大安法师谈慧净法师:地外文明探秘

序言
　　宇宙是如何创生的？我们为什么会存在？到底有没有上帝？我们人类在茫茫宇宙中是独一无二的吗？
　　这些都是极其重大的问题，是始终萦绕在我们心头难以忘怀的大事，是我们茶余酒后高谈阔论的话题。然而严酷的现实是，真正有希望有朝一日得到答案的问题恐怕只有那最后一个。
　　令人遗憾的是，假如说事物发展的缘由自有其显现的时机，那么关于我们在宇宙中是否独一无二这一谜团的解答却只会姗姗来迟。但是，如果人类能发扬那种勇于求索的精神，坚持不懈地进行科学探索，那么运气好的话，我们或许会有那么一天——也许就在我们的有生之年——找到真正的答案。
　　在本书中，我将介绍与“地外生命”相关的种种不解之谜。我会陈述事实，罗列证据，讨论由此而引发的一大堆敏感问题。例如，火星上有生命吗？如果答案是肯定的话，现在是否还有可能在那儿找到它们？地球上的生命是如何产生的？决定其他星球上是否有生命的因素又是什么？我们是不是很特殊？
　　然后，我想更进一步地探讨一些更为广泛的问题，比方说，其他星球上是否真会存在生命，我们能不能到那里去一探究竟？假如宇宙中有许许多多的文明，它们在远古时代是否曾经来访，并对我们的发展产生过影响？最后，还有一个（由于种种复杂的原因）当我们临近20世纪末时变得颇为时髦的问题：外星生物是否正在探访我们？如果是的话，为什么要访问我们？以什么样的方式访问我们？对我们有什么影响？假如我们有一天早晨醒来，突然发现那些阴谋论者所说的竟然是对的，我们将会有什么样的感觉？
　　1996年，我根据《X档案》—— 一部风靡全球的超常现象电视系列剧——写了一本名叫《X档案的科学》的书。 在书中我针对许多超常现象进行了大量的讨论。本书就那本书中的几个相关章节进行了更深入的探讨，我想正在阅读本书的以及所有那些真正明智的读者一定也会感兴趣。当然，这会更加触怒那些批评《X档案的科学》 的人以及我那些在科普写作方面的同行，他们认为我作为一名科学家，这么做有失身份，或者说“让人失望”，尽管我只是试图以科学的手段来解释某些“超自然的”现象。他们这样的态度正体现了现在科学界的一种令人失望的通病——狭隘的思维方式。它不是合乎常理地以公正的眼光评判事实，而是扼杀了所有尝试澄清或者拓宽公众对于所谓“超常现象”思路的努力。
　　典型的例子是费米（Enrico Fermi，氢弹研制中的关键人物之一）的一番评论。费米是位声望卓著的伟大科学家，1934年，他在一群试图使他相信宇宙中很可能存在其他智慧生命的朋友面前评论道：如果宇宙中真的充满了生命，那么它们在哪儿啊？
　　而今，这一与中世纪的教皇浮夸相差无几的狂妄话语，最终因其自身的傲慢和无知而被戏称为“费米原理”或“费米假设”。
　　难道费米先生没有仔细考虑过人类在整个物质世界中的位置吗？他有没有意识到从哥白尼打破“地球是宇宙中心”这一自以为是的“真理”开始，到量子力学揭开事物的随机本质，在这400年间人类在宇宙中的地位一直在不断缩小呢？ 莫非他忽略了达尔文物竞天择的进化论？进化论证明了个体的渺小，并把我们从万能的上帝统治的世界带回现实之中。更糟糕的是，费米先生根本没有认真考虑我们的宇宙是何等古老，星系际的空间是何等广袤，我们称之为家的这块小小岩石又是何等微不足道？他应该先慎重思考一下，然后再发表议论。
　　我希望这本书能为您提供一种公正的观点并给出让您——我亲爱的读者自己来得出结论的事实。有关其他行星上的生命的胡言乱语如今已是太多太多，由此引发的争论也不计其数，有倾向性地出示材料（来自鼓吹者和怀疑论者）更比比皆是，以至于让我觉得这本书确实写得太晚了。
　　我希望能在尽力包容与“地外生命”相关的各种论题的同时，没有轻率地忽略当中的任何一个章节，并真诚地期望能对各位读者有所帮助。这是一本也许是独一无二地融合了人类心理学、狭义和广义相对论、量子力学、遗传学、宇宙学、空间工程和达尔文进化论的书。如果说我的书并未给您带来太大的帮助，但倘若它能给“地外文明”的讨论注入更多的活力，促使读者支持正在这一领域中进行的研究，支持这项虽然代价高昂却团结了全人类的伟大探索，实现人类的梦想，那么我同样会感到非常欣慰。毕竟，我们生活在一个被种种因素所分隔的
世界，如果我们在宇宙中真是独一无二的，那么寻找地外生命也许将会促使我们更加珍视自己的这片空间，以及我们彼此之间的关爱。
　　　　　　　　　　　1998年1月于格洛斯特郡
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 第一章　火星上的生命
　　火星下面有着小偷和强盗……夜贼和吵吵闹闹的胆小鬼。自吹自擂者、嘲笑和讥讽别人的家伙。这些火星人引发了斗殴、凶杀和战争。它们会乐意地成为铁匠或铁矿工人……拜倒在你的面前，宣誓效忠于你。
　　　　　　　　　　　　　　——《桫椤谬斯合集》
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　　那是1984年的一个夏日，天气晴朗，气温在０℃以下。地质学家斯科尔（Roberta Score）遇到一件事。 说不定它不久将被证明是人类与外星生命的首次接触。斯科尔结束了一天的工作后，与她的一帮同事一起离开了工作室。当她开着雪地摩托车在艾伦山他们的南极工作基地附近闲逛时，发现冰雪中有一块黑色的岩石。她把车子停在一旁，上前看个究竟。
　　这块石头就是12年后， 在1996年8月出现在全世界各报刊头版的火星岩石。这块被命名为“艾伦山84001”（ALH84001）的陨石据称是第一块来自其他世界的生物化石样本。
　　斯科尔博士参加的探险活动由美国国家科学基金会的“南极陨石”计划资助，这一计划旨在寻找坠落在南极的陨石。也许会让你有些惊讶，在南极有着大量的陨石，其中有许多都来自很遥远的空间。据估计，每年仅从火星飞来落在冰层上的地外物质就有大约100吨。
　　由于辨认不出这是一块什么样的岩石，斯科尔博士按照惯例将它包了起来，送到位于德克萨斯州休斯顿的约翰逊空间中心的陨石处理实验室。它被放在一间充满氮气的实验室中保存了8年。 这间实验室最初是为保存“阿波罗号”字航员带回的月球岩石样本而建立的。
　　1993年，对一小片艾伦山84001陨石切片进行的检测表明，该陨石中所含的气体与（根据1976年“海盗号”探测火星得出的）火星大气中的气体成分相吻合。然后又过了一年，一支由麦凯（David S. McKay）领导的， 在约翰逊空间中心为美国国家航天局（NASA）工作的科研小组又取下一部分来进行研究。他们的具体任务是在火星陨石中搜寻生物化石。
　　英国化学家克莱梅特（Simon Clemett）是最先收到该工作组送来的小块试验样本的人之一。他当时正在加利福尼亚州斯坦福大学攻读博士学位。这块岩石样本被装在密封罐中，由联邦速递用一个看起来不怎么吉利的棕色封套包装着送到了他的实验室。在所附的信件中，约翰逊空间中心的联系人要求他对样品进行分析，并报告他的发现，却只字未提样本的出处。
　　克菜梅特博士把它作为自己学位工作的一部分或又一项日常工作对待，做完测试送出结果后就把这一切抛到脑后去了。
　　2年过去了，克菜梅特博士已经回到英格兰。1996年8月的一个清晨，他过去在斯坦福大学的指导教授突然打电话给他，要他立刻坐第一班飞机飞往华盛顿，并建议他找一份当天的报纸看一下头版新闻。
