如果宇宙是“黑暗森林”,我們為何要大費周章地尋找外星人?
來源:科普中國
發布時間:2022-06-20
瀏覽次數:2555

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)

文 | 李月白 江曉原

近日,關(guan) 於(yu) UFO、地外氨基酸等與(yu) 尋找地外生命有關(guan) 的消息頻頻登上熱搜。

自1960年天文學家德雷克發起人類曆史上第一個(ge) SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence,搜尋地外文明)項目起,迄今已60餘(yu) 年。

這60多年中,為(wei) 了尋找外星人,人類做過哪些努力?收到過哪些信號?為(wei) 什麽(me) 德雷克、卡爾·薩根等科學家對尋找外星人熱情滿滿,而霍金、布林等科學家卻極力反對?聽了劉慈欣在《三體(ti) Ⅱ》對“黑暗森林”的解釋後,你讚同尋找外星人嗎?


SETI的曆史——從(cong) 一部科幻電影說起

圖片

1997年,美國上映了一部科幻電影,叫《超時空接觸》(Contact)。

電影的女主角艾麗(li) 從(cong) 小就對宇宙充滿好奇,長大後成為(wei) 了一名優(you) 秀的天體(ti) 物理學家。

她致力於(yu) 尋找外星人的SETI活動,並將全部身心都投入到了這項希望渺茫的事業(ye) 中。

某天黃昏,艾麗(li) 在耳機聽到了一個(ge) 特殊、美妙的規律信號,經辨別,這一信號來自距離地球26光年的織女星,人類終於(yu) 收到了外星文明發來的信息。

麵對浩渺宇宙,對同等智慧生命的好奇和尋求是人類的天然之心。

《超時空接觸》電影的編劇——美國天體(ti) 物理學家、科幻作家卡爾•薩根正是現實中SETI的主要發起者之一。

卡爾•薩根對外星文明的想象和期許是善意的。他的名言——“如果宇宙中隻有我們(men) ,那就太浪費空間了”,貫穿於(yu) 這部電影的開頭、中段和結尾。

SETI的主要手段是,通過射電望眼鏡等先進設備接收從(cong) 宇宙中傳(chuan) 來的電磁波,從(cong) 中分析有規律的信號,希望借此發現外星文明。

SETI信奉的原則是,如果外星生物的科技發展到一定階段,他們(men) 可能會(hui) 像我們(men) 一樣使用無線電波傳(chuan) 達信息(如發明出電視、雷達等物),這樣就會(hui) 有微量的輻射從(cong) 他們(men) 居住的星球中泄漏出來。

此外,外星人可能會(hui) 有意識地向宇宙中發射信號,希望與(yu) 其他智慧生命進行溝通,而我們(men) 要做的,就是從(cong) 充斥著各種輻射的宇宙背景中將外星文明的信號識別出來。

提起SETI行動,總是要提起弗蘭(lan) 克•德雷克,他是比卡爾•薩根更重要的先驅者。

1960年,美國天文學家德雷克發起了人類曆史上第一個(ge) SETI項目——奧茲(zi) 瑪計劃。奧茲(zi) 瑪計劃的名字來源於(yu) 童話《綠野仙蹤》。

雖然弗蘭(lan) 克對“奧茲(zi) 瑪”有著很美好的想象,但計劃操作卻有相當大的問題。

首先,弗蘭(lan) 克當時隻有一台口徑為(wei) 26米的射電望眼鏡(這與(yu) “中國天眼”500米口徑球麵射電望遠鏡相比實在微不足道),在無法掃描整個(ge) 天空的情況下,望眼鏡應該指向哪裏呢?

更關(guan) 鍵的問題在於(yu) ,選擇哪一個(ge) 頻率進行監聽呢?我們(men) 使用收音機的時候知道,如果頻率沒有調準,就不可能收到電台,隻能聽到噪音。

可是我們(men) 很難知道,外星人究竟選擇哪一個(ge) 頻率發射信號。

最終,德雷克將望眼鏡對準了鯨魚座的τ星和江波座的ε星,這兩(liang) 顆恒星的情況與(yu) 太陽比較相似,距離地球分別為(wei) 10.5光年和12光年。

在監聽頻率的選擇上,最終確定為(wei) 1420.405兆赫。德雷克和其它科學家一致認為(wei) 這一頻率是比較特殊的,很可能便是外星人向太空傳(chuan) 達信息的首選頻率,因為(wei) 這是宇宙中數量最多的氫原子發射出來的電磁波頻率,絕大多數擁有射電望眼鏡技術的外星文明都可以探測到這一頻率的信號。

