文明視為“一個現代性的神話” ，有一定的道理。比如認為地外文明是一個無法進行科學檢驗的問 題，因為即使往返最近的恆星，也需要數百萬年，而數百萬年之後 ，誰知道地球文明會變成何種光景。姑不論恆星際航行的技術目前 還根本未被人類掌握，即使掌握了，往返時間如此之長，對人類也 毫無疑義。 當然這種思考問題的思路，也不是完全無懈可擊的。第一，即使人 類還不能去，但外星文明如果掌握了更高的星際航行技術，他們可 以來啊﹔第二，盡管目前人類能夠進行的初級航天速度確實很慢( 相對於遙遠的恆星際空間而言)，但是超光速航行、尋找蟲洞(能夠 快速進行時空轉換的特殊通道)、低溫休眠等等方法，都已經出現 在科學家的想象中，在科幻電影中則早已經被使用了無數次了，例 如在《異形》系列、《太空殺人狂》等電影中，使用的辦法就是低 溫休眠。在這類電影中，星際航行已經成為家常便飯。這些技術將 來實現的可能性也不能絕對排除。這些都可能使得外星文明從“神 話”變為具有科學意義的問題。假定飛船能夠以接近光速的速度飛 行，相對論的時間效應會產生怎樣的結果？宇航員是長眠還是永生 ？這些問題都是富有挑戰性的。 星際航行和“戴森球”：智慧外星人會不會和我們聯絡？ 將UFO視為外星文明的使者，首先會引出這個問題：星際航行是不 是可能？只有得出肯定的答案，UFO才有可能是外星文明的使者。 對於恆星之間的星際航行，科學家已經設想了許多種技術方案。首 要問題是速度──起碼要有光速的十分之一光景，通往最近恆星的 宇宙航行才有現實意義，否則的話航程持續億萬斯年，誰能勝任？ 而要速度就要有驚人的能源，才能將宇宙飛船逐漸加速到足夠的巡 航速度。美、英科研機構在這方面有大量研究成果和方案，比如“ 獵戶座工程”、戴森火箭(美國)、“戴達洛斯工程”(英國)，設想 利用核爆炸、核聚變等方式推進火箭。還有設想用反物質來推進火 箭的方案。而所有這些方案，目前具體計算的結果，都是無法實施 的。此外還有太陽能宇宙飛船、光帆飛船等方案，理論上即使可行 ，以現有的技術手段也難以實施。 還有些科學家持另一種思路：如果外星文明已經可以到達地球，那 他們的科學技術必然比我們發達很多，那他們為什麼還總是躲著我 們呢？為什麼不堂而皇之地和我們交往呢？所以，所謂的UFO肯定 不是外星文明使者。 這種想法有一定道理，但這種“道理”仍然只是地球人的道理。如 果存在高度智慧的外星生物，他們完全可能有別的想法，也許他們 認為和一個陌生文明(哪怕文明程度還很低)輕率交往是危險的﹔也 許他們認為地球文明還太低級，根本不值得與之交往──打個比方 說吧，我們人類中會有幾個人想過要和一群螞蟻交往或交流思想？ 這就引導到第二個問題：高度發達的文明，是否會有愿望與低級文 明交往？這需要先對文明的發達程度作一些推測。 蘇聯天體物理學家N.S.卡達謝夫曾建議，可以根據宇宙中不同文明 用於通訊的能量，來對它們分級。他將想象中的文明分為I、II、 III三種類型： I型文明能夠調集與地球整個輸出功率(當時他的估計，地球的功率 輸出約為1015∼16瓦)相當的能量用於通訊。II型文明能夠把相當 於一顆典型恆星的輸出功率(1026瓦)用於通訊。III型文明用於通 訊的功率達1036瓦，約等於整個星系的功率輸出。 據此，目前的地球文明只能大致定為0.7型──連I型都未達到。 弗里曼﹒戴森早在1960年就提出一種理論，即所謂“戴森球”。他 認為，地球這樣的行星，本身蘊藏的能源是非常有限的，遠遠不足 以支撐其上的文明發展到高級階段﹔而一個恆星-行星系統中，絕 大部分能源──來自恆星的輻射──都被浪費掉了，目前我們太陽 系各行星只接收了太陽輻射能量的大約1/109。