　　克莱梅特一出门，立即就被一大群记者围住。当这些记者的好奇心得不到满足时，他们便紧随克莱梅特来到了机场。不幸的是，飞往华盛顿的飞机在跑道上出了一些故障，飞机上的乘客不得不下飞机等候。在机场的休息室里，克莱梅特又重新陷入了记者的重重包围中。几小时后，就在克林顿（Clinton）总统登上讲台向全世界宣布国家航天局的这一重大发现前一刻，克莱梅特终于在一间坐满了来自世界各地的记者、闪光灯闪烁不断的房间中召开了一个临时记者招待会。
　　由于消息的泄漏， 关于火星岩石艾伦山84001的新闻很快充斥了各个报亭。第一则相关的报道刊在一本名为《空间新闻》的专业杂志上。该报道暗示在南极的废墟中发现了某些不同寻常的东西。这篇报导很快被某一全国性报纸的两位机敏的新闻记者注意到，关于国家航天局的这项发现立刻就以燎原之势散播开来，这一切着实给研究人员来了个措手不及。他们原本计划在8月16日的《科学》杂志上发表这则声明， 但面对外界对他们这项研究意味着什么的强烈关注，他们不得不立即召开了一个记者招待会，并把研究成果呈报了总统。
　　在华盛顿的记者招待会上，克林顿总统称这一发现为伟大的发现，并宣布将在11月召开一个高层会议来讨论和评价美国的太空计划。他更进一步地强调在这个大会上各位代表将研讨美国该如何“ 寻求艾伦山84001带来的许多科学问题的解答。这块岩石经历数十亿年的时间，跨越数千万千米的距离来向我们传递信息。它说的是存在生命的机遇”。
　　克林顿讲完后，国家航天局的代表作了慷慨激昂的发言。首席行政官丹·戈尔丁（Dan Goldin）的一番话使会场气氛空前热烈。他说：“我们正站在通往天界的大门口，这是一个多么令人振奋的时刻啊！在过去的一年里，我们在邻近的恒星旁发现了行星，我们探索宇宙的深处以查明星系的诞生和形成。而今，我们又行将证实是否只有地球上才有生命……我们也许将发现在我们这颗小小的行星——太阳附近的第三块巨石之外存在生命的第一项证据。”
　　紧接着，他又谨慎地补充说：“我希望各位明白，我们现在并不是在讨论什么小绿人。目前并没有任何迹象表明火星上存在任何高等形式的生命。”
　　这确实令那些支持国家航天局的人们感到欢欣鼓舞。华盛顿大学的行星际尘埃专家布朗利（Donald Brownlee）说： “我想他们已经找到了一些可能是微化石的东西，这可能是史无前例的。假如这是真的，那可是科学上最重大的发现。外星生物学是非常有趣的，但是倘若没有任何资料的话，那就只能进行一些推测猜想。我想，现在是有一些资料了。[1]
　　卡尔·萨根（Carl Sagan）这位几十年来始终热心支持寻找地球以外生命，并以此为题出过多本著作的作家如是说：“一旦这些结果被证实，它将是人类历史上的一个转折点。它表明生命不仅局限于我们这个微不足道的太阳系里的两颗行星上，而是遍及浩瀚无际的整个宇宙。[2]
　　与此同时，在总部设在加里福尼亚州芒廷维尤的寻找地外智慧生命（the Search for Extraterrestrial Intelligence，简称SETI）的总部，该组织的主席弗兰克·德雷克（Frank Drake）及其研究人员正围在电视机旁为每一位走上讲台的发言者欢呼。德雷克后来说：“这一切证实了我们始终深信不疑的一件事，那就是只要条件适宜就会有生命存在，我们只不过是茫茫宇宙之沧海一粟罢了。
　　国家航天局当然充分预见到了紧接着如潮水般涌来的或支持或怀疑的反应。他们甚至极其谨慎地在电台及电视节目中与加利福尼亚大学洛杉矶分校的古生物学家舍普夫（William Schopf）通了话。舍普夫是一位声名显赫的科学家。早在官方发布消息之前，他就已经知悉了这一研究的情况，但他一直持有怀疑态度。舍普夫不以为然他说：“我是个乐观的怀疑论者或是个持怀疑论的乐观者。这是一项细致的研究工作，而且绝对不是一门简单容易的学问。这是一门兼容并蓄的交叉学科。我认为有关火星上过去或现在存在生命的声明都是不同凡响的。我想，应该有不同凡响的证据来支持这些断言。”
　　在评述了化石的结构以及陨石的化学和生物化学特征后，他得出了如下的结论：“这种生物学的解释似乎并不合理。”其他一些非国家航天局的研究人员也赞同这一观点。伦敦自然历史博物馆的陨石管理员莫妮卡·格雷迪（Monica Grady） 在一个专门研究火星陨石的小组中工作了十余年。她的评论是：“我想这的确是非常有价值的研究。但这个结果却不能令人信服。事实上它完全可以用无机物反应来解释。”
　　莫妮卡是在暗示美国国家航天局声称的那块含有原始生命迹象的岩石不过是非生命（在这里是无机的）系统的产物罢了。尽管有种种争执和少量的反对意见，这一重大发现及其潜在含意最初着实给人带来不少兴奋和惊讶。
　　人们如此激动的理由是完全可以理解的。自从我们人类有闲暇思考及探索以来，我们就一直在观测星空并幻想在某个遥远的星球上可能有生命存在。自从19世纪凡尔纳（Jules Verne）的时代以来，大量的科幻作品都以地外生命作为题材。许多科幻小说作家把他们的注意力放在了太阳系中的第四颗行星——火星上。
　　在西方国家，火星以罗马神话中的战神马尔斯（Mars）的名字命名。这部分是因为它在夜空中呈现血一般的颜色。在17世纪，一位名叫卡西尼（Giovanni Cassini）的天文学家用一架早期的望远镜首次观测到火星表面的白色极冠。大约一个半世纪以后，在19世纪30年代，贝尔（Wilhelm Beer）和梅德勒（Johannvon Madler）注意到火星极冠的大小和表面颜色会有周期性的变化。他们推测火星上也许生长有季节性变化的植物，就好像地球上植物的叶片枯萎凋零后长出鲜嫩的新芽一般——这两位天文学家称其为“黯［淡之］波”。
　　然而，真正令人兴奋的消息却是1877年斯基帕雷利（GiovanniSchiaparelli）观测到火星的红色表面上有着线状的纹理。他把这种现象叫作“canali”，意思是“水道”。但这个词却被错误地从意大利语英译成了“canal”，意为“运河”。
　　美国业余天文学家洛厄尔（Percival Lowell）依据火星运河的想法精心设想了一个寒冷干旱、濒临灭亡的世界。富有智慧的火星人建造了巨大的运河将水从一处输送至另一处以灌溉农田。他宣称这就是引起火星表面色泽变化及造成那些线状印记的原因，井进一步说：“我并不清楚火星生命是什么样子的，但那里一定有某种形式的生命存在。”
　　令人遗憾的是，这些都只是过于活跃的幻想而已，完全没有事实根据。不过洛厄尔的想法倒是为一系列关于火星的科幻小说提供了素材。从威尔斯（H.G.Wells）那部关于邪恶的火星人在英国登陆的《世界间的战争》（1898），到伯勒斯（EdgarRice Burroughs）的一系列古怪而有影响力的小说（《巴松丛书》，始于1912年）。鲁宾逊（Kim Stanley Robinson）的现代经典《红火星》（1992），《绿火星》（1993），和《蓝火星）（1996）则更是登峰造极。
　　然而，这些科幻小说家们的梦想与平凡单调的现实相去甚远。20世纪60年代到70年代，苏联和美国都向火星发射了不少精密的探测器。这些探测器送回的图象表明火星是个不毛之地，丝毫没有生命的迹象。这一系列探测行动始于1964年的“水手4号” （它飞近这颗行星并发现火星如月球那样布满了斑斑点点的环形山），一直到1976年的“海盗号”着陆器。这些从地球上去的探访者分析了火星土壤样品，发现这颗行星完全没有生命。由于没有像地球大气那样的保护层，强烈的紫外光照射使得火星土壤完全不能孕育生命。
