? 11.人類(lèi)在宇宙中是否是獨(dú)一無(wú)二的?
（Are We Alone in the Universe? ）
（本文來(lái)自科學(xué)網(wǎng)張林的博客）
2017年12月14日，美國(guó)NASA聯(lián)合Google宣布開(kāi)普勒天文望遠(yuǎn)鏡在開(kāi)普勒星系里新發(fā)現(xiàn)了兩顆行星，這兩個(gè)行星被認(rèn)為是發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)與我們太陽(yáng)系行星一樣的星系。這是AI技術(shù)用于天文海量數(shù)據(jù)分析的一個(gè)成果，它可以為人類(lèi)在浩瀚宇宙中尋找同伴提供一個(gè)更加有力的工具。人類(lèi)一直在尋找自己的同伴（外星人），然而至今依然一無(wú)所獲。
我們?cè)谡麄€(gè)宇宙之中真的是獨(dú)一無(wú)二的嗎？這似乎不太可能。先讓我們做個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算：在銀河系里有幾千億顆恒星，在我們所能觀察的宇宙范圍內(nèi)又發(fā)現(xiàn)有幾千億個(gè)星系，而僅僅在離太陽(yáng)附近的區(qū)域我們就能找到150顆行星。如果從統(tǒng)計(jì)角度來(lái)說(shuō)，這種狀況應(yīng)該可以形成足夠多個(gè)像地球環(huán)境一樣“溫暖的復(fù)蓋著營(yíng)養(yǎng)浮渣的小池塘”，生命應(yīng)該可以在那里聚合并開(kāi)始它們數(shù)十億年的進(jìn)化歷程，就像我們地球人類(lèi)一樣，通過(guò)漫長(zhǎng)進(jìn)化，最終成為有能力使用科學(xué)工具的智慧生命。無(wú)論如何，現(xiàn)在看來(lái)一個(gè)實(shí)際的問(wèn)題其實(shí)不是有沒(méi)有外星智慧生命的問(wèn)題，而是我們究竟會(huì)在什么時(shí)候能用必要的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)與這些智能生物接觸和聯(lián)系的問(wèn)題。如果幸運(yùn)的話(huà)，在未來(lái)的25年這個(gè)目標(biāo)就有可能實(shí)現(xiàn)。 圖1 宇宙中的星系、恒星和行星示意圖
在尋找地外文明最初的45年里，那些在浩瀚的宇宙中尋找外星智能生命(SETI）的科學(xué)家們也許更多需要的是運(yùn)氣。1960年，射電天文學(xué)家弗蘭克·德雷克(Frank Drake)推出了一項(xiàng)劃時(shí)代的奧茲瑪計(jì)劃（Project Ozma），毫無(wú)疑問(wèn)這個(gè)計(jì)劃的開(kāi)展給這項(xiàng)搜索外星智能生命的渺茫工作帶來(lái)了一絲成功的希望。從1960年開(kāi)始，康奈爾大學(xué)的天文學(xué)家德雷克在西弗吉尼亞州的格林班克將一臺(tái)26米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了兩顆和太陽(yáng)系極其相似的星座：Tau Ceti（鯨魚(yú)座T星）和Epsilon Eridani （波江座E星），他分別對(duì)這兩顆恒星系花費(fèi)了數(shù)天的時(shí)間進(jìn)行了跟蹤。鑒于當(dāng)時(shí)的真空電子管技術(shù)，德雷克在中心頻率為1.42GHz的微波頻道上只對(duì)0.4MHz的范圍進(jìn)行了150多個(gè)小時(shí)的斷斷續(xù)續(xù)的信號(hào)掃描。此工作在排除了一次偵測(cè)到高空飛行器信號(hào)的興奮事件之后宣告失敗。 圖2 弗蘭克·德雷克(Frank Drake) 和奧茲瑪計(jì)劃
大概在奧茲瑪計(jì)劃45年以后，位于美國(guó)加利福尼亞州芒廷維尤（Mountain View）的塞提研究所（SETI Institute）也結(jié)束了一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)10年的計(jì)劃：即著名的搜索外星人的鳳凰計(jì)劃。從事該計(jì)劃的研究人員利用位于波多黎哥阿雷西博（Arecibo）350米口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，在2800萬(wàn)個(gè)頻道上同時(shí)對(duì)710個(gè)恒星系進(jìn)行了搜尋，搜尋范圍達(dá)1800 MHz，其效率要比奧茲瑪計(jì)劃高100萬(wàn)億倍。除了搜尋能力極大地提高之外，這45年的外星智能搜索計(jì)劃在搜尋策略上也發(fā)生了許多變化。在這項(xiàng)搜尋來(lái)自鄰近外星文明的地外電波幅射計(jì)劃(SERENDIP)中，觀測(cè)天文學(xué)家們使用了包括阿雷西博（Arecibo）在內(nèi)的背負(fù)式天線(xiàn)接收器，對(duì)銀河系中數(shù)十億個(gè)射電源進(jìn)行了掃描；其他的一些研究組也用適當(dāng)規(guī)模的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)來(lái)自外星球納秒頻率量級(jí)的閃光信號(hào)進(jìn)行了搜尋。 圖3 SETI 研究所