戴森認為，一個高 度發達的文明，必然有能力將太陽用一個巨大的球狀結構包圍起來 ，使得太陽的大部分輻射能量被截獲，只有這樣才可以長期支持這 個文明，使其發展到足夠的高度。 戴森所設想的這種可以包圍恆星的球狀結構，被稱為“戴森球”。 對於太陽系而言，用地球上的物質來建造這樣巨大的戴森球是遠遠 不夠的，戴森的想像力也是天馬行空的──他設想我們可以“拆掉 ”一個行星來造戴森球！這個不幸的行星，戴森選定為木星。不過 ，失去木星的太陽系是否還能維持目前的穩定狀態，將成為新的問 題。 如果文明的高度，真的可以用卡達謝夫的三種類型，或以是否已經 建成戴森球來標志，那麼，一個III型文明會不會有興趣來和0.7型 的地球文明交往呢？而外星飛船上的宇航員用望遠鏡(如果他們 也用的話)觀測一下我們的太陽，看到它依然明亮，就知道它的行 星上的生物還未建成戴森球，也就知道這些生物還處在何等的“初 級階段”，似乎也就沒有必要和我們交往了──就像我們不想和螞 蟻交往一樣。 相對論與時空旅行 關於外星文明的話題，總是直接和時空旅行聯系在一起的。因為用 人類目前所能擁有的航行速度，進行星際航行是不可能的，所以那 些想象中的外星來客，通常總是被認為已經擁有時空旅行的能力。 早在1895年，H.G.Wells就出版了科幻小說《時間機器》，想象利 用“時間機器”在未來世界(公元802701年)旅行的經歷。這種旅行 後來通常被稱為“時間旅行”，既可以前往未來，也可以回到過去 。 如果說，在相對論出現(1905年)之前，所謂“時間旅行”只能存在 於人們的幻想之中，那麼相對論開始讓這種幻想變得有點“科學” 味道了──相對論使得“時間機器”從純粹的幻想開始變得稍有 一點理論上的可能性。 相對論表明，一個人如果高速運動著，時間對他來說就會變慢﹔如 果他的運動速度趨近於光速，時間對他來說就會趨近於停滯──以 光速運行就可以永生。那麼再進一步，如果運動的速度超過光速( 盡管相對論假定這是不可能的)，會發生什麼情況？推理表明，時 間就會倒轉，人就能夠回到過去──這就有點像Wells的時間機器 了。當然這只是從理論上來說是如此，因為事實上，人類至今所能 做到的最快的旅行，其速度也是遠遠小於光速的。 但是物理學家這種純理論的、目前還沒有任何實踐可能的推理，對 於科幻電影來說，已經足以構成重要的思想資源。 利用這一思想資源的影片，可以分成兩類：第一類是比較初級簡單 的，即利用“時間機器”一會兒跑到未來，一會兒回到過去──根 據小說《時間機器》拍攝的同名影片就是如此。第二類比較高級復 雜一些，就要在因果性問題上做文章。本來在我們的常識中，因果 律是天經地義的：任何事情有因才會有果，原因只能發生在前，結 果必然產生於後。但是一旦人可以回到過去，因果律就要受到嚴峻 挑戰──人如果能夠回到過去，則他已知未來之果，假如他對這個 結果不滿意，他能不能去改變當日之因？換句話說，他可不可以重 寫歷史？這第二類影片，較新的有近年的《未來戰士》系列、《12 猴子》等，較早的有20世紀80年代斯皮爾伯格的《回到未來》系列 。 這里所謂的“正常”，當然只是“原來那樣”之意。但是，如果某 些事件可以導致不同的歷史，那麼到底哪一種歷史才是“原來”的 呢？或者說，到底哪一種歷史才是“真實”的呢？從影片故事內部 的邏輯來看，這些不同的歷史相互之間似乎是平權的──沒有哪一 種歷史比別的歷史更真實，或更正常，更有理由。所以在《回到未 來》第三部的結尾，博士鄭重告訴馬蒂：“未來是不確定的”。 在以時間旅行為思想資源的科幻影片中，《未來戰士》系列突出了 對因果律的困惑和挑戰，而《回到未來》則在“讓歷史重新來過” 上做文章。