　　这一系列探测所带回的数据并没有使人们完全失去信心，因为随着对生命可以在何等严酷的条件下生存的认识的加深，我们对于在火星上的某处——也许在地下深处可以发现某种非常简单的生命形式的信心也愈来愈强。更何况，正如我们在后文中可以看到的那样，由“海盗１号”和“海盗２号”所带来的证据有许多可争议的地方，同时在这些探测器上做的实验得出的结果也是模棱两可的。
　　 尽管正在研究艾伦山84001的科学家们不敢想象在火星的极区或地下深处的某个角落仍有生命存在，更不会在没有任何决定性的证据之前做出什么暗示，但人们对于在火星上发现生命的希望始终萦系于心且日益增长。加的夫威尔士大学的物理学家维克拉马辛（ Chandra Wickramasinghe ）说这样的可能性“当然不能排除”。他说，“事实上，我相信‘火星生命’仍然存在，过去数载的微生物研究告诉我们生命能在我们从未想象到的某些条件下生存。”反对的意见来自伦敦大学学院的克劳福德（Ian Crawford）。他引用了洛夫罗克（James Lovelock）的“盖亚”假说。他说，在“洛夫罗克的模式”中，“生命要么适应环境而后繁盛起来，否则就会逐渐消亡。如果火星上曾有生命，它就应该遍布这颗行星——而不应停滞不前。”
　　火星并不是离地球最近的行星——最近的是金星。但火星直至现在仍被认为是太阳系中除地球外生命最有可能繁盛过并生存至今的地方。金星的表面灼热异常，足有500℃。 它的大气层主要由二氧化碳组成，含有大量腐蚀性有毒气体。这些气体产生的强烈温室效应在很大程度上决定了金星表面的高温状况。
　　水星与太阳的平均距离只有3600万英里（5800万千米）左右（略大于地球到太阳距离的1/3）。 水星上几乎不可能有任何形式的生命。它的表面温度只比金星略低一些，而且由于太靠近太阳，太阳释放的各种各样的射线不时地轰击它的表面。的确很难想象会有生命落脚在那样的地方。
　　比火星更远一些的是气体巨行星：木星和土星。它们的大气层由有毒气体组成并受强大磁场的剧烈扰动，不停地翻腾着。据我们目前所知，在那儿有生命存在的可能性极小。太阳系中最大的两颗卫星——土卫六和木卫三倒是可能更有希望。土卫六环绕土星转动，木卫三则是木星最大的卫星。业已从土卫六近旁越过的“旅行者号”探测器在这颗卫星的表面发现了据信是有机分子的东西（参见第三章）。
　　在太阳系更外围的地方是天王星、海王星和冥王星：它们或是温度过低，大气有毒，或是如天王星的情况，整个行星就是一个被火山煮沸的覆盖着有毒气体的海洋。这些行星不会适宜于科学家所说的“以碳为基础”的生命形式。
　　 艾伦山84001当时所处的那种可能存有微生物的火星环境（距今约36亿至40亿年前）与地球当时的情形很相似。如果我们能够接受生命存在于地球之外的可能性，那么火星就（像地球一样）是极有可能孕育着生命的地方。
　　纵观近百年来人类对于火星的巨大兴趣，以及现代科学认定它是近邻星球中最有可能存有生命的地方（尽管可能性仍很小）这一事实， 由于艾伦山84001中可能存有微生物化石这一新闻而引起巨大震撼也就不足为奇了。事实上，不论文化信仰有何不同，人们都不会相信我们在无限宇宙中是唯一的。这的确是一个令人有些心寒的想法。对于那些不可知论者来说，这也许就是人类创造“神”这一概念的最好解释——这样我们才有了一个伴。
　　但是，如果我们撇开对休斯顿约翰逊空间中心的研究者们之发现的种种期望和情绪因素，那么这一发现的实质究竟如何呢？在这之前几十亿年，这块火星岩石标本上曾经有生命居住的证据究竟有多少分量呢？
　　历史上也曾出现过虚假的科学声明。一些较为偏激的人因为“辟尔唐人”①之类让科学界蒙羞的事件，而把他们看到的一切都当成科学家的骗局，并对一些基本的科学观点表示怀疑。另一个这样的例子是1989年所谓的“冷核聚变”。当时一群科学家声称他们能产生一种几乎用之不竭的能源——试管中的核聚变。
　　在外空生物学（研究地球外的生命）领域至少也已出现过一则关于发现地外化石的假声明。1961年，一位叫纳吉（BatholomewNagy）的科学家从1864年坠落在法国的一块岩石上发现了火星古化石，这块岩石后来被谑称为“纳吉陨石”。
　　纳吉的研究与今天美国国家航天局对艾伦山84001 样品所做的研究几乎相同，但分析技术要粗糙许多，最终发现纳吉的火星化石只是些地球上的细菌化石而已，所以他的结论很成问题。
　　在艾伦山84001工作小组发布消息后一周内， 世界各地的科学家及科学评论家相继提出了质疑，（有些人认为并不恰当地）把它和纳吉的发现相提并论。
        图 1 艾伦山84001是如何到达地球的
　　在艾伦山84001 上发现的微生物化石与1961年在纳吉陨石上的发现是明显不同的。即便忽略20世纪60年代和90年代探测和分析设备上的差距， 艾伦山84001上的发现相对说来仍要可靠得多。
　　艾伦山84001是一块重约1.75千克，大小似土豆般的陨石。除了包含着化石外，这块岩石毫不起眼。一般相信它和火星上的其他岩石一样，是在40亿至45亿年前形成的。在那段时间里，拥有固态核的行星凝聚并逐步演化成今天这样密度较高的状态——主要由铁和其他矿物质组成（如石英和其他硅化合物）的天体。
　　然后，在距今约36亿至40亿年时，水以液态的形式渗入岩石的间隙中。据信当时火星上很可能有大量的水，这些水饱含着大气层中的二氧化碳，正因为这样，水能够在岩石中借助碳酸盐的形式残留下来。
　　据信，是微生物（也许曾生活在那些水中）促成了这些碳酸盐的产生。微生物死后就在岩石中变成了化石，就像地球上的石灰岩中保存了不同地质时期的大量生物化石一样。
　　这块岩石也许在某个地方逗留了数十亿年。或许它是某个悬崖的一部分，或者是暴露于地面上的一块巨岩的一部分。大约1600万年前的一天，一颗巨大的彗星或小行星与火星相撞，我们的这块岩石被猛烈撞击后与火星地表分离，进入了宇宙空间。
　　随后这1600万年中， 艾伦山84001几乎都在星际空间中漂浮，在这段时间里，地球上一种看上去无足轻重的哺乳动物渐渐进化出灵长目。随后经过几百万年，又分化为几支，其中的一支就是智人。
　　这之后又过了很久，当早期的人类社会发展农业时，也就是建造巨石阵和金字塔之前大约7000～8000年时，艾伦山84001进入地球引力影响范围， 在大约13000年前落在南极冰冻的荒原上。
　　它一直静静地呆在那里，直至1984年的那个下午，斯科尔博士为命运所安排发现了它。
　　在艾伦山84001中发现的， 据信是非常微小、几乎看不见的类似于原始细菌的生物体化石。这些化石非常小，最大者尺度也只有人的头发丝宽度的1/100，而且大多数都只及最大者的1/10大小。也就是说，如果把1000个这样的生物体排成一串，才有这句句子后的那个句号的宽度那么长。
　　有些化石呈卵形，有些呈管状，但令人惊奇的是，它们同地球上的一些细菌及其他微生物化石非常相似。事实上它们与地球上的细菌在外观上是如此相似，以至于它们第一次出现时真被当成细菌了。在它们被发现的那一天，来自约翰逊空间中心的那个国家航天局工作小组的一名工作人员吉布森（EverettGibson）把这种微生物的第一批照片拿回家放在厨房的桌上时，他那位生物学家的妻子立刻问道：“这些是什么细菌？”
