外星人来了？：宇宙生命搜寻科学指南

作者简介

著者简介 本·米勒（Ben Miller），1966年出生于英国伦敦，曾在剑桥大学攻读物理学博士，后转而从事喜剧表演和创作。代表作《阿姆斯特朗和米勒秀》曾获英国电影和电视艺术学院奖。他对科学传播有巨大热情，擅长用讲故事的方式解释科学知识。参与制作BBC和ITV的多档广播电视科学节目，出版科普畅销书《八堂极简科学课》（It’s not Rocket Science）和多部儿童文学作品。他参演过多部影视作品，如《天堂岛疑云》《T教授》《帕丁顿熊2》和《憨豆特工》。近年来他将科学融入儿童文学的多部作品广受好评。 译者简介 温涛，华南师范大学本科毕业，东华大学科学技术史硕士，研究方向为天文学史。2013年起于“知乎”创作天文科普内容，2017年加入广州逐星科技工作室，致力于天文学的传播与普及。参与评注《远远的远：时间边际的宇宙历史》，现为广州市青少年科技教育协会天文地学专业委员会成员。

内容简介

第一章 嗜极微生物 本章中，作者回顾了众多宇宙飞船探测任务，发现太阳系并非一片荒漠，而是一片绿洲。 我们为和平而来 2012年8月25日，人类第一艘无人飞船抵达星际空间。这艘飞船于35年前升空，掠过木星和土星，现已冲出太阳系，朝鹿豹座（Camelopardalis）飞去，这是一个位于北斗七星附近的鲜为人知的星座。飞船已经摆脱了太阳风的影响，但未来3万年内它依旧在太阳引力的掌控之中。3万年后，飞船将穿越奥尔特云（Oort Cloud）。奥尔特云是由冰质碎石组成的厚外壳，包裹着我们的太阳和八大行星，就像包裹桃核的果肉一样。届时，飞船将飞出1光年之外。别去想什么银河系了，仅仅是太阳系的尺度就已超乎我们的想象。 这艘名为旅行者1号（Voyager 1）的飞船，携带着世人熟知的金唱片，上面记录着地球人发送的信息。这张代表全人类的镀金唱片由美国著名宇宙学家卡尔·萨根（Carl Sagan）策划。唱片开始是一段时任联合国秘书长库尔特·瓦尔德海姆（Kurt Waldheim）的录音，他用带有强烈奥地利口音的英语，踌躇地朗读了以下声明： 我代表所有地球人民致以问候。我们走出太阳系，进入宇宙，仅为寻找和平与友谊：或应邀传道解惑，或有幸醍醐灌顶。我们清楚地知道，我们的星球以及星球上的所有居民仅仅是周遭浩瀚宇宙中的沧海一粟，我们怀着谦逊与希望踏出这一步。 接下来是一段集合了55种语言的语音：从古代苏美尔地区使用的阿卡德语，到中国上海一带使用的现代汉语方言吴语。有些语言比较含蓄，如日语：“你好吗？”有的问候则包含了更多信息，如中国东南部厦门一带使用的闽南语：“太空朋友，你们好吗？吃饭了没？有空来坐坐。”古希腊语的问候则是话里有话：“不管您是谁，都向您问好。我们是来交朋友的……前提是对方也把我们视为朋友。” 伴随这些语言问候而来的，是地球上20多种声音：脚步的回声、暴雨声、手锯锯开新鲜木材的声音，等等。此外，还有超过100张图像。例如，人类手掌的X光片、DNA的化学结构图、一位男性和一位怀孕女性的剪影。最后，当然少不了地球上的音乐。唱片收录了人类史上20多首最佳乐曲，包括贝多芬（Beethoven）的《第五交响曲》第一乐章、巴赫（Bach）的《平均律钢琴曲集》（Well-Tempered Clavier），以及由查克·贝里（Chuck Berry）演奏的《约翰尼·B. 古德》（Johnny B. Goode）。 地球来信 听起来有科幻小说的味道——我尽力去营造这样的效果——不过这些都是真实的。就我们目前掌握的信息，金唱片还没有被任何外星人截获。如果真的有外星人截获了，我们倒是很好奇他们会如何处置它。首先，我们希望外星人的体型不要过大。