然而，搜尋工作依然一無(wú)所獲。不過(guò)，SETI研究所的鳳凰計(jì)劃當(dāng)時(shí)搜尋的目標(biāo)是每一億顆恒星中與地球鄰近的那一、二顆類(lèi)太陽(yáng)系的恒星，僅僅依靠對(duì)這樣少而又少的對(duì)象開(kāi)展搜尋工作，無(wú)疑如大海撈針，除非有足夠多的能發(fā)出地外文明電波信號(hào)的信號(hào)源。搜尋者們面對(duì)浩瀚的宇宙去搜尋地外文明，真的是需要非常非常好的運(yùn)氣才能獲得成功。
為了從銀河系那樣龐大的“干草堆里找到一根針”，從事SETI計(jì)劃的工作人員期盼著計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力能成幾何級(jí)數(shù)地提高，以便在以后的數(shù)十年內(nèi)繼續(xù)開(kāi)展搜尋工作。在美國(guó)北加利福尼亞州，SETI研究所已經(jīng)開(kāi)始著手建造一個(gè)由多個(gè)獨(dú)立的6米射電望遠(yuǎn)鏡天線(xiàn)組成的陣列，可以同時(shí)將350臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡連接在一個(gè)功能強(qiáng)大的電腦終端上，最終形成一個(gè)功能強(qiáng)大的“虛擬望遠(yuǎn)鏡陣列”（如圖4所示），這就可以讓科學(xué)家們能夠同時(shí)搜尋更多目標(biāo)。 圖4 SETI研究所的“虛擬望遠(yuǎn)鏡陣列”
如果計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的摩爾定律在今后15年內(nèi)還依然管用的話(huà)（Moore Law：每18個(gè)月計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力提高一倍），SETI計(jì)劃的搜尋者們就可以用這種天線(xiàn)陣列同時(shí)搜尋數(shù)百萬(wàn)個(gè)，甚至是數(shù)千萬(wàn)個(gè)恒星，而不是過(guò)去的僅僅數(shù)千個(gè)。假如銀河系中有一萬(wàn)個(gè)地外文明存在的話(huà)，那么他們就有可能很快從中發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的線(xiàn)索而獲得成功，從而改變?nèi)祟?lèi)150年科學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀。
在以后的數(shù)十年間，可供地外文明探索的技術(shù)手段將會(huì)更多（例如AI技術(shù)）。對(duì)于SETI研究所而言，在這樣一個(gè)容易被人嘲諷的領(lǐng)域從事研究活動(dòng)是一件非常不容易的事情。搜尋外星人僅僅是一個(gè)純科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和探索，并不會(huì)帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，但SETI需要更多的資金支持。1993年美國(guó)國(guó)會(huì)的預(yù)算因一些議員對(duì)該研究的嘲諷被迫使美國(guó)航空航天局(NASA)放棄了SETI計(jì)劃。有一位議員這樣說(shuō)：SETI計(jì)劃就是在花費(fèi)大量聯(lián)邦政府的錢(qián)去尋找一些“長(zhǎng)著畸形腦袋的綠色小人兒”（Ridiculous！即使發(fā)現(xiàn)了很遠(yuǎn)也很危險(xiǎn)）。所以直到現(xiàn)在，搜尋生命進(jìn)化樹(shù)上的另外一根旁枝的研究依然不在NASA的計(jì)劃之中，十多年來(lái)資助SETI計(jì)劃的費(fèi)用大都是來(lái)自私人捐款。
但是，SETI研究所依然雄心勃勃地提出了一個(gè)價(jià)值3500萬(wàn)美元的天線(xiàn)陣列計(jì)劃SKA：一項(xiàng)搜尋外星文明的國(guó)際合作計(jì)劃，SKA希望在澳大利亞、新西蘭和非洲建造一個(gè)由眾多射電望遠(yuǎn)鏡組成的陣列。如果能建成這樣的陣列，其接收數(shù)據(jù)的天線(xiàn)面積可望達(dá)到1平方公里One square kilometre（如圖5所示）。在這個(gè)計(jì)劃的框架下，SEIT的觀測(cè)人員可以將數(shù)千萬(wàn)顆恒星納入到SEIT的跟蹤范圍，而那些主流的射電天文學(xué)家也就不得不跟隨這一計(jì)劃而隨車(chē)前行。如果沒(méi)有這樣的雄心壯志和信念，我們?nèi)祟?lèi)搜尋同伴的愿望就會(huì)更加渺茫，在這個(gè)無(wú)邊無(wú)際的宇宙中，我們?nèi)祟?lèi)真的就是一個(gè)永遠(yuǎn)品嘗著心靈孤寂的物種嗎？ 圖5 SKA計(jì)劃的天線(xiàn)陣列的想象示意圖
聯(lián)系客服