影片《超人》中也有類似的“干預歷史”的情節(讓時 間回到女友慘死之前)。其實影片《疾走羅拉》中的三種結局，也 是讓歷史重演三次，直到令人滿意為止，這和《超人》中的上述情 節是類似的，只是沒有釆用時間旅行和科幻的形式而已。 時間旅行的故事，確實可以引發一些深層的哲學思考。比如，我們 生活在今天這個世界中，這個世界有著我們已知的歷史，但是，我 們能不能排除還存在另一些歷史──或者說另一些世界──的可能 性呢？這些都是今天還無法得到答案的問題，但是在深夜看完科幻 影片之後想想它們，還是挺讓人惆悵的呢。 溝通外星文明的途徑：蟲洞、多世界 “蟲洞”作為一個天體物理學中的術語，原是出於比喻。在英語中 ，蚯蚓、蛔蟲之類的蠕蟲，被稱為“worm”，而蟲子蛀出來的彎 彎曲曲的洞──有點像中國古代線裝書上被蟲蛀出來的洞──則被 稱為“wormhole”。所以“wormhole”有時也被譯為“蛀洞”或“ 蠕洞”，但是比較通行的譯法是“蟲洞”。 在天體物理學中，“蟲洞”的意思，按照史蒂芬﹒霍金在《時間簡 史》中的通俗解釋是這樣的：“蟲洞就是一個時空細管，它能把幾 乎平坦的相隔遙遠的區域連接起來。……因此，蟲洞正和其他可能 的超光速旅行方式一樣，允許人們往過去旅行。”說得更直白一點 ，就是從理論上說，蟲洞可以讓人從一個世界(時空)到達另一個世 界。 這種想法，當然是科幻電影最歡迎的思想資源之一。電影《回到未 來》、《2009迷失記憶》、《時間線》等等的故事結構，就是在此 基礎上建立起來的。 通過蟲洞前往過去或未來世界，畢竟是一個相當抽象的概念。《時 間簡史》之類的書中所畫的蟲洞圖像，通常是兩片平行宇宙，代表 兩個不同的時空，也即兩個不同的世界，中間有圓錐狀的通道，那 個通道就是蟲洞，也就是所謂的“愛因斯坦-羅森橋”。 令人驚奇的是，史蒂芬﹒霍金等人想象的這種圖景，竟然和中國古 代的宇宙圖景異曲同工！古代中國的宇宙學說中，有一派稱為“蓋 天”，認為天地就是平行平板，天地之間，北極之下，是一個圓錐 形的柱子，這種圖景，和中國古代傳說中的神木、天柱、登葆山等 等，以及古代印度宇宙圖景中的須彌山之類，都有相似之處，而後 面這些東西，都被認為是天地之間的通道。所有這些，都和“愛因 斯坦-羅森橋”有著某種形式上的相同之處。 從抽象的意義上說，在古人心目中，天地是兩個不同的世界，天上 是眾神所居，地上是凡人所住，天、地之不同，幾乎類似於兩個不 同的宇宙或時空。至於“天上一日，地上千年”之類的傳說，更與 不同的時空概念大有巧合。如果將古代的這些傳說，視為某個已經 消失(或者離去？)的高級文明留下來的吉光片羽，當然是缺乏根據 的。但是，這些傳說中天地之間的通道，它們的形狀確實和史蒂芬 ﹒霍金等人想象的蟲洞十分相似。 關於時間之門、時空隧道之類的觀念，并不是科幻電影編導們的憑 空想象，這類觀念在西方有相當長久的傳統。生活在不同時代的人 之間的神祕相見、“鬼車”之類的故事，長期以來一直既出現在“ 態度嚴肅”的報告中(但很容易被指責為偽科學)，也經常出現在科 幻小說和電影中。倪匡受到西方作品影響頗大的科幻小說如《衛斯 理》系列等，其中也經常出現這類題材。許多人相信，越過時間之 門，與過去或未來的世界進行溝通是可能的。 而在現今的科學理論框架中，科學家則從另一個角度發揮他們的想 像力。愛因斯坦1917年發表的那個著名的引力場方程，是這類想像 力的基本溫床。通過求解這個方程，許多令人驚異的景象開始展現 出來。今天在科幻作品中常見的“黑洞”、“鏡像宇宙”等觀念， 都是求解愛因斯坦引力場方程帶來的結果，而“愛因斯坦-羅森橋 ”則是通往鏡像宇宙的通道。