如果外星人有蓝鲸那么大，那么他们单单是把唱针放入音槽里估计就得费好大劲儿，更不要说搭建一个高保真音响系统，并以16?转/分钟的速度播放唱片了。同样，外星人的体型也不能过小。例如，微生物大小的外星人也许永远不会意识到金唱片或者旅行者1号的存在。 接下来，我们还希望外星人对时间的知觉和我们一样。在后面的章节我们会看到，并不是所有的地球生物都拥有时间知觉，所以我们也不要奢望所有外星人都跟我们一样。举例来说，乌鸦的大脑对时间流逝的感知比人类更快。在乌鸦看来，人类的对话显得缓慢而刻意。如果“外星人时间”比“人类时间”流逝得更快，他们可能就不会意识到人类的言语中所包含的信息，因为那听起来像是冗长的无病呻吟。要理解人类的语言，外星人大脑的运转速度需要和人类一样。 既然说到人类讲话，我们更希望发现金唱片的外星人拥有听觉，同时，他们听觉覆盖的频率范围和我们人类一致；并且，他们也通过发出声音的方式相互交流。往深了说，我们希望在信息中表达的一些概念——例如“和平”“太空”和“时间”——在外星人的语言中有对应的词语。更进一步说，我们希望外星人文化中有“交换信息”的概念，而不是一言不合就干架。 话说到这里还没结束。如果外星人想看到金唱片上的使用说明，包括如何解码金唱片内的信息，那他们最好要拥有视觉，而且他们视觉的电磁波谱响应范围最好和人类的眼睛一致。地球上就存在着不需要视觉的生命形式。例如，一个拥有超级智慧的蝙蝠种族会认为金唱片不过是一张金属飞盘，而一个有超级智慧的细菌群可能会把金唱片看作食物。 最重要的是，我们要祈祷外星人对人类文化有良好的理解能力。若非如此，他们大概很难理解我们的目的。在存储空间如此珍贵的情况下，为什么还要收录如此多的问候？为什么有些人类图像中显露了生殖器，有些没有？收录音乐的作用是什么？这些人是谁？他们想对我们说什么？ 简单来说，我们希望外星人和我们越像越好。 人类的外星人情怀 我们是否是宇宙中的唯一？大概没有什么问题比这个更吸引人了。我们在夜间所看到的暗弱银河，实际上包含数十亿颗恒星。难道这其中，只有地球是唯一的宜居星球，并且只有人类是唯一的智慧种族吗？如果有其他的智慧生命，我们能否与之交流？ 古希腊人认为，我们可以。例如，现代科学奠基人之一伊壁鸠鲁（Epicurus）在公元前300年左右曾提出：“一定存在另外的世界，那里既有植物，也有其他生物；有些和我们这里的很相似，有的则截然不同。”牛顿也持类似观点。在他那本著名的论述力学和引力的作品《自然哲学的数学原理》中，他在补写的附录里鲜明地表达了自己的观点： 这个关于太阳、行星和彗星的最美丽的系统，只能在一个聪明而强大的生物的建议和统治下运行。并且，如果这些恒星是其他类似系统的中心，那么所有这些，由于是在类似的智慧顾问下所形成的，就必须完全服从“惟一”的统治。 外星人无处不在。他们既可以是警告我们不要发动愚蠢核战争的天使，也可以是劫持我们以进行奇怪性实验的恶魔。从20世纪上半叶愤怒的小绿人到如今温和的小灰人，他们的外形千变万化。他们乘坐飞碟拜访我们，通过心灵感应与我们沟通，或在空中以奇怪的光出现。然而，据我们目前所知，这些都不过是我们想象的产物。尽管我们希望并非如此，但对于拥有先进科技的外星人是否曾到访地球，并没有确凿的证据。 不过，不要因为这本书讲的是科学你就把书扔在一边，转而去看身心灵方面的内容。因为在很多情况下，真正的科学要比那些有趣得多。在解剖外星人的新闻抢占头版头条之时，数以千计的科学家——那可都是真正努力工作的、接受同行评议的合格科学家——正在朝着真相一点点进发。相信我，如果我们成功和外星智慧生命取得联系，那些所谓的飞碟以及小绿人的故事看上去都将明显有人造的痕迹。 显然，我们在近些年中观察宇宙生命的方式发生了巨大变化。通过美国国家航空航天局（NASA）的开普勒任务（Kepler Mission），我们发现，银河系中到处都存在着与地球相像的行星。