“绿岸公式”又称“德雷克方程”

                 寻找外星人
         当代美国天文学家C.Sagan曾依据探讨外星人问题极其有用的“绿岸公式”(又称“德雷克方程”,即N=RPL;N代表银河系中能与地球人建立通信联系的技术文明星球数,R是新的恒星在星系中形成的速度,P是适当高级生命形式最终在某一恒星的行星上出现的几率,L则是这种文明的平均生存期。这是地球人对外星人作定量分析的第一次尝试),估计出目前我们银河系中,相当于掌握了射电天文学水平的技术文明的星球数目可能有100万个。美国生物化学家及科普作家I.Asimov在已知科学材料的基础上,通过一系列严密的推理,曾提出与绿岸公式类似的公式。他估计出,我们银河系中大约存在53万个高技术文明的星球。
         由于参数的设定值,答案从0到一百万都有可能“绿岸公式”(又称“德雷克方程”)当代美国天文学家C.Sagan曾依据探讨外星人问题极其有用的“绿岸公式”(又称“德雷克方程”,即N=RPL;N代表银河系中能与地球人建立通信联系的技术文明星球数,R是新的恒星在星系中形成的速度,P是适当高级生命形式最终在某一恒星的行星上出现的几率,L则是这种文明的平均生存期。这是地球人对外星人作定量分析的第一次尝试),估计出目前我们银河系中,相当于掌握了射电天文学水平的技术文明的星球数目可能有100万个。美国生物化学家及科普作家I.Asimov在已知科学材料的基础上,通过一系列严密的推理,曾提出与绿岸公式类似的公式。他估计出,我们银河系中大约存在53万个高技术文明的星球。

适合人类居住行星可能多达数十亿颗

    美国天文学家表示,地球所在的太阳系绝非独一无二,适宜人类居住的行星可能数以十亿计。
  研究人员在檀香山举行的美国天文学会会议上说,最近的发现已使得系外行星的数量增至236颗。
    而该项研究带头人、加州大学柏克莱分校的天文学教授马西说,地球在宇宙中是不罕见的行星。
  他表示:“我们可以轻易地发现围绕其他恒星运行,像木星和土星那样的巨大行星。像我们的木星及土星一样,大多数这些行星也距离它们绕行的恒星很远,这在行星系统中是很常见的结构。”但研究人员指出,尽管新技术能让天文学家发现不算巨大的行星,像地球般大小的星体仍无法被观测到。
  他们发现了四个拥有多颗行星的类太阳系系统,其中最令人兴奋的是3年前发现的一颗行星。这颗类似海王星的行星围绕着恒星Gliese 436运行,其表面似乎覆盖着水,因此引起了科学家的兴趣。
  马西说:“它的密度为每立方厘米2千克,是水的两倍,因此它肯定是一半由岩石,约一半由水体构成,或许还有少量的氢和氦,现在我们认为它有着岩石核心,覆盖着一层水。”他还表示,科学家在数十年前就提出了理论,而确凿的证据已经开始涌现。他认为,银
河系中有2000亿颗恒星。估计或许其组成的星系中数十亿颗行星有适宜人类居住。

寻找地外生命                      南仁东 
  人类仰望上苍时,我们的天性会发问——我们是谁? 我们从哪里来? 我们是否孤独? 寻找地外理性生命(SETI)是现代生命科学及宇宙科学的前沿。那什么是生命?生命最早是怎样产生的?地球最老的生命化石形成于36亿年前,6亿年前寒武纪出现的三叶虫已有完整生命形象,效仿萨根宇宙年的说法,将漫长36亿年压缩成一年,人类在最后一分钟进入文明,最后一秒钟进入太空并开始大规模影响环境。 
  那么要寻找地外生命首先看看我们的太阳系。太阳系的九大行星中,水星没有水,水在高温下呈毒气室。金星呈气态,象天王星、海王星、冥王星这些外缘行星温度太低,可能也没有液态水。太阳系可能的水乡有两个:火星和木星。火星故事深入人类所有文化领域。迄今人类火星之旅40次,28次成功。1976年“海盗1号”,“海盗2号”成功着陆,做了呼吸作用、光合作用和放射性同位素实验,人类耗资亿金万买来仲裁一页——火星上没有生命。 
  1989“伽利略”升空,漫漫6年之后于1995年到达木星。 探测器发回的图象展示了其表面由巨大的冰块覆盖,它的暖冰壳下包着比地球多得多的水。地球生命可以挑战人类不敢想像的极限环境,水在太阳系里也不独属地球一家,行星系统无处不在,这三项新的科学进展使SETI科学升温。似乎我们应该有很多聪明的邻居,我们怎么从来没它们的消息? 如何才能与它们相遇?1959年康乃尔大学的Cocconi和Morrison提出截获星际通讯的设想,提出与E·T交流的惟一途径可能是无线电通讯,不管E·T想不想和我们交流,它们技术活动产生的电磁波会出卖其存在,SETI需要射电天文学帮助。那么寻找地外生命会给人类带来什么益处和风险?与ET相遇的风险:第一,碰上星球大战中“死星”那样的坏邻居,招徕麻烦;第二,找到了E·T那样高明的教师爷,人类的求知欲会随之凋零;第三,先进的ET文化吞噬地球文化。与ET相遇的好处:第一,E·I的发现更根本地医治人类的贪婪与狂妄;第二,从E·T那里获得科学技术的利益;第三,星际通讯成功是一种存活的信息,E·T是如何在发展中求生的?第四,即使我们找到的地外生命比我们低级得多,人类也可以启动诸种比较学,使其对自身和自然的认识走向成熟。 
  当我们仰望上苍的时候,我们的天性经常会发问这样三个问题:我们是谁?我们从哪里来?我们是否孤独?就是地球之外有没有其他的文明社会;茫茫宇宙之间有没有我们人类的同类。像著名的哲学家罗素曾经讲过,对于这样一个问题,那无非两种解答,一个是是,一个是否。不管是哪一种解答,我们都会感到无比惊奇。你想一下,是不是这样。所以这一个难题,或者说这一个课题是和所有其它的课题所得到的结论都是不一样的。那先讲一下现在世界上流行的主流科学是什么。一说SETI,现在如果你到美国、欧洲这些比较先进的国家,它们的公众一听到SETI,我知道,E·T,大家知道,就是美国那个大片,外星人。那S,就是Search,英文就是Search for Extraterresteial Intelligent Life ,寻找地外文明。 