　　那么，究竟有哪些证据可以用来支持这些几乎看不见的“小点”是我们人类第一次遭遇的地外生命这一论断呢？
　　第一项有利的证据是：这块岩石确确实实来自火星。科学家对这一点相当肯定。因为在陨石结构中捕获的气体成分与20年前“海盗号”探测器测定的火星大气成分相符。该混合气体中最主要的成分是二氧化碳（CO2）。一位英国研究者在消息发布后不久研究了陨石样本，他说“‘明显的相似之处’让人相信它确实是从火星上来的。我们认出了火星大气的特征，它的主要成分是二氧化碳。如果陨石中没有高浓度的二氧化碳，它就不是火星陨石。”
　　现在，我们已经清楚了陨石从何而来，那么又凭什么说这些生物化石和地球物理结构也源于地外呢？一条重要的证据是岩石表面保存在碳酸盐沉积物中、形似单细胞生物的化石。碳酸盐本身就是以碳为基础的化合物，它们往往是有机结构，但不一定具有生物学的起源。那些细胞似的结构实在太小了，即便用当今最先进的显微镜来观察也看不清它的细胞壁。它们被称为“纳（米级）细菌”（由“纳”这个前缀得名，表示其后所跟的物体尺度为十亿分之一米，即10-9米）。
　　第三项证据是沉积物中的无机化合物——含铁的晶体。主要是氧化铁和硫化铁。地球上的细菌可以制造出这样的化合物。但是， 在艾伦山84001上发现的这些沉积物却着实令科学家们困惑不解。在地球上，有些较为罕见的细菌制造以磁铁矿（恰如其名称所示，这种物质具有磁性）的形式存在的氧化铁。据猜测，它们依靠这种磁性来调整自身相对于地球天然磁场的取向，并以此帮助引导行动方向。但是，火星上的微生物也制造这种磁性物质就显得有些不同寻常了。既然火星的磁场不超过地球磁场的0.2%（即1/50），岩石上的这些微生物为什么还要生产“磁铁矿”呢？
　　另外还有最后一条证据，也许是最有力支持该陨石中的化石源自地外的证据。科学家们在这块陨石里发现了在其他火星陨石中从未见过的大有机分子。这些分子的名称是“多环芳香烃”（或简称为PAH）——一类在煤和萘（是樟脑丸的主要成分）之类的普通物质中可以见到的油性化合物。PAH可以由地球上细菌的尸体转化而成， 这使人很容易想到艾伦山84001中的这些分子可能是在南极受地面污染而沾上的。然而，研究的结果表明，陨石内部的PAH浓度要比表面高。 艾伦山84001化学分析小组的负责人扎雷（Richard Zare）教授对这一发现给予这样的评价：“不管怎样说，这是人类第一次发现与火星相关的有机分子。”
　　但是，反对者们仍不相信这个结论，并指出其中一系列不正常的分析结果。首先，他们指出（化石或其他形式的）PAH往往可以从毫无生命迹象的陨石——包括不时地从全无生命的小行星飞来坠落在地球上的岩石中找到。地球物理学家克莱顿（Robert Clayton）说道： “PAH是小行星上非常普遍的一种化合物，这并不是什么生命的征兆。” 他还说艾伦山84001中的PAH浓度还不及地球化石中浓度的1/1000。[5]
　　不过，他最后的这句补充似乎反而加强了这些微生物来自地球以外的可能性。我们很难说清在火星上形成的微生物与地球上它们的表兄妹究竟有什么不同。 况且，艾伦山84001中的那些分子完全有可能系形成该岩石和培育生命的环境与地球截然不同，同时也说明它确实没有被污染。从某种意义上来说，很有限的PAH品种范围恰好反映了这些微生物形成时火星生命的局限性。
　　麦凯和他的小组竭尽全力保护艾伦山84001， 使之免受污染，以防产生任何有关火星生命的假象。他们首先确认在第一次分析岩石时没有任何活的生命，随后又证实岩石确实来自火星。但岩石内部PAH浓度高于外部的事实仍不能让某些批评家信服。他们认为一些像这块陨石那样的黑色物体也会吸收热量，使周围的积雪融化，这样水就会渗入岩石内部并将导致PAH的沉积。不但如此，由于紫外线可使PAH分解，所以近于表面的PAH更易受南极强烈的光照影响，一位美国科学家甚至说麦凯之所述“过于简单，经不起推敲。风化作用是一个相当缓慢的过程。有些东西悄悄地渗了进去，又慢慢散去，这并不是一种明显的变化”。
　　此后，在1998年1月， 加利福尼亚州斯克里普斯海洋学研究院的巴达（Jeff Bada）领导的小组发布了一个广为流传的声明。这个声明对于国家航大局研究小组的结果是个致命打击。巴达的研究结果表明艾伦山84001中的有机物质源自地球。 巴达说，“这项研究表明该陨石中的大量有机碳源自地球，我要说这些化合物是地球的。看来它已经被污染了。”然而，即使这份声明中，他随后的一些引起争议的提醒话也在一定程度上削弱了先前讲的话：“我们要向大家证明的，就是目前我们还没有取得任何证据可以绝对他说陨石上的化合物与火星有任何联系……不过那上面可能有一些我们目前还不十分清楚的微小的神秘成分。”
　　尽管斯克里普斯研究组率先发布了消息并成为新闻焦点，但他们的研究结果也受到了强烈的驳斥。反对意见来自英国的开放大学。皮林格（Colin Pillinger） 教授的科研组认为巴达的分析结果是“完全错误的”， 而且“另一颗陨石的4个样品提供了丝毫未受污染的强有力的证据表明那颗红色的行星上确实存在有机物质。这是不容忽视的。”
　　即便如此，仍有许多针对麦凯及其小组的非难。其中最为棘手的是关于微生物大小的疑问。
　　生物学家们相信生物个体的尺度有一个下限。这是因为需要空间来存放遗传物质以供其机体生长、运动和繁衍。在地球上，大多数细菌的长度在0．5至20微米之间（一微米是百万分之一米，即10-6米）。在火星样品中发现的这些物体的大小则在20至100纳米之间（一纳米是十亿分之一米）。 换言之，即便是其中个头最大的也要比地球上最小的普通细菌小几百倍。
　　直到最近有研究者在地球上发现了与那些火星物体大小相近的微生物之前，科学家一直抱着这样的观点。微生物学家史蒂文斯（Todd Stevens）在美国华盛顿州里士满的太平洋西北实验室工作。他声称发现了大小仅两倍于火星样品中的最大个体的细菌。这些古怪的生物生长在华盛顿州哥伦比亚河河底深处的岩缝中。它们没有有机食物来源，也没有阳光的照射，它们靠水和岩石之间的某种化学反应来产生能量，制造氢气，随后利用氢气将二氧化碳转化成甲烷——一种获取能量的化学过程。有趣的是，所有这些原材料在40亿年前这类微生物形成的时期，火星上全都存在。
　　另一位研究人员福克（Robert Folk）在意大利的热泉中也发现了大小与前述火星化石相仿的细菌化石。他估计这些化石有20亿年的年龄， 但其大小与与艾伦山84001中发现的一些最大的个体大小相同。
　　还有一条反对意见涉及嵌有那些化石的碳酸盐化合物的性质。麦凯及他的组员认为这是某种生物学活动引起的——火星生物的排泄产物。另一些人则认为当这块岩石从火星上分离飞入太空时也会产生类似的化合物。
　　甚至在陨石和微生物的实际年龄这一问题上也存在着分歧。国家航天局科研小组称这些微生物距今有36亿～40亿年之久，但根据芝加哥菲尔德博物馆的沃德瓦（Meenakshi Wadhwa）博士的实验结果，岩石中的碳酸盐和生命物质可能只有13．9亿年，误差在1亿年左右。
　　如果这是真的话，那么对于这块陨石和在它上面发现的微生物的地球化学及生物学分析就将完全不同。不过，这并不意味着那些印记一定不是某种非常简单的古老火星生命的化石。我们对于生命如何在其他星球上起源和演化知之甚少，而且根据福克的研究，在这两个相距极远的时期里（他那些生物估计是20亿年前的，国家航天局的前述结果是36亿～40亿年，而沃德瓦博士的估计则为13.9亿年），地球上也已存在着类似的与世隔绝的生物。