德雷克的團隊對兩(liang) 個(ge) 星係進行了150小時左右的監聽,除了收到兩(liang) 次飛機發射的信號外,並沒有截獲任何來自外星的信息。

人類曆史上的第一次SETI實驗失敗了。

在此之後,其它更大規模的SETI項目相繼展開,如,1973年啟動的俄亥俄州的“大耳朵”SETI計劃、1995年啟動的“鳳凰”SETI計劃等。


從(cong) 被動走向主動:給外星人發信息

圖片

既然對宇宙中其他生命的好奇是人類的天然之心,那麽(me) 總有一些“大膽者”希望采取更為(wei) 主動的措施。早在SETI持續十年無果的時候,薩根等人就已經按捺不住了。

如何才能盡快與(yu) 外星文明取得聯係呢?

那就是,主動向太空發送我們(men) 的信息。“山不就我,我去就山”。

1972年和1973年,美國相繼發射了兩(liang) 個(ge) 空間探測器,“先驅者10號”和“先驅者11號”,這兩(liang) 個(ge) 探測器的主要探測目標分別是木星和土星。

與(yu) 此前發射的一係列“先驅者號”不同的是,10號和11號在完成探測任務後將憑借慣性飛出太陽係,飛往宇宙深處。

更加特別的是,兩(liang) 個(ge) 探測器上都載有一件特殊的物品——人類送給外星人的禮物。

這一“禮物”實質上是一塊非常輕盈的鍍金鋁板,由卡爾•薩根和弗蘭(lan) 克•德雷克共同設計,由薩根的妻子執筆完成,力圖用一幅畫向外星人介紹我們(men) 的文明以及我們(men) 的星球。

圖畫中最醒目的是一男一女兩(liang) 個(ge) 裸體(ti) 的地球人類的形象,男性做了一個(ge) “招手”的動作,在人類的肢體(ti) 語言中表示著友好。

在男性的旁邊有一個(ge) 矩形的圖案,代表著先驅者探測器的外形輪廓,其主要目的是比照出人體(ti) 相對於(yu) 探測器的大小。

圖畫的左上角刻有一個(ge) 氫原子內(nei) 自旋躍遷的圖像,傳(chuan) 達了人類文明對微觀世界的認識程度。

左側(ce) 放射性的圖案則表示銀河係中14顆脈衝(chong) 星的脈衝(chong) 訊號周期,圖案中線條的長度表示這些脈衝(chong) 星相對於(yu) 太陽係的距離。

外星人一旦讀懂了這一圖像,可以推斷出探測器的發射時間,更可以據此找到太陽係在銀河係中的具體(ti) 位置。

這份禮物實質上已經完全暴露了我們(men) 的坐標。

人類主動向太空“送禮物”的事情還不止發生了一次。

1977年8月和9月,美國又先後發射了“旅行者1號”和“旅行者2號”兩(liang) 艘航天器,其上各攜帶了一張銅質鍍金激光唱片,唱片的壽命預計可以達到10億(yi) 年。

這張唱片容納了115幅圖片、35種自然界的聲音、近60種世界語言口述的問候語、27種世界著名的樂(le) 曲等。

近60種問候語中有中國的普通話以及閩南語、粵語和吳語3種方言。管平湖演奏的中國古琴曲《流水》月入選其列。

如今,先驅者10號、11號均已失去聯絡,最後接收信息的時間分別是2003年和1995年,我們(men) 隻知道飛船已經達到逃逸速度,將永遠離開太陽係。

2013年9月,美國航天局NASA宣布旅行者1號已經飛出了太陽係,進入了星際空間,旅行者2號已經接近太陽係的邊界。

但是旅行者1號和2號的核電池也即將失效與(yu) 我們(men) 永久失去聯係。

在“先驅者”和“旅行者”將禮物送上太空的同時,德雷克和薩根又做了另一件事——用射電望眼鏡主動對太空發射無線電定位信號,這種行為(wei) 可以被看作是“主動SETI”。

人類的第一次“主動SETI”行動發生在1974年,德雷克用阿雷西博望眼鏡向距離地球25000光年之遙“M13球狀星團”發射了1679比特的信息,持續時間為(wei) 3分鍾。