  说地外生命的问题,我们先界定一下什么是生命?就是什么是活着的生命,这个活着和死的东西,就是生命和非生命它们之间是应该有一条界限的,这条界限实际人类已经为之争论了数百年,上千年,都莫衷一是。但是你要讨论这样一个问题,还是应该给一个界定。我自己觉得可以给这样三项界定:一个是生命的目的在于保持,就是一个活着的东西要适应环境,要从环境里吸收能量,保持个体的生存;第二个生命应该是碳基的;第三条生命是一个信息系统。那么我们怎么来解释生命的多样性。就是我们这个五花八门的世界,达尔文当年,就是19世纪,用物竞天择的过程来说明我们为什么地球生命这么丰富,这么多色。他说,驱动生命从低级变得高级,变得更加适应环境,有两个要素:一个是基因突变,这个基因突变,大家知道,用现在生命科学讲,就是当DNA分子在复制的过程中要有误差的。还有一个,这个DNA分子虽然密藏在一个非常安全的地方,但是外边,强的物理化学过程都会改写它,就是它也有危险发生变异。当然达尔文当年并不知道这件事情了,于是他就用基因突变的这个说法来解释,比如说这个亲代和子代中间,它当然是要遗传的,龙生龙,凤生凤,但是不是一样的。那么下一个因素,就是自然选择,自然条件把生存和繁衍的机会,只给那些有益于和环境更和谐的个体。于是这些和环境更和谐的个体性状,就一代一代遗传下去,就是使得物种不断从简单到复杂,变得非常完美。 
  可以举一个例子,比如说孔雀,孔雀亲代它可以有不同的子代。小孔雀可能有的变得更漂亮,可能有的不那么漂亮。那达尔文就解释自然界把那些生殖的机会留给了那些变得更漂亮的孔雀,于是孔雀就变得越来越漂亮。所以不是孔雀想自己变得漂亮,才漂亮,那就变成拉马克思主义了,就是说它有一种自我完善的冲动。当然达尔文这个学说,他并不能完全解释,比如说乌鸦为什么也生生不息。那么大家想一想,哪一种演化特征,对一个物种的生存是最有价值的。我觉得,大家立即就能得到一个结论,就是变得聪明,因为人会思想,他变得聪明,他有了技术,所以他可以飞得比鹰还高,跑得比猎豹还快,比凶狠的鲨鱼更能威胁邻居,所以人类成为众生之王。 
  下面有三个问题需要我们回答:第一个问题,如果有合适的条件,生命一定起源吗?这个答案肯定是的。因为如果不是这样的话,那我们怎么解释我们地球生命的现象,那你只能用造物、创世纪的那个办法来解决了,是吧。下一个,就是生命一旦起源,就必然长出智慧吗?那从上面我挺长的一段说法里边看来好像应该是对的,要变得聪明。第三个,就是除了地球之外,在茫茫宇宙之间,我们还有其他的适合于生命的家园。 
  那么我们讲生命的问题,我们先看一下地球生命。这是在南非找到的一种叫无花果黑硅岩的一个矿物,你能看到成团的那种东西,那么生物学家认为这是生命最早的印记就是细胞的化石。那在六亿年前,三叶虫,就是说已经有了非常完整的生命形象。你看有眼睛,有鼻子,挺像一个活的东西。又过了两亿年,就是从现在数,一共是四亿年之前,生命从海洋爬上陆地。你们知道,美国有一个著名的科普作家,同时也是一个非常杰出的天文学家叫卡尔·萨根先生,他有一种宇宙年的说法,那么我们仿照他这种说法,如果我们把地球生命三十六亿年漫长的演化历史浓缩成365天,把它算成一年的话,那人类真正从猿开始两足直立长出智慧开始了文明,那也就是最后一分钟的事情,而人类真正走向太空,大规模的影响环境是应该发生在最后一秒钟。还有一个,我们回到地球生命,大家总说生命是宝贵的,应该珍惜生命,生命同时也是脆弱的,实际生命并不脆弱。近十年或者二十年吧,生命探索在地球上发现了很多很多极限的生命环境,就是说在那些我们不能想像的非常艰苦的环境里头,都找到了生命。 
  那么我们找生命,到底哪一个东西是最关键的,或者说我们找适合于生命的环境,哪一种东西是最关键的,就是水,水比阳光,比能量,比氧气还重要,这是为什么呢?因为生命科学告诉我们,水是生命化学反应必备的一个要素。另外水是传送营养,排泄废料必要的一个通道,所以你要找生命,首先看那个地方有没有水。这个是大家都知道的了,就是太阳系,这边扁片就是太阳了,那么接着就是太阳系的九大行星,水星,没有水,金星有水,非常少量的水蒸气,在它有毒的大气里,那当然是高温了,所以它只能气态存在,那不叫水,水蒸气。“地球”,我们知道,我们在这里,我们有水,还有太阳系的外缘行星,你像远的天王星、海王星、冥王星,因为它离太阳太远了,那个里头温度非常低。所以即使有水,也是以固态冰的形式存在的。比较可疑的有两个地方,除了地球,一个是火星,一个就是木星的卫星。我们因为最近火星的探测特别热,所以咱们先说火星。 
  从上个世纪六十年代开始,人类不断地去火星,就有人说了,我们第一个飞掠的是行星,是火星,我们第一个绕行的行星也是火星,第一个着陆的是火星,第一个在上面漫游的还是火星,我们在那里倒霉是因为我们总在那里找麻烦。这是NASA的一个科学家讲的,统计起来是这样的,到现在为止大概有三分之二不到,一半多是失败的。我个人觉得,在众多的这些火星探测课题里面,最成功的应该算上一个世纪1976年着陆火星的两个探测器,“海盗一”,“海盗二”。它在火星表面做了三项实验,就是一个叫光合作用实验,一个是呼吸作用实验,一个是放射性同位素实验。那么这个结果,人类耗资亿万金,得到的一个结果是非常可悲的。就是说火星上既没有水的印迹,也没有生命。当然对于这样巨大的投入回报呢,那当然使科学家非常沮丧。但是有一些乐观主义者呢,他们认为,可能是这样的,火星那么大,你怎么那么寸劲儿就把那探测器正好丢到一个有生命的地方。如果在地球上撒哈拉扔一个探测器,它结论肯定是地球没有水也没有生命。还有一个,可能火星上有高等生命这种可能性,我觉得基本可以排除了,低等的生命是不是已经转入地下,所以还有希望。 