　　面对一系列的质疑，麦凯及其小组目前正在进行更深入的实验。有些成员认为这是一些在首次发布消息前早该进行的试验。化学组的扎雷教授正在分析样本、希望借以证明岩石中的PAHs来自火星，而非地球上的污染所致。看起来这确实是最有说服力的方法，只是成功实施的困难极大。
　　该研究小组的下一个目标是找到氨基酸，或找到他们宣称在这块岩石上发现的细胞的内部结构。氨基酸是生命的基本构件，所有生命中都有这种物质、它们形成更大的分子群——蛋白质，并在脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）等生物化学物质的形成过程中起着重要作用，这些都是生命物质的标记（关于这些化合物之间的相互关系请参见下一章）。问题在于麦凯他们所发现的细胞状物体如此微小，以至于从中发现其内部结构或成分已非当今光学技术力所能及。看来要证实其发现的最佳途径就是发明更先进的观测仪器来一探这些微小结构的究竟。
　　支持国家航天局结论的另一条途径是在更多的火星陨石上发现微生物化石。截至本书撰写之时，只有一个英国研究小组有一些模棱两可的发现。具有讽刺意味的是，他们首先考虑到艾伦山84001中的微生物， 却被美国人的声明抢尽风头。
　　1994年向全世界各地的研究人员发送陨石艾伦山84001 的小样品时，　有一份正是送到开放大学皮林格教授的办公桌上（就是那位1998年时驳斥对这块南极陨石来源置疑的教授）。他与一对现在伦敦自然博物馆任职的夫妻搭挡赖特（Ian Wright）博士和格雷迪博士一起对样品进行了分析。他们什么也没有发现。但是他们与火星陨石的缘份还未就此结束。
　　在美国的小组开始研究艾伦山84001之前5年，赖特和格雷迪一直在分析另一块类似的陨石。这块代号为EETA79001的石头是1979年在南极发现的，这时距艾伦山84001的出现尚有5年。
　　在认真分析了EETA79001之后，这个英国研究小组在具有相当影响的科学期刊《自然》上公布了他们的发现。他们的结论是，这块陨石的有机物质浓度相当高，其中有包括与后来在艾伦山84001化石四周发现的碳酸盐相似的分子。岩石内部PAHs的含量明显比外表高。但关健的是，他们考虑到陨石受地球物质污染的因素而不能断定这是不是火星生命的化石。
　　他们的另一个疑惑是EETA79001要比艾伦山84001年轻许多。按他们的估计只有1．8亿年（大约是艾伦山84001年龄的1/20），而且是最近60万年才脱离火星的（大约是直立人漫游非洲平原的时候）。
　　这一截然不同的时间框架意味着：如果他们真的发现了火星上的生物化石，那么，大约在60万年到1．8亿年以前火星上是有生命的。大多数科学家都鉴于现代火星的环境如此恶劣而认为几乎不存在这种可能。由于这些疑惑，皮林格及其同事在《自然》杂志上发表的论文中低调他说，这一发现具有“显而易见的内涵”。
　　当全世界在国家航天局的发现面前觉醒的时候，皮林格等人也为之激动，公开了他们的研究并进行了一些补充。现在，国家航天局也承认皮林格等人作出了“非常重要的贡献”。国家航天局的一位研究人员说：“我们今天之所以完成了对艾伦山84001的许多研究， 在很大程度上是受这些英国人及其他人早先对火星陨石的研究的鼓舞。”。
　  公正他说来，英国人的发现并没有美国科学家对艾伦山84001的研究那样具有决定意义。不过，看来英国人的保守确实使开
放大学和英国自然博物馆的研究者们失去了发现可能是本世纪（如果不是空前绝后的）最重要发现的机会。
　　那么，我们从这些或支持或反对的声明中，从那些或证实或反驳艾伦山84001含有原始化石的证据中能得到什么结论呢？似乎各派评论家和科学家的不同呼声中只有一点是肯定的：在我们能确认南极艾伦山这块火星陨石的不同寻常之处确实来自另一个世界的生物化石之前，我们还有太多太多的研究工作要做。
　　上面已经提过， 目前的证据开始越来越倾向艾伦山84001上的生物是地球微生物这一说法。但对于冷静客观的观察者来说，在该陨石上发现的那些化石的不寻常的性质仍然是一个难解的神秘疑团。
　　显然，几乎所有听说这个发现的人，更不用说那些对结果（无论出于什么动机）抱有极大兴趣的人了，都希望该陨石碎片中那些长形、圆形的印记会是某种生命的残余。当然，即使有一天找到确凿的证据证明陨石艾伦山84001起源于地球， 这也不能解释英国人对EETA79001做出的发现，也不能否决火星上也许曾经存在过生命的想法。
　　有趣的是，自从这次的发现后，出版商希尔（William Hill）已将在火星上发现智慧生命的赌注赔率从500比1缩小到了25比
1。 当然，希望不等于事实。威廉·斯考夫说得好：非凡的结论需要不同寻常的证据。
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①辟尔唐人：这是科学史上最著名的骗局之一。“辟尔唐人”学名Eoanthropus dawsoni，是1912年在英国辟尔唐发现的”人类头骨”，1953年被证实是蓄意伪造人与猿之间失落的一环。
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   第二章  什么是生命？
　　　　“谁说我们不会是火星人？”
　　　　　　　　　　　　　　　　——理查德·扎雷
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　　什么是生命？乍一看，答案似乎很显然，但事实上要完整而合乎逻辑地回答这一问题却相当困难。
　　如果说生命就是能够成长，能够运动的东西，恐怕并不贴切。毕竟。晶体也能够成长——它能产生规则的结构，复制出
与细胞形态极为相似的单元。毫无生命的水或其他液体能够流
动，或者说运动，这显然不足以用来定义生命。
　　也许稍加思索后，你会说：所有的生命都消耗能量。然而，从除草机到计算机，从汽车到宇宙飞船，所有这些机器也都消耗能量。比较确切的定义或许是：生命拥有控制能量的能力。不过一些高级的机器，特别是近几年来运用模糊逻辑设计的某些先进的机器也具有这样的能力。
　　我们通过一个有趣的例子来看看要对“生命”下定义是何等的困难。请想象一下，如果外星观察者们发现了因特网，假如他们还没有注意到使用网络的是人类，他们会做出什么样的判断呢？控制论专家沃里克（Kevin Warwick）描述了外星种族面对因特网时会提出的一系列问题：
　　　　以下７条关于生命的测试中，它真正能通过的有几
　　条呢？
　　　　它成长吗？当然：事实上在过去几年中，这种网络成长的速度相当惊人。它具有行动能力吗？绝对有：例如网络中的那些开关路由。对外界有没有反应呢？对外界刺激的响应原本就是网络的基本职责。需要营养吗？确实需要：信息（一种或另一种形式的能量）不断输入网络中。具有排泄功能吗？有啊：信息最终是要送出网络的。是否呼吸呢？这稍微有些难理解，不过如果考虑一下电脉冲在网络中的传播，这也是正确的。最后是繁殖，这也是最难说明的一点。也许我们可以从最初的网络又在其他地方衍生出新的网络这样一个过程中作出推论。