我们还了解到，地球上很早就出现了生命，这些生命在极端环境下依然茁壮成长。随着我们的探测器和载人航天工程进入太阳系探险，我们获得的类地行星的图像精度越来越高，距离我们首次与外星生命接触的时刻可以说是越来越近了。 大部分科学家预想，首次与外星生命接触会通过望远镜发生，至于生命的形式，大概会是肉眼不可见的单细胞微生物。另一种更微乎其微的可能性是，我们在太阳系内某个冰卫星中发现微生物，甚至它们可能就生活在地球上，与我们比邻而居。如果单细胞生物如我们目前所认为的那样广泛存在，那复杂的智慧生命也不会太遥远了。具体还有多遥远，正是本书要谈论的主题。 令人兴奋的是，原来地球上的生命可以教会我们许多关于地外生命的知识。我们将看到，复杂生命要比单细胞生命罕有，至于有多罕有，那是一个激烈的辩题，不过已经被越来越充分地讨论。我们很快就会发现，智慧并非人类独有。实际上，至少六种甚至更多的其他物种拥有智慧。某些智慧物种甚至拥有语言，解读它们的语言将是与地外生命沟通非常重要的第一步。 忘掉那些科幻小说吧。你正在经历科学史上最激动人心的变革之一。这一代物理学家、生物学家以及化学家都相信，我们不是唯一的智慧生命。通过了解这场变革的来龙去脉，我们会见识许多异常优美的科学，对一些真正深刻的存在主义问题的答案有所领悟。在理解接下来的内容时，拥有开放的心态会更容易一些。实际上，创造性的想法和科学想法同样重要，因为这些主题都指向人类何以成为人类的关键。 在正式开始以前，在这里先给大家列一个简明的阅读指南。开篇三章将介绍目前人类搜寻外星生命的概况，包括UFO热、为什么要进行搜寻地外文明计划（SETI），以及为何SETI会在10年内从默默无闻变得炙手可热。在本书的主要部分，我们会着眼于从地球生命的最新研究中获悉的“已知生命”和“未知生命”的各种可能性。换句话说，即找到地外碳基生命和非碳基生命的可能性。最后，我们将关注于该如何解读外星信息，我们是否有运气接收到外星信息，以及应该用什么类型的信息回复——如果可以选择的话。 如果我们的科学是正确的，未来10年内我们就会有关于宇宙外星生物的确凿证据。正如我们将要看到的，概率很小，但如果我们真的够幸运，某些生物可能恰好处在演化的合适阶段，还向我们发送了信息，而我们又恰好能够理解。当你在看这本书的时候，这些信息说不定就正从你身边流过。如果你对如何截获这些信息以及其中的内容感兴趣，请继续阅读…… 如果外星人找上门来，联合国会有人负责吗？ 破译外星人的信息和破译埃及圣书体有什么相似之处？ 北大西洋深处的碱性海底热液喷口对我们理解地外生命有什么帮助？ 带好指南，不用慌张 这本科学指南包括我们寻找和理解地外生命所需要的一切知识——德雷克方程、热力学定律、信息熵、太空探索、宇宙简史和地球上的生命史……（别慌！也帮我们复习了数理化生地基础知识。）让我们带好指南，呼叫星际飞船上的船员，一同开启这场从生命的起源到宇宙生命搜寻的漫游。 穿越宇宙，接触未来 从UFO目击简史，到搜寻地外文明计划SETI；从险峻海峡的演唱会，到巨蟒剧团和《尤利西斯》；从旅行者1号和金唱片，到詹姆斯·韦布空间望远镜；从黄石公园的间歇泉，到开普勒425b……这是一场目不暇接、发人深思的星际漫游，作者带领我们在搜寻外星人的同时思考“生命是什么？”“人类是否独特？”以及“信息如何储存和交流？”诸多问题。 诙谐×严谨，科幻×科学 作者本·米勒曾在剑桥大学学习凝聚态物理学，成长于太空时代，是科幻爱好者（读《火星编年史》长大，在BBC读书节目介绍过英文版《三体》）、著名喜剧演员和青少年畅销书作家。他丰富的广播电视大众科学节目制作经验和喜剧创作经验为这本科学指南带来了轻松诙谐的风格。科幻爱好者也会不时遇到经典作品带来的惊喜。