  咱们看一下,下边就有一些近期的发展。从今年元旦开始,就是大量报道了美国的“勇气号”和“机遇号”,还有“欧洲快车”探测火星,咱们说一下火星探测的情况。下面给大家放一段录像吧。这是一个计算机动画,里边有很多是真实照片,这是发射,都是在去年,去年这不是8月底是火星大冲日吗?它在6月发射,大家看这个飞行器,在太空飞行的情况,它有三个强大推动力的大火箭,有九个辅助推动器的火箭,那一开始通讯的时候,因为你不能同时太阳能电池对着太阳,完了天线又对着地球,这是不可能的,所以一开始用无方向性的天线。到了临近火星的时候,它开始改成中等增益的那种天线,七个月以后到达火星。到达火星以后,它第一件事情是要调整姿态,它要把它那个头对准火星,接着它要经过火星大气了,它一开始的速度非常高,是时速两万公里/小时,经过火星大气的摩擦以后,四分钟以后要降到一千六百公里/小时,所以整个从进入大气层到着陆要六分钟,六分钟被称为危险六分钟。到了最后两分钟的时候,它要做很多其它的工程动作。比如说把备伞打开,然后防热罩脱离,最后它的着陆器要自由落下,那这个时候还要测定地面的情况,用雷达探测,而且要拍三张工程照片,来测试它水平横向的运动来决定它如何着落。那么到这个时候,已经是剩下六秒钟了,六秒钟以后它这个时候地面高度是134米,它的速度大概是82公里/小时,马上点火制动火箭,制动火箭点火以后,在三秒钟之内,基本是停下。停下以后及时剪断绳索,说是迟,那是快,很快就过去了。那这个时候呢,它这个地面高度就是十几米,四层楼那么高,它速度还是很高的,42公里时速相当于一个小轿车在高速路上跑,砸到地面上要弹跳大概三十余次,可能要滚动到一公里以外的这样一个距离,这个着陆本身工程上当然有巨大的风险,所以它把整个着陆过程进入大气层以后呢,说是危险六分钟,而最后当它剪断绳索,制动火箭点火开始到落地的时候叫致命六秒钟,那是非常可怕的。它下来以后,你看,刚才那个透明片,它翻一个个,因为它整个是一个正四边体,翻个个,它要找哪个是底座,因为那个机器人,“勇气号”机器人是坐在一个底盘上,固定在那儿,所以当不正的时候,它要调整一下,要滚动一下调正,调正以后呢,它要想那么一两个小时,它才能够把这个花瓣打开,这是非常关键的。这个“勇气号”和“机遇号”,我觉得它们运气都不错,一下子就打开了。你看,它要经过一个星期以后,它自己对自己进行工程安全的检查,以后才能离开它自己这个平台,而且从平台下来的过程也是充满风险的,它上边有很多科学仪器。比如你看的柱子支撑着,这个有一个就是沿着轴向的小热谱仪,那是干什么的?那就是要检测火星土壤的热容量,诊断土壤和岩石的岩性,还有它的构成。还有一个就是来测量火星不同大气分层,上面你还能看到横着轴,你看这个,这里边还有两个镜头,那是全景相机,彩色,三维1024乘1024。中间那个东西是导航相机,它是黑白的,它可以点头,当黑夜来临的时候,因为它主要靠太阳能工作,给出140瓦这样电量,晚上的时候它要把自己包起来,包起来以后,它有八个电池,每个电池只有一瓦,为什么呢?因为它要加热保持温度,你不能在负一百度下,它那个电池不能生存。所以这也是一个很高的技术。在它的机械手上还有一个磨岩机,这个磨岩机,它可以磨把那个岩石磨五毫米那么深,把它上边风化层磨掉,露出新鲜的岩石。 
  下边我就不啰嗦了,我给大家讲一下,因为为了应付今天的报告,我昨天特别用功,因为2004年3月3日,美国宇航局不是有个新闻发布会嘛,说火星找到了这个,找到了那个,什么说法都有。实际我给你讲,以这个为准,因为我这是校过电话的。找到什么东西呢?咱们一项一项说。 
  首先说一下“欧洲火星快车”它科学上是非常成功的。它们在1月18号的时候,就有一个新闻发布会。大家看了觉得比较安慰,因为这个“小兔猎犬”不是死了吗?现在它这个母机还活着,而且它在火星的南极拍下了三种图片。你看右边这个,大家看,这就是可见光图片,就是我们平时照的照片,这三块东西都是同一个地方,中间是干冰谱线,是这种物质的指纹吧。我们说你用这种波长,你只能拍到干冰,固态的二氧化碳。而这个就是水冰,H2O,所以你看它已经找到了水,就是这个,是最确认的对火星探测的科学结论,当然你还差喝一口,但是这就是水,没有什么疑问的。 
  接着咱们说一下“勇气号”。这是它当时北京2004年1月4号,马上着陆以后,用导航相机,你可以看到有些马赛克,就是一段一段的,因为它三百六十度拍。过了两天,它上面那个全景相机,送回彩色三维的高分辨率的火星地貌图像。这是近期火星观测到的“蓝草莓”,这个大小就有两毫米,三毫米,就是一种矿物。实际上大家想像比如说硅酸盐之类的,火山喷发,喷出来的那种液态的东西凝固了。 
  我们说完火星,我们马上开始转向木星,我们说还有一处可能有水吗?1989年10月份,“伽利略”从地球出发,经过了六年漫漫太空之旅,大家想一想,星际旅行谈何容易,非常漫长的。1995年12月份到达木星,到了以后出一点毛病。你看一下,这个图形有一个伞,这个伞就是一个天线,这个天线没有彻底张开,它本来是叠在一块儿的,像降落伞一样,结果它的传送数据的速度就受到了非常大的限制。但是地面深空网还是采取了很多办法。当然你必须以付出接收速率非常慢为代价来获取图像。下面一篇就是我们看到,大家看一看右上角这像什么,就是冰,欧罗巴就是由冰层覆盖,它的光谱,它的密度,都说明它是水,是固态的,而且里边这水还是咸的。这是叫凯维尔森女士博士洛杉矶大学他们一个研究团组,为什么呢?她解释,如果欧罗巴是一个装有盐水的这样一个球,而且你看这冰还不是一块冰,冰之间还有融化以后再凝固的痕迹。所以欧罗巴很怪的,那么多水,下边有地热水,还是咸的,和海洋一样。问题是那里有鱼吗?但是“伽利略”它确实非常成功,项目超期服役14年,在去年9月21号NASA在地面给它改轨,使它掉入火星非常浓密的大气,在那里一切最后解体,完成了它的使命,它这个最后的呻吟经过了茫茫的太空,46分钟以后到达地面美国深空网的监视站。当时课题人员还给它举行了一个告别,功勋卓著,别了“伽利略”。 