最初這個通道被認為是不可能通過的 ，然而1936年克爾得出一個解，表明有可能存在著可以通過的愛因 斯坦-羅森橋，這時它就變成一個“蟲洞”──通往另一宇宙的通 道。如今不少科學家相信，“蟲洞”可以進行時間旅行，還能夠通 往不同的空間。 這樣的“蟲洞”觀念，幾乎就是電影《2009迷失記憶》中的時間之 門，也就是電影《星門》中的那道神奇的星門。一過此門，就是另 一個世界。與這種景象相對應的是所謂的“多世界”理論，認為在 回到過去的時間旅行中，會產生新的平行的世界。這種具有無限可 能性的“多世界”景象，對人類來說是一種希望──因為這樣的話 選擇一個怎樣的未來世界就可以取決於人類自己。而且，人類即使 在一個世界中因為自己的過錯而已經滅亡，卻仍有可能在另一個世 界中繼續生存著。 這個美妙的結局，再次涉及史蒂芬﹒霍金《時間簡史》中的問題： 人回到過去能不能干預歷史，改變歷史？一種結論是只能旁觀，不 能干預，不能改變，這被霍金稱為“協調歷史方法”﹔另一種就是 所謂的“多世界”(“多重宇宙”)理論，人回到過去可以干預歷史 ，改變歷史，實際上是產生一個新的世界和歷史，這被霍金稱為“ 選擇歷史假想”。霍金本人似乎傾向於前一種結論，但是毫無疑問 ，科幻電影的編劇、導演們，科幻小說的作者們，都是喜歡後一種 結論的，因為這種結論編得出好玩的故事。 SETI：天文學界和民間的探索計劃 所謂SETI(Search for Extraterrestrial Intelligence)， 即“地外文明探索”，已經成為西方一個習用的詞匯。 1960年，在美國西維吉尼亞的綠堤的國家射電天文台，德雷克就 實施了使用26米直徑的射電望遠鏡探索外星文明的計劃──他命 名為“Ozma計劃”。當時德雷克認為果真檢測到了這樣的信號 ，但後來發現這只是當時軍方進行的祕密軍事試驗發出來的﹔其余 的信號都是混亂的雜音。這項計劃通常被認為是最早的SETI行動 ，雖然德雷克沒有檢測到任何地外源信號，但他的方案引起了其他 天文學家的興趣。 70年代末，NASA總部曾正式釆納了兩種SETI計劃給予資金資助。 一種是檢測1000余個類日星體，接收微弱、零星的信號﹔另一種是 在全天勘測中掃描所有方位。但幾年之後美國國會終止了資助。 稍後有鳳凰計劃，它是迄今為止SETI行動中最靈敏、最全面的計劃 。它有選擇的細查200光年以內約1000鄰近的類日恆星──我們自 然的假想這些恆星周圍有可供生命生存的行星。鳳凰計劃現在的觀 測，是使用直徑305米的阿雷西博射電望遠鏡，這可能是當今世界 上最大的射電望遠鏡，具有極強的探測能力。到1999年中期，鳳凰 計劃已觀測了它名單上一半的星體，但仍未檢測到地外文明信息。 科學家想出了一種經濟可行的辦法──擁有個人電腦的普通人利 用自己電腦的閒置時間，幫助處理數據。參加者每次可從專用網址 setiathome.ssl.berkeley.edu上下載256K字節的數據(即阿雷西 博望遠鏡最新的100秒觀測結果)。利用計算機進入屏幕保護狀態時 的空閒時間對其進行處理，完成後用戶可將處理完的數據發回研究 人員處，再下載新的數據。研究人員稱，“這好比是在一堆干草里 找一根針，干草仍是那堆干草，但有許多普通人幫助，找起來可以 仔細得多，所以，總有一天能找到的吧──如果那根針存在的話。 ” 另一類天文學色彩更濃厚的探索計劃，也可以歸入SETI行動的范疇 ，即尋找類地行星。因為我們畢竟迄今只知道一種生命模式，因此 假定只有在固體的類地行星上，才有足夠穩定的適宜環境衍生命， 再進而發展成技術文明，仍是合理的思路。2003年12月，英國愛丁 堡天文台的天文學家撰文宣布，在織女星旁找到了“第二地球”， 但其上是否有生命存在仍然相當可疑。 