　　另一种对于“生命”的理解是：只有生命处理和存储信息。但这不就是计算机特有的用途吗？虽然关于将来是否可能利用复杂的计算机来发展人工智能的争论十分激烈（我们将在第三章里讨论），至少目前的计算机还不能被看成有生命的东西（尽管它也处理信息）。那么，我们要如何来清楚明白地抓住要点，把有生命的东西与无生命的物体区分开来呢？
　　传统教科书上有这样一条定义：所有生命都呈现出3个“f”的特性：攻击（fight）、移动（flight）和繁殖（frolic）。它也同样使我们陷入逻辑上的麻烦。繁殖事实上是“复制”的委婉语，而且是迅捷的“复制”，有如无机的晶体在溶液中生长。对于生命，也许我们得出的最准确的说法是：所有的生命，从最简单的细菌到人类，都进行复制并把它们的基因物质或遗传特征传递给后代。这些物质在传递过程中经历变异。换句话说，它们经历了自然选择的进化过程，而不是简单地产生与自身完全相同的拷贝。
　　在萨根意外地辞世之前不久，他把生命定义为“任何具有复制、变异和变异之复制能力的系统”。这意思是说，生命是由具有下述特征的实体来表征的：这种实体通过自然选择的进化机制，允许代与代之间产生变异，它能把自己的特征通过繁殖而重组，使下一代的特征与自身并不完全一模一样。
　　在下一章，我们会回到进化问题上进行详细的讨论，现在则必须先对“生命”的定义进行更深入的分析（这与其说是科学问题，不如说是语义问题更恰当）。在这里，一个尤为重要的问题是：生命是如何在地球——一颗生机勃勃的行星上产生的？
　　为了探究这个问题，我们有必要了解一下在诸如“生命如何在早期地球上产生？在宇宙历史的不同时期这样的过程在其他地方又会如何发生？”之类的疑问背后的几个基本概念。
　　所有的物质都由原子组成。自然界总共有100 多种不同的原子，有些是非常普遍的，如氧，氮，铁和铅等；也有一些有着奇怪名字的不太常见的物质，如铷、锿和硒等。在关于生命的讨论中，最重要的原子是碳。在许多方面，碳原子有着和其他原子一样的特性：它很稳定，能与其他原子或其他碳原子产生键，从而形成小到仅有几个原子，大到含有成百万个原子的分子。但是，它也有一个与众不同的重要特性。只有碳原子能够成为大分子（有机分子）甚至更大的聚合物（生化物质）的中坚。已故作家、化学家莱维（Primo Levi）在他的一部著作中这样描述碳原子的多样性以及它与生命之间密不可分的关系：
　　　　我们的主角已经和３个氧原子、１个钙原子一起以石灰岩的形式静静地沉寂了数十亿年……十字镐的敲击将它分离下来，送入石灰窑，进入这变化的世界…它被风抓住，直落地面，又复飞上10千米的高空。一只鹰把它吸入体内……在海水中溶解了３次后……它又被排了出来……然后，它再次被捕获并由此开始了有机之旅…它幸运地从一片叶子上擦过并钻了进去，一缕阳光将它牢牢锁住……眨眼间就好像被蜘蛛捕获的昆虫一样，碳原子和氧原子分离了开来，最终和氢一同进入了生命的长链……它进入了血液，不断地迁徙。叩响每一个神经细胞的大门后进入其中，碳原子被排挤了出去。这个细胞是一个大脑的一部分。其实正是我的大脑……这个细胞和细胞中的原子在一个从未有人描述过的伟大而微小的运动中控制着我的书写。它……引导着我的手在纸上画上一点，对，就是这里，句子后面的这个标点。[2]
　　碳具有可形成与其他原子相连的长链或环的几乎独一无二的能力。我说“几乎”是因为还有其他一些原子也能形成类似的链或环，但远不如由碳基产生的分子来得多样化。“硅”是一个最接近的例子。它有些特征与碳颇为相似，但由于硅原子之间的键比碳键要弱许多，所以它只能组成长度仅为５到６个原子的稳定链。
　　此外，硅也没有碳的另一种惊人的特殊属性。碳能和其他碳原子或合适的原子组成多重键。这大大加强了它的多样性，使之能形成大量不同类型的分子，其中有些分子相当大，含有数百万个原子。相对而言，硅却不能与同类型原子组成多重键，也很少能和其他原子以多键的形态存在。
　　因此，尽管有些科幻作家在描写基于硅的生命形态方面做了不少出色的尝试，但事实上这几乎是不可能的。原因非常简单，以我们目前的化学知识来看，硅无法形成那么复杂的分子。碳是这个宇宙中能形成生命砌块的独一无二的原子。
　　也许你会想，这是不是过于盲目自信了呢？事实上，我根本没有离开过地球，人类也仅仅到达过月球，对我们这个小小太阳系中其他行星的探索也不过处在用简单机器探测的起步阶段而已。究竟为什么我敢下此断言呢？
　　这个问题的答案对于理解如何用科学的方法推测其他行星上的生命至关重要。科学理论中极为基本的一条就是“普适性原理”，它说明了宇宙的同一性——或者换一种说法，“这里发生什么，那里也会发生”。举个例子，我们不可能莫名其妙地错过了与碳相似的另一种原子，因为这样一种原子不可能填进元素周期表——以某种精确的模式列出宇宙中所有不同元素的精确位置与相互关系的分类方案。
         图 2 碳基分子和硅基分子的比较
　　元素周期表是一个世纪以前由俄国化学家门捷列夫（DmitryIvanovich Mendeleyev）依据元素特性创制的。 他把各种元素按它们的特性置入相互关联性的模式中——这个网格状的系统被称为“族”和“周期”。随着原子量的变化，原子的大小也不同，表中并没有给任何特异的元素（也许这样的元素只有在猎户座里才会发现）留下“空位”。”此后几十年里，表格中的空缺逐渐被填补了上去，科学家还扩展了表的长度，但他们始终没有发现过应插入表的中部的未知元素③。
　　这样迂回一番是为了要说明，只有碳原子才能形成“生命分子”这样的大分子，例如，像DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）这样巨大的分子结构，或者甚至较小一些的分子，如组成前两者的核苷酸等）除此之外，还有蛋白质、酶及其他维持细胞运作的生化物质。由于宇宙具有的同一性，这样的情况在“这里”和“那里”都是一样的。
　　那么这些生化物质又有什么用呢？它们究竟又有什么特别之处呢？
　　这些生化物质有着极为广泛的功能，从提供所有生物的每个细胞运作所需的能量，到完成生命不可或缺的部分——繁殖。在经历了漫长的进化过程以后，数以千计的这类生化物质均能以惊人的高效完成各自特定的任务。其中最复杂的任务可能是由一组特定的大型生化物质通过一系列精密的步骤将遗传信息从上一代传至下一代。
　　正如我在本章开头所说的那样，具有复制能力、能在复制过程中将遗传信息（它还具有变异能力）传递给后代，也许是我们定义生命的最清晰的方式。在这个过程中需要许多大型有机分子和生化物质。基于这一原因，很难想象某种生命形式，特别是某种高级的智慧生命，能以碳元素以外的任何其他元素为其化学构架的基础。
　　好了，既然我们已经明确“生命”的核心在于一代代地复制和变异，认识到那些生化物质在这一机制中起到了关键作用。那么，它们又是如何具体参与其事的呢？
　　其实很简单：所有的生物都是通过印在每个细胞中的遗传蓝图将特征信息传给下一代的。每个个体的模板全都不尽相同。正是它区分了猴子和青蛙，区分了斯瓦辛格（Arnold Schwarzenegger）和布莱尔（Tony Blair）。这种蓝图被称为遗传密码，它由一系列微小的基因组成，而这些基因又由一种非常大的生化物质——DNA（脱氧核糖核酸）的片段组成。