  那三点综述就是这样了,过去天文学认为是一种理论,就所谓太阳系以外的行星系统,看来到处都是。你看一下子就找到了一百多个,火星上曾经有水流过,而且在欧罗巴的冰层下面有大量的水。所以有水的地也不独有地球一家。第三个,就是地球生命非常皮实,所以我们寻找地外生命的时候,可能是与生命起源的环境应该是不那么刻薄的。这三项科学结果使得目前寻找地外生命的科学变得非常热。 
  下边讲一下,我们有这么多邻居,我们怎么从来没听说过他们,慢慢道来。第一个SETI科学跟UFO的关系,你们知道,UFO是吧,不明飞行物Unidentified Flying Object。任何一个东西,你想只要有人在思索,那古往今来,未查明的东西总是有的。UFO肯定是有的,我经常说笑话,你走在街上,石头砸到你脑袋上,UFO,你不知道从哪儿来的,这是肯定的。但是你要是说我们地球曾经被地外文明造访,这个你就缺少证据。UFO事件它出现的高峰,各种目击事件报道,比如在上一个世纪六十、七十、八十年代,像美国和英国科学家他们做过统计,美国对于目击事件大概考察了两万件,英国考察了1600件,它排了一下序,70%是飞机,都在晚上的时候在日落附近出现。还有一个,就是太空碎片,气球还有天上的一些天体,比如行星,流星什么东西,还有气象现象等等,有一些就根本不是UFO,IFO,已知飞行物,不过你不知道而已。但是UFO探索,也不是完全消极的,它说明了人类对自己环境安全的一种关注,也说明了人类探索未知世界一种热情。 
  但是严肃科学认为,我们不曾被地外文明造访过,那怎么办呢?那我们串门不行,我们只能采用打电话的办法,所谓星际无线电通讯,最早提出这个东西,是1959年康乃尔大学两个年轻人,一个叫Cocconi,一个叫Morrison,他两个人在英国的《自然》杂志,发表了星际通讯的可能性。那我简化一下,这个星际通讯,比如你想得太异想天开了,太以己度人了,你用电视,电话,人家外星人也用这个,这个问题问的是对的,所以你在做这件事情的时候,你得给个根据,这就是我们说发明和发现的关系。如果一个东西是宇宙普适的,你不能把它叫做发明,你说外星人,你以己度人,像我们都睡床,那外星人肯定睡床,不尽然,因为日本人就睡榻榻米。所以你这么近都不一样,所以你要找普适,比如说牛顿定律,爱因斯坦的相对论这都是宇宙普适的。那么从这个意义上说,它既然存在,它迟早被发现,被利用。所以从这个意义上说,说麦克斯维尔方程组,无线电技术,大概也是宇宙普适的,所以就出现了这么一个想像。还有一个就是射电天文能够为这个提供手段,这是一个射电天文用的望远镜设备,就是一个大的雷达,或者是卫星天线,你看它有三个部件。一个是指向装置,这是一个抛物面,把平行光汇聚到接收机里,供天文学家分析。这个最大一百米,足球场那么大,公差在亚毫米,所以这是人类工程上一个极限。你再做大以后呢,它就自重和风载引起的翘曲使得它无法工作,所以你要再做大,还有一个办法,就是像美国康乃尔大学电离层研究中心做了一个三百米的望远镜,它不能动,是个被动的。你要想跟踪,你要调试上面这个平台上馈源,指向跟踪。而这个SETI计划,国际上很多都使用这个望远镜。 
  那么接着还有一些实际探测,这就是1972年由卡尔·萨根先生和德拉克参加的“先锋十号”。你看这个图,这个图是地球名片,镀金的,你看了这个名片以后,你就知道地球是怎么回事。所以你看还挺复杂这个问题,那在“先锋十号”,大家知道,还带了90分钟地球之音,地球的风,海啸都录在上面,还有六十种语言,其中还有中国的吴语,问你好,还有27首名曲,包括了中国的高山流水,也不知道哪位能收到。当然这个还是有点星际旅行的味道,摔个片,大概四百万年以后到达金牛座某个星。那你们说我们等不及,那还是打电话,打电话。德拉克他就在奥兹玛计划后期,在1974年用我给大家看三百米那个望远镜,就向太空发射了1679个脉冲。两万六千年以后,它是向一个星团发射,星团定向发射一束电磁波,那里有上百万颗行星,万一哪个聪明的武仙座人,它解码了,解码以后就会解出左边这个图像,大家看一看,上面就是我们所用的十进制技术系统。当然下边这个你可以看,这就是组成有机体,最重要的五个元素在元素周期表里边,二进制的排序,这就是氢、碳、氮、氧、磷。下边就是比如说人类基因组排序,DNA分子链条形象。还有人,当时四十多亿的人口,现在六十多亿。那么人的身高,而且人用发射波长量身长有多高的二进制,表达式就是横着这个东西。九大行星,太阳,还有阿里西博望远镜的微波光学,他们计算的当然是深思熟虑,至于说外星人是不是感兴趣,那就不知道了。 