“阿雷西博信息”中主要包含了七個(ge) 部分的內(nei) 容,由德雷克和薩根精心編寫(xie) ,用最基本的數字表達元素,用元素組成分子式,再由分子式構成生命,構成人類,具有層層嚴(yan) 密的邏輯關(guan) 係。

但是很多人懷疑外星人是否能破譯該信息,畢竟,外星人可能與(yu) 地球人有著完全不同的思維模式,或者說,是與(yu) 我們(men) 完全不同的存在。

不過,即使人類真能收到“M13球狀星團”的回信,那也至少是50000年之後的事情了。

自從(cong) “阿雷西博信息”發射之後,人類又進行了三次規模較大的“主動SETI”行動,分別是“宇宙呼喚1999”(俄羅斯)、“青少年信息”(俄羅斯)和“宇宙呼喚2003”(俄羅斯、美國、加拿大)。

後三次發射的信息量以及發射功率都遠遠大於(yu) 1974年的“阿雷西博信息”。

事實上,無論是用射電望眼鏡向宇宙中呼喊,還是將攜帶地球信息的航天器送入太空,二者都是試圖主動接觸地外文明的行為(wei) ,這種行為(wei) 又被稱為(wei) METI——“發送信息給地外文明”(Message to the Extra Terrestrial Intelligence)。

其基於(yu) 的設想是,外星人之所以還沒有出現,是因為(wei) 他們(men) 不知道人類的存在,如果我們(men) 主動向宇宙中發送地球的信息,外星人收到後將與(yu) 我們(men) 聯係。


爭(zheng) 議:要不要主動發送信號

圖片

在國際上,METI是一項有爭(zheng) 議的活動,有很多知名人士是反對METI的。

英國射電天文學專(zhuan) 家馬汀•賴爾是較早反對METI的人士之一。

他警告說,外星的任何生物都可能是充滿惡意而又饑腸轆轆的,主動與(yu) 其聯係可能會(hui) 招致殺身之禍。

同時,賴爾還寫(xie) 信給國際天文學聯合會(hui) ,呼籲頒布國際禁令,專(zhuan) 門針對地球上那些企圖與(yu) 外星人建立聯係、或主動向其發送信號的行為(wei) 。

另一個(ge) 反對METI的大人物是斯蒂芬•霍金。2010年,霍金編劇並製作了一組紀錄片《與(yu) 霍金一起了解宇宙》,在美國探索頻道播出。

該紀錄片共有三集,其中用整整一集的篇幅討論了外星人問題。

霍金說,用純粹數學的方式思考,光從(cong) 數字上就能得出外星人一定存在的結論。外星生命的形態應該是多種多樣的,不排除演化出能威脅到人類的智能生物的可能。

這些生物可能已經獲悉了長生的秘密,耗盡了母星的資源,走上了征服宇宙的道路,甚至可以動用恒星級別的能量,直接撕裂空間、製造蟲洞到達預定目標進行掠奪。

人類主動尋求與(yu) 外星人的接觸是十分危險的,外星人一旦來到地球,可能就像哥倫(lun) 布發現美洲大陸,其結果對於(yu) 當地印第安人來說當然不是什麽(me) 好事。

同樣反對METI的還有大衛•布林,他是美國物理學家,更以寫(xie) 科幻小說而著名。

對於(yu) 為(wei) 何至今聯係不到外星人,布林提出了一個(ge) 有趣的理論叫做“大沉默”。

布林說,“如果高級的地外智慧生命選擇了沉默,我們(men) 難道不應該選擇和他們(men) 一樣的做法?或者,至少稍微觀望一下吧?很可能,他們(men) 沉默是因為(wei) 知道一些我們(men) 不知道的事情。”

布林認為(wei) ,宇宙中可能存在一些人類尚不知曉的危險和規則導致了“大沉默”的發生,目前比較明智的策略是采取SETI而不采取METI。

與(yu) 賴爾、霍金等人的惡意推斷不同的是,卡爾•薩根與(yu) 薩特塞夫等METI的支持者對接觸的結果有著相當正麵的預測。

薩特塞夫認為(wei) ,擁有更先進科技的外星文明世界必然是“文明”的,他們(men) 會(hui) 對我們(men) ——同作為(wei) 宇宙中稀少的智慧存在表現出友好和愛護。

薩特塞夫甚至相信,外星人會(hui) 向我們(men) 傳(chuan) 授星空体育官网入口网站與(yu) 經驗,將人類從(cong) 核武器、戰爭(zheng) 和環境汙染的危境中拯救出來。

聯係外星人不僅(jin) 不是一種冒險,而且還是非常必要的,其將對人類文明的發展和持續起到至關(guan) 重要的“啟迪”作用。

在劉慈欣的科幻小說《三體(ti) 》中,中國科學家葉文潔同樣是地外文明的狂熱擁護者,在被捕後,她與(yu) 地球上的審訊官進行了這樣的對話:

(以下文字摘自劉慈欣的《三體(ti) Ⅰ》)

“審問者:你了解三體(ti) 文明嗎?