　　遗传学的历史由来已久。19世纪中期，奥地利修道士孟德尔（Gregor Mendel）认识到代与代之间是通过他称为 “离散因子”的东西——今天我们称之为基因——而遗传其特征的。他发现每个个体从上一代那里继承两套完整的基因，分别来自父母双方，在生物学上叫做“等位基因”。它们在复制过程中并不发生任何变化，原封不动地从上一代传到下一代。使每个个体不同的真正原因在于：每一个后代都从双亲两方各自的等位基因中取一条，也就是说选中任一条的概率为50％，这样一来就会产生4种组合，任何一种组合出现的概率为25％。 这种基因的重组产生了多种多样的特征结果，如：肤色、体型、对疾病的抵抗力，甚至酗酒的倾向性。
　　尽管孟德尔有了遗传物质的概念，但他并不清楚这个过程在化学上是如何实现的。在孟德尔死后，大约过了70年，这个谜终于被解开了。 在剑桥工作的沃森（James Watson）和克里克（Francis Crick）发现基因由两股复杂的分子组成，这就是现已广为人知的DNA双螺旋。
　　现已发现所有生物的每一个细胞中全都含有DNA。虽然它是非常大的有机分子，但令人惊奇的是，构成DNA的基本化学单位只有4种。它们分别是：A（腺嘌呤，adenine）、T（胸腺嘧啶，thymine）、G（鸟嘌呤，guanine）、C（胞嘧啶，cytosine）。它们数以亿计地散处于DNA分子结构中。这4种物质中的3种便可以构成一个特定的代码或“词”， 这些由“3个字母”组成的代码使单个的氨基酸能够按照指定的顺序组合成蛋白质。蛋白质不单单是组成人体器官的必要物质，所有的生命都要依靠蛋白质来提供自身所需的复杂化学物质。
　　使这一过程形象化的最佳办法，莫过于将一个细胞想象成一大套百科全书。每一册书就是细胞中的一条染色体。人类的
每个细胞中都含有23对染色体，它们由极长并紧密盘绕的DNA构成。人类身上的这套“百科全书”共有46册，每一册都有数十亿的词汇量。
　　就像大百科全书的每一册都讨论大量不同的问题一样，每一条染色体都控制着生物种种不同的物理特征。打个比方说，眼睛的颜色就好比是“文艺复兴时期的经济理论”；毛发的类型就是“第一次世界大战时期伦敦的双层公交车”，身高相当于“鸭嘴兽的交配习性”。这本百科全书中的每一个条目就是单个的基因。当然，每个条目都是由段落、单词和字母组成的。依据我们的类比，段落就是基因中大段的DNA，而单词是DNA中由3个“字母”组成的“词”（它为氨基酸编码）， 其中的字母就是基本单元：A、T、C和G。
     图 3  遗传密码与单词、书和图书馆的类比
　　除提供组成基因的必要物质外，通过在细胞中复制自身，DNA同样也是生长过程中的重要媒介物。它就像是一块模板那样产生自身新的拷贝。我们的这本“大百科全书”似乎可以无限地复印和分送；你只要拆开它就能一份一份地复印出相同的拷贝。但是正像复印一样，在这一过程中总有些小误差。这些“小误差”被称为“变异”，它们可能是有益的，但也有可能会产生不良后果。
　　在克里克和沃森对DNA结构具有独创性和开拓性的发现之后15年，科学家们对于“大百科”中的“单词”的形成有了充分的认识。他们发现在A、T、C和G这4种基本物质中，每次只要3种即可正确定位氨基酸以形成蛋白质。这样一来，用4个不同的字母，我们就可以得到64个不同的单词（长度为3）。 举例来说， “G-A-T”就决定了一种特定的氨基酸——“天冬氨酸。
　　然而，这并不是故事的全部。DNA并不是遗传机制中唯一的生化物质。另一种同样重要的化合物叫做RNA（ribonucleic acid的缩写，即核糖核酸）。它与DNA的关系相当近。让我们来再看一看大百科全书和复印机之间的关系。大百科全书的书页通过复印机复制。复印机扫描书页并用墨将书上的文字和图片在另一张纸上重复展现出来。在生化反应中，将信息从原件传送至复制件的正是RNA分子。这种特殊的分子可以被看成信息传递者——它把DNA编码转送至细胞内另一种叫做“核糖体”（类似于复印机中的实际复印部件）的生化“装置”中，由后者来构造蛋白质。
　　整个过程也可以看成工厂中的一条生产线。DNA将“引物核苷酸”——一种体内已预先制备好的有机大分子——正确地连接起来制造出更多的DNA和RNA。用我们的类比来看，引物核苷酸就像是机器的许多小部件，这些部件可以在机械车间的装配线上拼装在一起。要完成这项工作，DNA还必须使用酶。酶是另一种有机分子（蛋白质），它能促成某些化学反应的进行（加快反应的速度，也就是说，它们是生化催化剂）。RNA
将DNA的设计指令转送到核糖体，核糖体用较为简单一些的化合物（氨基酸）来制造蛋白质。利用这些蛋白质又可以制造出更多的DNA、RNA和其他大分子，同时另一部分蛋白质以酶的形式共同参与到细胞乃至整个生命体的维持运作中（包括所有以上这些过程）。
            图 4 DNA如何制造蛋白质
　　这可是一条自给自足的生产线。大脑是公司的总裁，每个细胞的细胞核就是一个生产车间，而这些大分子则是机器，所有的机器和它们的产品是用同样的零件制造出来的。这一切的一切都由我们吃的食物来提供能量。车间由我们呼吸的空气来通风，所有的过程都在水（或一种似水的溶液）中完成⑤。
　　整个过程相当清晰。它展现了生命维持自身运作的机理。但是，在这个生命循环的生化过程中是否有些问题呢？想一下生命的基本要素：生命的定义是能够复制并将变异的信息一代代传下去或通过自然选择而进化的实体。进化是通过复制过程中的遗传变异来实现的。遗传密码由DNA携带，DNA是在细胞内利用RNA生产蛋白质的某种生化过程中产生的。不过，我们陷入了一个左右为难的困境，如果说进化对“生命”乃是必不可少的，而这个过程本身又要求一系列相当复杂的变化，那么生命最初是如何产生的呢？从另一个角度来看，所有能够进化的实体（按我们的定义就是“活的”）都要具有足够复杂的结构来运作自身的遗传机制，从而实现进化过程——即便最简单的细菌也是如此（这就是为什么细菌被认为是有生命的原因）。但一种实体在没有进化的情况下又是如何变得如此复杂的呢？它究竟是怎么开始攀上这进化之梯的呢？这是出名的“先有鸡还是先有蛋”之类令人进退维谷的难题。幸运的是，这个看来无法解答的谜却是有答案的。
　　直至17世纪，所有关于生命起源的思想都深深扎根于宗教而不是自然哲学（现代科学的先驱）的基础上。神被视为所有生命的缔造者；人类是由神通过一种无法（或是不该）了解的神圣方法创造出来的。随着时光的推移，先后出现了一些试图解释其中奥秘的理论。
　　“自然发生论”是最早的理论之一。从很久以前，人们就注意到一些有机物，特别是像奶酪和面包这样的食物，表面常常会无缘无故地长出生命来。例如，一块放置了几天的奶酪上会长出霉茵来。同样的现象也会发生在面包和熟透了的水果上。由此就引出了生命会“自然”产生的想法。
　　一直到1860年，这种想法的势头才得以遏制。巴斯德（LouisPasteur）证明如果将这些东西装入密封容器中， 它们并不会长出真菌或其他可见的薄膜。即使面对这样的事实，那些“自然发生论”的支持者们仍辩称，巴斯德只是证明了面包或奶酪上自然产生的生命由于缺少空气而窒息并停止生长罢了。巴斯德于是又接着说明真菌或细菌的生长是由于空气中不可见的孢子或微生物引起的。有机物表面出现的那种生命形式正是细菌或真菌的菌落生长到了肉眼可以观察到的地步，而空气、合适的湿度和可靠的食物来源也都是促成这一切发生的必要条件。