  接着还有很多其他的一些计划,很著名的有一个美国的高分辨率微波巡视计划,一个赫兹,一个赫兹给你数你的信号,一共有二十亿个通道。你想想,这样一个课题它的潜在的军事意义那是不言而喻的。目前正在进行的就是所谓Phenix, 凤凰计划。1993年美国国会由于它消减财政赤字,因为外星人,政客认为,这个瞎闹,给你杀掉了,结果媒体和公众都是自发地开始支持SETI科学的探索,于是就出现了私营的SETI研究所。它这个计划有很多特点,它用最大的射电天文望远镜,全世界的,而且它用未来一公顷的望远镜,它已经得到课题经费了,正在建造,它要对一千个和太阳差不多的,在一百光年内的临近的恒星邻域做观测,用最先进的接收系统,而且有自动识别报警,还要同时双台观测。这个大家必须知道,科学研究你是第一个,你要有旁证,旁证说我看见外星人了,我看见鬼了,那你不行,你必须那个人跟你一起看的,而且你们两个不能有关系的,你说你哥看的那不行。还有一个,你看见鬼了,你今天晚上领我再看一次,因为科学实验要能重复的。大家知道,比如氢和氧爆炸形成水,这在课堂里做了上百年,每一次都不错嘛。所以这个科学实验一要有旁证,二要有重复,你自己不能随便说。有时候我们因为,我在IAA国际宇航科学院曾经任过一段职。那个时候电子邮件就说,你相信我吧,我在绝望中向你呼吁,看到了什么。我们都说,你在绝望里呆着吧。所以因为你没有旁证。那这就看一看,你在搜索地外文明的时候,你要区别什么是地外文明发来的信号?什么是地球人类的干扰?什么是自然界中的噪声?当然谁也许见过,你只能来设计它。大概外星人来的应该是窄带的。第二个,它是一个非常窄,几个赫兹,或者几十个赫兹,而且它非常有规律,它不能像自然界噪声,比如一打雷,这边电视也不行,那边电话也不行,手机也不行,因为它有非常宽的频谱。 
  第三个,因为它是地外的,所以它相对地球要有运动的。所以这个运动产生多普勒频漂现象。上边就是一次报警,就是SETI计划在观测的时候发现确实有个东西,你们看,实际它是什么呢?它就是“先锋十号”,就是我说拿到地球名片的那个,已经跑出去,你看1973年这是1998年,那二十多年了,还能有一种恋乡之情。它那微弱的已经快用尽的电池,发出非常微弱的信号,我们还能看到。所以这个虽然现在没有真正的和地外文明联系上,但是说明了SETI的研究计划是非常非常科学的。 
  最后一项我们就讲一下,你去寻找地外文明干嘛?这肯定任何事都是双刃剑,是有好处,有坏处。咱们先说坏处,第一个坏处招惹是非,说你遇到坏邻居了,但是也没办法了。因为我们二战,你看,过去了半个多世纪了,那雷达的电波已经在太空中年复一年,日复一日的传播,光速三十万公里/每秒,那你停不下来了,你的存在,你的日常电噪活动,早都把你的存在出卖了,所以你想为时已晚。那有人说不可能的,地外文明比我们发达得多,它肯定是非常有理性的,那我们就像虫子一样。我们想一下,我们自己怎么对待虫子的,所以这是一个问题。 
  第二个文化冲击,你看,我们大家都屈从大文化。你看,比如大家都穿牛仔裤,都染发,大文化。那么如果我们想像,你看这个地球有一些信仰,我觉得它是有积极意义的,它可能是社会稳定的一个支梁。上帝说这人是受宠的,是被选择的,耶和华造的,那边一看外星人说是章鱼,几个爪拿了一个微波天线,我觉得,这个对于信仰是一个挑战。我不知道应该把它放到哪一项里头。还有人担心说,这种课题你千万别干,没有任何一种比建立这个星际通讯更可怕的噩梦了,这是美国的一个生理学家沃尔特,他说的,因为这样人类将摒弃自己的功利主义和进取心,积极性都没有了说,我们别研究怎么治疗“SARS”,我们看外星人是怎么治的。其实这是不可能的这种担心。你想,你打一个电话来往八年多,你怎么可能,所以你不能等。 
  第四个就是大家比较担心内讧。为什么?上个世纪六、七十年代,两个超级大国对SETI特别感兴趣,就想从第三类,第六类接触那里学到新技术,就像从如来佛那里偷来了宝贝,横行天下,谁先得手,谁就是大王。 
  好处,也不是都是坏处,都是坏处,那就变成邪教了,谁也不让你干了。好处,第一个结束人的孤独。因为如果没有这件事,虽然1534年哥白尼把我们从宇宙中心踢开,我们接受了“日心说”,但是如果这个宇宙中间有生命的家园,只有地球一个,我们即使不是宇宙的,怎么讲呢,空间中心,那我们还是它的生命中心,生物中心。如果把你从生命中心也踢开的时候,那你就什么都不是了。所以这从根本上抑制人类的很多劣性,他的狂妄,他的贪婪。第二条,它是一个漂流瓶,存活的信息,就是说你看我们面临众多的发展问题,但是地外文明它们如果也干了非常多得坏事,它们是怎么活下来的,我们问问它们是怎么通过政治的,经济的,技术科学的手段在发展中求得生存。第三项就是科学技术,那当然也是坏处了,我们可以从外星人学到科学技术,而启动比较学,这是最现实的。有人经常说,那火星肯定没有高级理性生命,你到那儿干嘛去?你起码可以看看,那里边的菌类,那里边的病毒,那是什么样子。所以我们也可以比较一下,我们地球上这些微生物是怎么进化的,所以这也是有好处的。

寻找太空生命
  人类从远古时代就仰望星空,思考浩瀚的宇宙里自己是否孤独。最新的发现告诉我们,曾被认为是生命禁区的环境,竟然也是生命的家园,这极大冲击了对生命体的传统认识,使人类对地球生命现象的认知得以拓展。但发现的同时,也使我们对于推测太空生命可能生存的环境,不得不进行更为广阔的搜索。
  生命的起源
  1953年4月,全世界都为科学家揭示的DNA分子“双螺旋”结构所震惊。一个月后,又一个永载史册的关于生命科学的发现被披露出来。
  要了解地外生命,我们只能先追寻地球生命的演化足迹。科学家估计,地球有超过46亿年的历史,在地球诞生的前10亿年中,许多化学物质是由火山爆发释放出来的。这类化学物质中有些成为大气的一部分,而其余则被冲刷到海洋中成为生命演化的基础要素。
  1953年4月,科学家克里克和沃森揭示出DNA分子“双螺旋”结构。一个月后,美国芝加哥大学化学系学生米勒和导师尤里,公布了他们革命性的发现。米勒用水、甲烷、氨气和氢气混合模拟原始大气,混合物加热后产生气体,气体经过装有电极的小室,连续产生火花,犹如自然界的闪电和火山爆发,然后经冷却又变成液体。一星期后,奇迹出现了:装置内部出现一种淡红色物质———那是组成生命的基本物质,里面有九种氨基酸、糖和脂肪!