葉文潔:不了解,我們(men) 得到的信息很有限,事實上,三體(ti) 文明真實和詳細的麵貌,除了伊文斯等截留三體(ti) 信息的降臨(lin) 派核心人員,誰都不清楚。

審問者:那你為(wei) 什麽(me) 對其抱有那樣的期望,認為(wei) 他們(men) 能夠改造和完善人類社會(hui) 呢?

葉文潔:如果他們(men) 能夠跨越星際來到我們(men) 的世界,說明他們(men) 的科學已經發展到相當的高度,一個(ge) 科學如此昌明的社會(hui) ,必然擁有更高的文明和道德水準。

審問者:你認為(wei) 這個(ge) 結論,本身科學嗎?”

審問者最後的反問恰可以看作是對那些企盼外星文明來充當救世主的科學家們(men) 的最好的反駁。

想想看擁有先進科技的西方人是怎樣對待落後的印第安人和非洲人的,就不難得出結論:科技的昌明程度與(yu) 文明和道德水平並無正相關(guan) 關(guan) 係。


“不要和外星人說話。”

圖片

宇宙中到底有沒有外星人?

1961年,在美國綠岸附近的天文台,德雷克主持首個(ge) 地外文明搜索的學術討論會(hui) 時,他和年輕的卡爾•薩根提出了著名的“德雷克公式”(又被稱為(wei) 薩根公式)用以估測銀河係中存在的高等文明的數目。

從(cong) 數學上來講,德雷克公式(N=R×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L)表明,宇宙中存在外星人的概率是很大的。

地球隻是繞太陽旋轉的8顆行星之一,太陽隻是銀河係中2000多億(yi) 顆恒星中的一顆,如果放眼整個(ge) 宇宙,銀河係又僅(jin) 僅(jin) 隻是1000多億(yi) 個(ge) 星係中並不特別的一個(ge) 。

即使目前銀河係內(nei) 的高等文明隻有人類一個(ge) (也就是所謂的N值等於(yu) 1),在1000多億(yi) 個(ge) 星係中,我們(men) 也不可能再妄自尊大下去。

這就是霍金所說的,“用我的數學頭腦思考,光從(cong) 數字上就可以得出存在外星人的結論。”

“可是他們(men) 在哪裏呢?”

1950年夏天,在某日早餐後,費米也曾隨口發出這樣的疑問。如果外星人存在的話,他們(men) 早就應該出現了。由於(yu) 費米的巨大聲望,這隨口一問便流傳(chuan) 開來,成為(wei) 了著名的“費米悖論”。

的確,從(cong) 第一次工業(ye) 革命至今不過短短300年,人類已經登上了月球,發射了許多衛星和航天器,其中“旅行者1號”已經飛出了太陽係,飛向了更廣闊的宇宙空間,如果銀河係內(nei) 存在另一個(ge) 與(yu) 我們(men) 智能相近、發展速度相近,卻比我們(men) 早誕生一億(yi) 年的文明,他們(men) 的殖民統治應該早已經遍及整個(ge) 銀河係了。

世界上很多科學家、科幻作家都曾試圖對這一問題進行回答,其中引人注目的解釋有以下幾種:

第一種解釋是,外星文明曾經存在過,但是他們(men) 還未發展到能夠星際殖民的程度就已經消亡,譬如說,因為(wei) 核戰爭(zheng) 、環境汙染及不可抗的災禍等等原因。

這一種解釋帶給我們(men) 的思考是,“文明”究竟能生存多長時間?人類目前的發展是不是無以為(wei) 繼的?不久後的我們(men) 是否也將麵臨(lin) 相同的命運?

