文/陳根

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

事實上，外星文明是否存在，科學上一直是有爭論的。如果完全從常識出發(fā)進行推論，外星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(fā)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后或最理想的生物，因為“在宇宙戲劇中，我們不是主角。”

在此之前，一個簡單的事實是：人類既沒有發(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，英國諾丁漢大學天體物理學教授康塞利斯（Christopher Conselice）和韋斯特比（Tom Westby）在 《天體生物學》網(wǎng)站 （2020年4月）和 《天體物理學》 （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個與地球相似的、活躍的、科技發(fā)達的智慧文明，或者說外星文明，甚至是另一個地球。

不過，因為距離地球太遠，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，可能將成為永遠無解的謎。但最終，外星文明是否存在以及地球是不是銀河系的孤獨星球，這個古老的問題第一次有了具體的推測數(shù)字。

這個數(shù)字是怎么算出來的？

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×智慧生命進入技術(shù)時代的概率×技術(shù)時代的平均持續(xù)時間÷銀河系年齡

這個公式由射電天文學家德雷克（Frank Drake）與卡爾·薩根（Carl Sagan）提出。1961年，美國科學院空間科學委員會請德雷克主持組織的第一次搜尋地外生命的學術(shù)會議上，這一公式被作為主題來討論。

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

只是對于宇宙的討論總是爭鋒相對的，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——因為這個1已經(jīng)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，那么在無限的宇宙中就應(yīng)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(shù)取作0。但是既然已經(jīng)有了地球，就無法取作0了。其次，中間各項數(shù)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”僅限于地球上的生命模式，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？而在許多科幻電影中，生命的不同模式早已經(jīng)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，但是它們沒有形體。

回到公式本身，這個公式包含7個因數(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，美國麻省理工大學（MIT）天體物理學家西格爾（Sara Seager）提出了她的公式，用來推算今后幾年可能發(fā)現(xiàn)多少具有可探測生命跡象的行星。這個公式的因數(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。

但無論是德雷克公式還是西格爾公式，都有一個致命的弱點，就是許多因數(shù)的數(shù)值無法確定，以至于沒有多少量化計算的價值。這也是這兩個看起來十分理想的公式卻無法產(chǎn)生實際意義的運算結(jié)果的原因。

盡管如此，《大問題：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，一個框架。這就為后來研究的假設(shè)提供了一個框架的基礎(chǔ)。

為什么會是36個？

諾丁漢大學天體物理學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”那種無意義的跨度更具體。

太陽是恒星，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出現(xiàn)生命，然后不斷進化。

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

假設(shè)智慧生命的形成有科學規(guī)律，而不是隨意、隨機、無規(guī)律，那么根據(jù)康塞利斯團隊的計算，得出的結(jié)果是“至少36”，即銀河系可能存在至少36個與地球文明類似的活躍的、具有交流能力的外星文明。

這個運算過程用到了天體生物學的哥白尼極限概念（Astrobiological Copernican Limits）。被稱為天體生物學的哥白尼極限分強極限和弱極限。強極限包括一系列十分嚴格的限定條件，根據(jù)強極限假設(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，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。因為他們的計算中還有一個設(shè)定值，那就是地球文明開始向宇宙發(fā)出電波信號的時間，迄今為止大約100年。因為外星文明距離地球至少1.7萬光年，地球人與外星人一對一接觸、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，他們在論文中指出：“對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。即使我們一無所獲，我們也在探尋自己的未來和命運。”

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

在較寬松的哥白尼理論弱極限假設(shè)下，康塞利斯團隊推算出銀河系目前至少有928個外星智慧文明。這意味著，在更近的距離內(nèi)有更多的文明存在，探測一次需要大約700年。

從時空穿梭到平行宇宙

事實上，關(guān)于外星文明的話題，總是直接和時空旅行聯(lián)系在一起的。因為用人類目前所能擁有的航行速度，進行恒星際航行是不可能的。所以那些想象中的外星來客，通?？偸潜徽J為已經(jīng)擁有時空旅行的能力。

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于光速，時間對他來說就會趨近于停滯——以光速運行就可以永生。那么再進一步，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(fā)生什么情況？推理表明，時間就會倒轉(zhuǎn)，人就能夠回到過去，即諸多科幻片里的時間機器。當然這只是從理論上來說，因為事實上，人類至今所能做到的最快的旅行，其速度也是遠遠小于光速的，更別說超光速旅行了。

基于超光速旅行衍生出了“蟲洞”概念?！跋x洞”（wormhole）作為一個天體物理學中的術(shù)語，原是出于比喻。在天體物理學中，“蟲洞”的意思，按照史蒂芬·霍金在《時間簡史》（A Brief History of Time）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(qū)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，蟲洞可以讓人從一個世界（時空）到達另一個世界。

在現(xiàn)今的科學理論框架中，最著名的是愛因斯坦于1917年發(fā)表的引力場方程。這個方程式的左邊表達的是時空的彎曲情況，而右邊則表達的是物質(zhì)及其運動。即物質(zhì)告訴時空怎么彎曲，時空告訴物質(zhì)怎么運動。通過求解這個方程，許多令人驚異的景象開始展現(xiàn)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(jié)果。而“愛因斯坦一羅森橋”則是通往鏡像宇宙的通道。最初，愛因斯坦和羅森認為這個通道是不可能通過的（一切物質(zhì)都將在這個通道中被壓碎），然而1963年克爾（Roy Kerr）得出一個解，表明有可能存在著可以通過的愛因斯坦一羅森橋，這時它就變成一個“蟲洞”——通往另一宇宙的通道。

與這種景象相對應(yīng)，并且能夠從理論上解決時空旅行對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。這一理論認為，在回到過去的時間旅行中，有可能產(chǎn)生新的平行的世界。這種具有無限可能性的“多世界”景象，對人類來說或許是一種希望——因為這樣的話選擇一個怎樣的未來世界就可以取決于人類自己（影片《回到未來》中博士對馬丁說“未來是不確定的”就是此意）。

我們應(yīng)該擁抱外星文明嗎？

人類對時空穿梭和對平行宇宙的好奇推動著對外星文明的探索。但實際上，對外星文明的探索是學界長久爭論的問題——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界人士，從20世紀6O年代開始，推動了一系列SETI（以無線電搜尋地外文明信息）計劃和METI（主動向外星發(fā)送地球文明信息）計劃。這樣做的主要理由，是他們幻想地球人類可以通過與外星文明的接觸和交往而獲得更快的科技進步。很多年來，在科學主義的話語體系中，中國公眾只接觸到這種觀點。

而反對與外星文明交往的觀點，則更為理智冷靜，更為深思熟慮，也更以人為本，半個多世紀以來西方學者在這方面做過大量的分析和思考。比如以寫科幻作品著稱的科學家布林（D．Brin）提出猜測說，人類之所以未能發(fā)現(xiàn)任何地外文明的蹤跡，是因為有一種目前還不為人類所知的危險，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。

對地外文明的探索，表面上看是一個科學問題，但本質(zhì)上卻不是科學問題，而是人類自己的選擇問題。我們以前的思維習慣，是只關(guān)注探索過程中的科學技術(shù)問題，而把根本問題（要不要探索）忽略不管。

但無論爭議如何，現(xiàn)下關(guān)于地外文明的探索已經(jīng)成了學界的一個重要研究方向。當我們從宇宙的幻想回歸現(xiàn)實時，我們起碼能再次認識到宇宙的廣袤和浩瀚，這或許能從另一個角度讓我們更加敬畏生命與永恒。