  这一发现震惊了世界,组成生命的有机物原来就是这样诞生的!
  既然地球上的物质元素与遥远星球上物质元素本质相同,宇宙中又存在着大量与太阳系类似的星系,因而只要有行星具备与地球相似的条件,生命就可能有条件诞生。
  1969年,天文学家观测到宇宙空间中有机分子甲醛的光谱线,被誉为20世纪60年代天体物理的重大发现。后来,美国科学家路易斯·辛德在靠近银河系中心的星云中发现氨基酸,这是构成蛋白质的基本成分。迄今为止,天文学家在太空中已发现几十种星际有机分子。有机分子的普遍存在,意味着宇宙中有大量具备产生生命条件的星体。
  陨石的秘密
  1996年8月,美国宇航局展示了在南极发现的编号为ALH84001的陨石,这块来自火星的陨石内发现了疑似生命存在的证据。
  在显微镜下,陨石内部显现出微小细菌留下的化学痕迹。这块土豆大小的陨石曾是火星的一部分,1600万年前,一次小行星撞击使它从火星上脱离,落在了地球南极。
  上世纪80年代,这块古老的陨石被考察队发现,但直到分子生物学技术成熟之后的90年代末,人们才得以对其展开研究。
  2000年,美国加州理工学院的本杰明·威斯等人对该陨石的磁场进行研究,发现陨石内部温度与它脱离火星时没有多大差别,一直不超过40摄氏度。如果里面含有细菌、真菌类,都可以保存下来。
  由于火星陨石里的氨基酸与米勒的实验一致,这表明生命起源的物质在太空中同样存在。
  一些人倾向于生命最初起源于太空,这种观点在科幻电影中时常可以看到。在美国宇航局专家担任科学顾问的电影《火星任务》中,描述了远古火星智慧生命在火星环境恶化后寻找新家园,其中一艘飞船携带火星生命的DNA来到还是蛮荒之地的地球,并繁衍出一个生机盎然的世界。
  生命起源问题是困扰人类的几个根本性科学问题之一,至今未有定论。然而就寻找地外生命的意义来说,如果生命的种子真的来自太空,那么我们寻找地外生命就不仅仅是寻找同伴,而是寻找自身。
  星空的奥秘
  几千年来,人类看到的星空是由几千颗闪烁的亮点组成的。直到1609年,伽利略把望远镜对准银河,才发现模糊的光斑竟然是由无数恒星组成!
  1917年,威尔逊山望远镜在美国加州落成,它是当时世界上最大的望远镜。天文学家哈勃用它发现了银河系以外还有无数星系,这些星系离我们最近的也有180万光年。在当时,天文学家对遥远星系的了解竟远远超过太阳系。
  从20世纪下半叶开始,太阳系天体研究才成为热门话题,手段也越来越先进。1957年10月4日,前苏联第一颗人造地球卫星发射成功,科技进入太空时代。1969年,美国宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林实现了人类登月梦想。但当他们回到地球,却被隔离了17天,因为人们担心他们会带来奇怪而危险的月球生命。但经过仔细检查,荒凉的月球上什么生命都没有。
  除了月球,当时人类最感兴趣的要数金星了。金星体积是地球的88%,质量是地球的4/5,有科学家曾想像金星上布满丛林。前苏联金星4号探测器进入金星大气层不久就神秘失踪,当时怀疑它撞上了高山。后来苏联人研究发现,金星的大气压相当于1000米深海的压力,探测器无疑是被大气压碎了。
  现在人们知道,金星表面温度高达465摄氏度,岩石都被液化,大气中还会下硫酸雨,很难想像这样的环境可以生活普通的生命。
  火星的探测
  火星曾被人们认为是最有希望存在生命的一颗行星。近30年来,有20多个探测器先后飞往火星。
  1964年11月28日,水手4号发射,它成功着陆,并从火星发回第一张火星表面照片。水手6号和水手7号于1969年飞越火星,拍摄了数千张照片。上世纪70年代初,水手9号成为有史以来第一个环绕其他行星飞行的人造物体,它拍摄的照片让人们绘制出火星全貌。
  1976年,海盗1号和海盗2号在火星表面着陆成功。它们分别在火星上工作了6年和3年,发回50000多幅高分辨率的照片,并采集土壤样品就地实验,将结果传回地球。
  实验结果表明:火星上没有江河湖海,土壤中也没有植物、动物或微生物的痕迹。
  火星上真没有生命吗?20年后,“火星探路者”探测器再次出发,“索杰纳”六轮火星车终于可以在火星上行走了。2000年,从“索杰纳”拍到的照片上,影像专家发现火星表层或表层下很可能有水源存在,照片上的水成岩表明火星过去可能布满湖泊。这一发现被列为美国宇航局2000年十大功绩之一,同时跻身美国《科学》杂志2000年十大科技成就榜。
  2004年,勇气号和机遇号火星探测车在火星表面进行了更大规模考察。对于火星可能存在水的证据的寻找,引发人们无数想像,或许有一天我们会在火星上发现生命的踪迹。因为一颗星球要支撑某种生命形态,就必须具备水,寻找生命形态的过程其实就是寻找水的过程。
  冰星木卫二
  “伽利略”号对木星大气层进行了首次直接探测,不过它最为伟大的发现是对木星第二颗卫星的近距离观测。