第二種解釋是,我們(men) 是銀河係中唯一的智慧文明。

即使其它星係中有更高級的文明,他們(men) 的勢力目前也無法伸向銀河係。

這樣一來,也就意味著,人類是當前最有可能發展成Ⅱ型文明的種族。

如果成功完成了這一曆史使命,我們(men) 的後代將自由地穿梭在星際間,最終在銀河係建立起龐大的、屬於(yu) 人類的銀河帝國。

第三種解釋是,外星文明是存在的,但是他們(men) 故意不讓我們(men) 發現。

地球是外星人的一個(ge) “實驗室”,甚至是“動物園”,他們(men) 默默地觀察著我們(men) ,企圖知道一個(ge) 不受地外影響、自發生長的文明最終會(hui) 變成什麽(me) 樣子。

所以說,人類進行再多的SETI和METI都是徒勞的。

除了上述三種解釋外,還有許許多多的精彩解釋。

近年來,中國作家劉慈欣在《三體(ti) Ⅱ》中提出了另一種回答——“黑暗森林”法則。這一解釋是與(yu) 大衛•布林的“大沉默”一脈相承的,但是卻更加精致,也更加令人膽寒。

劉慈欣的“黑暗森林”法則基於(yu) 兩(liang) 條基本公理和兩(liang) 個(ge) 重要概念。

兩(liang) 條基本公理是:

一、生存是文明的第一需要。

二、文明不斷增長和擴張,但宇宙中的物質總量保持不變。

兩(liang) 個(ge) 重要概念是:

一、猜忌鏈。

由於(yu) 宇宙十分浩大,文明與(yu) 文明的距離非常遙遠,又由於(yu) 光速不可超越,所以宇宙的不同文明之間不可能建立起有效的溝通和相互的信任,這就導致了“猜忌鏈”的產(chan) 生。

譬如說,人類想要與(yu) 一個(ge) 100光年遠的文明進行溝通,從(cong) 發出消息到接收回音至少要經過200年。

我們(men) 怎能知道200年間發生了什麽(me) 呢?他們(men) 的回音、他們(men) 的態度還剩下多少可信度呢?既然有效的溝通無法建立,我們(men) 就無法確認外星生物是善意還是惡意。

即使我們(men) 相信他們(men) 是善意的,也無法得知在他們(men) 眼中我們(men) 是善意還是惡意。

這樣的“猜忌鏈”可以延伸到無限長,其結果是任何一個(ge) 文明都不可能信任另一個(ge) 文明。

二、技術爆炸

人類文明有五千年的曆史,而現代技術則是三百年內(nei) 發展起來的,從(cong) 時間尺度上來說,這根本不是發展,而是爆炸。

同樣的,任何文明都可能發生這樣的“技術爆炸”,但不知何時發生。

所以說,即使與(yu) 我們(men) 聯係的外星種族的技術水平遠遠落後於(yu) 我們(men) ,他們(men) 也可能隨時發生“技術爆炸”,迅速超越我們(men) ,甚至威脅到我們(men) !

這兩(liang) 條基本原理和重要概念勾勒出的宇宙圖景是:

宇宙中的各個(ge) 文明必然以自身的生存為(wei) 第一目標進行資源爭(zheng) 奪,他們(men) 不可能信任另一個(ge) 文明,也無法確保自己處於(yu) 技術領先的優(you) 勢地位。

這樣一來,一、讓你知道我的存在,二、讓你繼續存在下去,對於(yu) “我”來說都是危險的。

這就是宇宙的“黑暗森林”法則,也是外星文明集體(ti) “大沉默”的原因。

“宇宙就是一座黑暗森林,每個(ge) 文明都是帶槍的獵人,像幽靈般潛行於(yu) 林間,輕輕撥開擋路的樹枝,竭力不讓腳步發出一點而聲音,連呼吸都小心翼翼:他必須小心,因為(wei) 林中到處都有與(yu) 他一樣潛行的獵人。如果他發現了別的生命,不管是不是獵人,不管是天使還是魔鬼,不管是嬌嫩的嬰兒(er) 還是步履蹣跚的老人……能做的隻有一件事:開槍消滅之。在這片森林中,他人就是地獄,就是永恒的威脅,任何暴露自己存在的生命都將很快被消滅,這就是宇宙文明的圖景,這就是對費米悖論的解釋。”

總的來說,劉慈欣給我們(men) 的告誡是:

“不要和外星人說話。”

(作者李月白為(wei) 科技史博士、上海交通大學錢學森圖書(shu) 館館員,江曉原為(wei) 上海交通大學馬克思主義(yi) 學院講席教授)



歡迎掃碼關(guan) 注深i科普!

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。