現在世界上最先進的望遠鏡都已投入了本課題觀測。其中包括位於 智利Cerro Paranal的甚大望遠鏡VLT、哈勃空間望遠鏡、10米的 Keck1號等。甚至擬議中有建造口徑達100米和50米的望遠鏡來從 事這項探索。 著名的國際空間計劃舉例如下：1、COROT計劃。法奧合作，2004 年發射，對5000顆恆星做巡天搜尋，尋找類木行星□估計可找到 100顆。2、開普勒計劃。美國國家航空航天局(NASA)的艾姆斯中 心提出，致力於凌星觀測。這架口徑1米的空間望遠鏡監測10萬顆 主序星。近日NASA決定於2007年啟動該計劃。3、愛丁頓計劃。 系歐洲空間局ESA的計劃。2007年發射1.2米廣視場空間望遠鏡，可 探測的恆星在1000秒差距以內，有希望發現幾千個類木行星和幾十 個類地行星。4、達爾文計劃。系ESA的計劃。2012年升空，由6架 1.5米的望遠鏡組成，空間紅外干涉高分辨率成像，利用消零干涉 方法探測類地行星。 對待外星文明探索活動的不同態度 關於UFO和地外高等文明是否存在的問題，在我們這里一直是比較 敏感的。一方面，民間自發的UFO探索活動持續不斷，而且熱情很 高﹔另一方面，卻是中國天文學界對這個問題普遍的恐懼──極少 有天文學家愿意和這項活動或這個話題沾邊。如果不得不就這個問 題發表意見，天文學家通常總是強調，迄今為止所有的UFO現象都 是錯覺或偽造，并進而否認地外高等文明存在的可能性。 從理性的立場來看，這種恐懼顯然是毫無必要的。與此形成鮮明對 比的，是西方天文學界對這一問題的坦然態度。雖然并沒有很多天 文學家投入對地外文明的探索，但畢竟還是有這樣的天文學家，而 且，投入這些活動的天文學家根本不存在恐懼。我們這里的恐懼， 也許和討論外星高等文明曾被歸入“偽科學”有關。 還有某些自以為懂科學的人，經常有著另一種傲慢與偏見，即認為 只有自己才有資格談論科學。這和某些自以為懂歷史的人，認為只 有自己才有資格談論歷史是一樣的。而無數的科幻電影和歷史電視 劇，已經給這些有著傲慢與偏見的人上了無數次課了。科幻電影當 然不是科學，歷史電視劇也不是歷史學，但是一方面，它們開發了 科學或歷史的娛樂功能，使科學或歷史也能為公眾的娛樂生活作出 貢獻﹔另一方面，它們也有自己的思想價值。科幻電影中想象的許 多人類社會的前景，無疑對人類有著警示作用。比如《未來水世界 》之蠻荒，比如《撕裂的末日》之黑暗，比如《羅根的逃亡》之荒 誕，比如《黑客帝國》系列之虛幻，比如《未來戰士》之核災難， 比如《12猴子》之大瘟疫等等。 科學或歷史學都是由納稅人供養著的，都是天下之公器，不是科學 家或歷史學家的禁臠。不是科學家或歷史學家的人，也可以思考和 談論科學或歷史──當然如果談得不對，科學家或歷史學家可以糾 正。科幻電影的編劇導演，雖然不是科學家，通常也不被列入“懂 科學的人”之列，但是他們那些天馬行空的藝術想像力，正在對公 眾發生著重大影響，因而也就很有可能對科學發生影響──也許在 未來的某一天，也許現在已經發生了。 講演者小傳 江曉原 1955年生於上海。上海交通大學教授、博導，科學史系主任，人文 學院院長。中國科學技術史學會副理事長。學天體物理出身，後投 身於科學史研究，1988年在中國科學院獲科學史博士，1994年中國 科學院破格晉升為教授。1999年調入上海交通大學，創建了中國第 一個科學史系。已出版《天學真原》、《天學外史》、《歷史上的 星占學》、《回天──武王伐紂與天文歷史年代學》、《劍橋插圖 天文學史》、《中華科學文明史》、《江曉原自選集》、《天文西 學東漸集》、《東邊日出西邊雨》等專著、譯著、文集共20余種， 還撰寫了大量隨筆、書評和雜文。