  在太阳系中,还有一个星体上有大量的水以海洋形式存在,这就是木星的一颗卫星———木卫二。1977年,美国发射了至今还在太阳系漫游的旅行者一号和旅行者二号探测器,它们飞掠木卫二,送回的图片令人感到这颗星球非同一般。
  1995年12月7日,“伽利略”号木星探测器经过6年的太空之旅,终于进入绕木星飞行轨道。它第一个拍到了星际大爆炸的壮观情景:1994年,苏美克列维彗星猛烈撞击木星背面,“伽利略”号拍摄到了地球上无法观测的景象———比全世界核武器能量总和还大千百倍的爆炸威力。
  “伽利略”号最为伟大的发现是拍到了被数十公里厚的冰层包围着的木卫二,冰层之下是一片汪洋,蕴含的水量可能是地球的3倍。
  2003年9月21日,燃料即将用完的“伽利略”号按照预定安排撞向木星,化成茫茫宇宙中的尘埃。之所以如此,是因为人们不希望“伽利略”号失控后把地球上的细菌带入木卫二之中。
  “伽利略”之后,新的木星冰月探测器正在筹划之中,它将继续探索冰的海洋下是否孕育着生命。
  奔向土卫六
  土卫六是太阳系中惟一与地球大气成分类似的星体,它的大气下面还含有大量甲烷,这与早期地球上初级生物释放出氧气前的大气相似。
  1997年10月,美国与欧洲联合发射了“卡西尼”号土星探测器,它载着“惠更斯”号着陆舱进入环绕土星轨道。
  2004年12月24日,“惠更斯”探测器脱离卡西尼,飞向土卫六。1月4日,惠更斯到达土卫六,这将是一次风险极大的探测任务。
  科学家认为在土卫六上有大量甲烷。他们坚信,当阳光照射在这些甲烷上时,将把甲烷气体催化为碳氢化合物烟雾,并以雨水的形式降落到它的表面。
  科学家普遍认为,那里是理解生命起源的良好实验室。不过土卫六相当寒冷,在这个寒冷的世界中找到高级生命的可能性很小,但它很可能帮我们找到人类自身生命起源与进化的过程。

时空之旅
  2003年9月,《牛顿科学世界》以“时间机器何时起程”为题,报道澳大利亚物理学家保罗·戴维斯提出的时间机器制造方法。
  2004年4月20日,美国宇航局将一颗名叫“引力探测-B”的科学卫星发射上天,用以验证爱因斯坦的广义相对论中所预言的时空扭曲是否真的存在。“引力探测-B”研发历时45年,耗资7亿美元,在距地面640公里的地球极地轨道飞行20个月。
  “引力探测-B”会给爱因斯坦的理论再添一块基石,还是将从根本上改变我们对宇宙及时空的认识?
  时间机器
  □当人们开始科学地观测宇宙时,天文学家告诉我们:宇宙之大我们几乎无法想像。
  银河系中像太阳一样的恒星约有2000亿颗,而宇宙中的星系,人类目前能观测到的大概为500亿到1000亿个。
  专家认为,如果想遨游宇宙,靠目前的航天手段,甚至我们能够想像的航天手段都是不可能的,只能靠时空旅行。因为即便航天器提速到接近光速,要想到离银河系最近的仙女座星系,也要走230万年。
  1997年,根据美国天文物理学家卡尔·萨根的科幻作品改编的电影《接触未来》被搬上银幕。
  萨根讲述了一个人类与外星人接触的故事。外星文明通过无线电传授给地球人一种制造时间机器的方法,以在地球与天琴座α星之间建立通道。影片中,女主人公乘坐时间机器,飞速进入一条五彩斑斓的隧道中,来到天琴座α星。
  天琴座α星即织女星,从地球到织女星以光速要走26年。而电影里所描述的旅程只有1秒钟,这就是利用了时空旅行的手段。
  时间机器最早出现在1895年威尔斯的小说《时间机器》里,那时的设想只是作者的幻想。但10年后狭义相对论问世,又10年后广义相对论问世,这一设想开始有了一定的物理学根据。
  狭义相对论
  □100年前,爱因斯坦提出狭义相对论,并推断:如果人以接近光速旅行,那么时间对他来说就会停滞。
  从古希腊甚至更早,人们就对时间进行了很多思考,但真正从科学上把时间和空间联系在一起,并提出一种时空理论,还是从1905年爱因斯坦的狭义相对论开始。
  他首次提出,时间和空间不是彼此无关的。狭义相对论的核心是光速恒定。所有运动,甚至时间本身都必须与之相对应,由此爱因斯坦首次提出时间是相对的。
  假设保罗正以光速的一半前进,奇妙的事情出现了,保罗前面的光波被压缩,他的影像变成蓝色,同时,保罗在运动方向中还会变瘦,这并不是视觉错误,接近光速时真会这样。当保罗驾摩托车向郊外驶去,他看到的一切都压缩到前方的小洞中去,减速时又一切恢复正常。接近光速还会有最奇特的现象,就是时间减慢。若我们以接近光速的速度前进,衰老的速度会比正常人缓慢。保罗感觉仅离开了几分钟,但在朋友眼中却已过了几十年。
  时间变慢
  □1971年,爱因斯坦在理论上的假想被科学家证实了。
  1971年,物理学家理查德·基廷和乔伊·哈夫勒将4个极为精确的原子钟放在一架航行的飞机上。飞行之后,这些原子钟与地面的原子钟相比,的确慢了59纳秒。
  这一实验不仅证明狭义相对论完全正确,也说明人们通过坐飞机来长寿,理论上是可行的,只是效果太微弱了。因为据计算,如果一个人一年都在飞机上飞行,他可以赚得5微秒。假设他活了80岁,从出生就在飞机上这样生活,当80岁死去时一共可以赚得400微秒,即0.0004秒。80年的飞行才赚得连一眨眼都不到的时间,实在是有点得不偿失。
  但在粒子加速器里,狭义相对论所预言的时间膨胀效应就不那么微弱了。在美国有长达40公里的粒子加速器,当次原子粒子穿越这个巨大装置时,它们可以被加速到光速的90%以上。在这样的速度下,时间变化十分明显。疾驰的粒子质量增加了,而在正常情况下寿命很短的粒子存在时间也大大增长。
  回到未来
  □表现时空旅行的科幻电影和小说层出不穷,大多对时间机器如何制造一笔带过。
  但也有例外,如科幻喜剧《回到未来》可以说是时间机器制造大全。故事讲述高中生马丁和布朗博士是忘年交,博士为制造时间机器,偷了核原料作动力。就在实验时间机器时,博士不幸被恐怖分子杀害,而马丁则在逃命时驾着时间机器从1985年误回到1955年。由于时间机器损坏,马丁只好向30年前的博士求助,博士用闪电的能量把马丁送回1985年。
  《回到未来》第三集中,博士和马丁在1885年重逢,决定使用火车头推动时间机器,他们又成功了,不过这在物理原理上是不可能的,因为按狭义相对论,你不可能超过光速,提供再大能量也只能接近光速。如果把10吨重的物体加速到光速的99.9%,需要100亿亿焦耳的能量,相当于世界上几个月所耗能量总和!无法超越光速,意味着没办法回到过去。关于时空旅行的理论依据,要在广义相对论的时候才出现。
  虫洞理论
  □广义相对论提供了虫洞理论,虫洞是沟通宇宙之间的细长时空管道。
  1915年,爱因斯坦更为深奥的广义相对论问世,把引力、空间、时间这几者联系起来,预言引力会使时空发生弯曲。
  1919年,人们通过观察日食发生时星光的变化,发现太阳引力的确会使星体光线发生弯曲。
  对于时空旅行来说,广义相对论出现后产生的最重要影响就是提供了允许回到过去的虫洞理论。虫洞其实只是一个数学模型,关于它的各种设想都被视为是对爱因斯坦引力场方程的不同解答。
  1935年,爱因斯坦和罗森在论文中根据场方程推出的通道,被称为爱因斯坦-罗森桥。在论文里这座桥是无法通过的,当飞船想通过桥时,桥就会断裂。
  但1949年,奥地利数学家戈德尔通过计算发现,在某些特定情况下,桥不会断裂,广义相对论是允许人们可以回到过去的,这令爱因斯坦非常吃惊。
  祖母悖论
  □然而,如果我们能够回到过去,就可能破坏因果律。
  物理学家最早设想的例子就是祖母悖论:说你如果回到过去遇见祖母,不慎害死了她,你就无法出生了。既然你不能出生,又怎么可能害死祖母呢?这样就构成一个悖论。
  将祖母悖论展示得最为生动的,当数电影《未来战士》系列:1984年,一个未来世界(2029年)的机器人杀手T-800来到洛杉矶,疯狂追杀青年女子莎拉·康纳。因为在1997年8月29日,地球将经历一场核灾难,30亿人死亡,此后电脑“天网”统治了地球。后来人类抵抗组织中一个叫约翰的天才青年成为首领,而他的母亲就是莎拉·康纳。为摧毁人类抵抗组织,“天网”派出杀手机器人回到过去。与此同时,约翰也派出一个战士回到过去,保护莎拉·康纳。这个战士不得不以血肉之躯与施瓦辛格扮演的杀手T-800殊死搏斗。更奇妙的是,他和莎拉·康纳之间产生了爱情,他成了约翰的父亲!
  这一电影情节明显违背因果律。于是专家设想,只要有人能回到过去并干预历史,就会出现对因果律的破坏,为解决这个问题,新的理论平行宇宙出现了。
  平行理论
  □对于平行宇宙理论,人们可以从某些物理学上找到微弱的支持。
  霍金解释,时间旅行者回到过去改变历史后,时间线便出现分杈,分杈出来的时间线展开的是另一段历史。
  量子理论的核心观念是大自然在微观层次上是不连续的,这和牛顿经典力学的理论截然相反。1994年3月,牛津大学的大卫·多伊奇发表论文《时间旅行的量子物理》,认为时间旅行的可能性是以量子力学的“多世界”理论为基础的。在亚原子世界里,量子的不确定性占主导地位,这种不确定性很可能造成宇宙的多重性。根据“多世界”理论,宇宙从一开始起就有无穷多个平行的世界。
  有了平行宇宙的概念,时空旅行似乎就变得可行了。
  虫洞是现在能够想像到的进行时空旅行的最便捷手段,理论上宇宙中可能存在某些虫洞,但我们现在没有找到发现它的途径。科学家设想人工来制造一个虫洞,但目前没有技术手段能够达到这一目标。
  人造虫洞
  □在科幻电影里人们却可以看到各种幻想出来的人工虫洞。
  在电影《十二只猴子》中,主人公就是被塞入一个奇怪的洞中而进行时空旅行的。著名的系列片《星际迷航》里,人们一启动那道奇妙的光柱,就到了另一个宇宙或飞船上。而电影《救世主》中那把威力巨大的椅子,让人们能够在多重宇宙之间来去。
  人们该如何看待这些想像,科幻电影真的是无稽之谈吗?专家认为,科幻电影中的想像不能当作无稽之谈看待,因为这些想像即使有的没有科学依据,但它会通过扩展人们的想像力来影响科学。
  时间旅行,也许在下一代可以实现,也许永远只是个梦想。威尔斯在《时间机器》的结尾这样写道:人们除了惊叹别无选择。

              中国作文网www.zw7.net