　　几乎就在巴斯德的研究成果发表之际，自然发生论的丧钟敲响了——达尔文（Charles Darwin）和华菜士（Alfred RusselWallace）几乎同时创建了自然选择的进化理论。在他的革命性著作《物种起源》中，达尔文证明了生物是如何在一个漫长的时期中，从简单进化到复杂，而且尽管奶酪上的生物非常简单，它们决不是随意突然地产生的。鉴于当时的宗教敏感性，达尔文在《物种起源》中并没有推测生命在地球上产生而不必借助神的力量。他在书中写道：“造物主”呼出了“一种或几种生命”。然而，当私下里与他的朋友和同事胡克尔（Joseph Hooker通信时，达尔文表达了自己真实的想法——生命从化学中产生：“从充满了氨、硫酸盐、光、热、电等等所有这一切的某些温暖的小池塘中诞生。”
　　自然哲学家试图依据早期的实验以自然发生论来诠释地球乃至其他星球的生命起源。但是，所有的生命都必须经历进化过程，从定义上来说都要在自然选择法则的支配下运作——它们要卷入代代相传的遗传变异，并且必须变得复杂到能够参与这种过程。虽然我们面临着“先有鸡还是先有蛋？”的问题，自然发生论却不是这个问题的答案，它只是一条死胡同。
　　有一种避开了这一起源问题的理论叫做“胚种说”。它主要由瑞典化学家阿雷尼乌斯（Svante August Arrhenius） 之倡导而在19世纪大为流行。阿雷尼乌斯认为生命是从外层空间以孢子的形式传到地球上的，他的这种理论得到当时多位著名科学家的支持，其中包括杰出的物理学家亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）和开尔文勋爵（Lord Kelvin）。从详细的模型中可以看到， 胚种说提出“生命的种子”从一颗行星传至另一颗行星，当某颗行星演化到适宜于生命时，生命就会开始出现。
　　根据胚种说支持者的说法，地球上的生命是在大约35亿至40亿年前，生命种子或孢子来到地球以后开始出现的。当时地球上已经形成了适合这些“种子”生长和进化的大气层和地面环境
　　迄今为止，这种理论仍相当有争议。现代胚种说的积极支持者霍伊尔（Fred Hoyle） 和维克拉马辛在过去几十年内一直不懈地进行着论证，而且事实上也没有任何科学推理可以证明这是不可能的。 即便艾伦山84001是第一块被发现含有生物化石的火星岩石，它无论如何也决不是唯一含有有机物质的陨石。我们已经从坠落在地球上的岩石中发现过大量不同的复杂有机分子。这些岩石中有一部分是从太阳系外历经数千万年来到这里的。就像彗星一样，从其他恒星的行星系统中诞生（虽然不常如此），并踏上漫漫旅程前来此地⑥。
　　胚种说的一个疑点在于：细菌作为最简单的生命，经受不住宇宙中以百万年计的漫长旅行。不过，新的证据却使持此疑问的反对者失去了优势。
　　近几年的研究表明，细菌可以在地球上一些环境非常恶劣的地方生存。10年前，科学家在活火山口附近发现了细菌的生长。类似的情况也出现在其他地方。在热泉和南北两极的荒漠地带也都有能够忍受极端温度的细菌的影踪。更有甚者，在核反应堆通风口处也有生命在繁茂生长。不过，这些比起1996年的一项发现来说却又算不了什么了。一群科学家在美国东海岸的海床上钻了一个深洞后惊奇地发现，在水下11 000英尺（约3350米）的沉积物下面2500尺（约760米） 的地方也有细菌存在。
　　很难想象科学家们当时震惊的样子。几乎所有地面上的生物都不能承受海平面以下13 000英尺（约4000米）处的环境。那里的温度大约是170℃，而且压力约是地面上的400倍。虽然这与星际空间中几乎毫无大气压力、并且处在绝对零度（-273℃或0Ｋ）边缘的环境不完全相同，但这无疑同样是很严酷的条件。没有理由说，能够在地表以下13 000英尺（约4000米）处的恶劣条件下生存的细菌，如果在一颗彗星或流星体的中心部分静静地处于休眠状态的话，就一定不能忍受太空中的环境。
　　然而，完全没有必要在“是否可能”这上点上大费周章。在前面的章节里我已说过，DNA和RNA是由一种叫做“引物核苷酸”的大型有机分子或生化物质产生的，“引物核苷酸”镶嵌在一起形成更坚实的单元，它们制造出DNA和RNA的组成部分。有些人认为这种较为简单的“生命前”单元（作为生命前驱的大型有机分子，但其自身并不是“活的”）可以承受星际之旅）将生命之种传播到地球上。
　　这次生命之旅的出发点可能是我们这个太阳系中的某处——也许是火星，假如那里确实先于地球有过生命。要不然，它也可能是从许多光年以外比我们太阳系先有生命的另一个行星系统出发，长途跋涉才来到这里。
　　尽管恒星之间相距遥远，封闭在彗星或流星体中的有机物质往往要在太空中漂泊数百万年，但是生命通过这种方式传播到地球的可能性依然存在。最近的估计表明宇宙的年龄大约是150亿年，而地球上最早出现生命的时间是35亿～40亿年前。可见， 从大爆炸到地球上首次出现生命之间至少有100亿年的时间。很有可能在银河系或其他星系中有某个行星系统比我们的太阳系形成和冷却得稍早一些，如果生命在那里开始进化，哪怕只比这里早了1%，也会给生命之种数千万年的时间飞抵地球。
　　20世纪70年代，一群加拿大和英国科学家在胚种说的基础上提出了一种更精致的思想，称为“生命云”理论。这种理论展示了星际尘埃云中含有的有机化学成分如何反应生成核糖体和蛋白质。按照这种理论，当行星穿越这样的云时，生命之种的传播就完成了，一旦行星上的环境变得适宜，生命就开始繁盛起来。他们认为地球很有可能在35亿～40亿年前曾穿越过这样的星云。
　　基于“胚种说”的种种可能的理论都非常有趣，也没有什么科学依据可以完全否定地球生命源于某个遥远世界的假设，但是它同样无法解开生命的起源之谜。这些理论就像移动球门柱一样，将问题的重心转移了一下而已。就算“胚种说”是正确的，它确实解释了地球生命的起源，但老问题仍未解决：生命究竟是怎样在它第一次出现的地方产生的呢？
　　不管某一天“胚种说”会被证实为对或错，如果我们要认真地探究生命起源的话，就应该先把它放在一边。取而代之的是，让我们暂且假设地球上的生命不是来自其他地方，而是在当时的环境条件下，通过某种途径自行产生的。那么，它会是如何产生的呢？
　　1936年，俄国生物学家奥巴林（Aleksandr Ivanovich）在《生命的起源》一书中首次尝试描述含简单化合物的溶液如何通过一系列生物化学反应形成非常复杂的分子结构。在那本书中，奥巴林提出原始的生物有可能是从已有的有机物中产生的，而那些有机物又是由更为简单的化合物自然形成的。这样，他真正开始将达尔文的进化论放入前生命系统之中。尽管奥巴林可以在实验室中用精密的实验来证实他的构想，但不足为奇，他在当时受到了全体宗教思想家和科学家的怀疑。不过，他的理论得到了英国大生物学家霍尔丹（John Haldane）的支持。霍尔丹是第一位提出在原始海洋中发现的某些有机化合物或许能合成某种可自我复制的物质形式的科学家。他认为富氢的大气环境会大有帮助，这一系列条件称为“还原性大气”⑥。
　　20世纪40年代和50年代中，认为生命起源于大气中含氢的原始地球的想法相当盛行，并且由于1953年两位美国化学家米勒（Stanley Lloyd Miller）和尤里（Harold Clayton Urey） 进行的有些传奇色彩的实验而得到了长足的发展。
　　1953年4月， 全世界都为克里克和沃森所揭示的DNA分子“双螺旋”结构所震惊。一时间，关于生命的话题以及如何利用科学技术手段来揭开遗传和进化之谜的各种讨论成为新闻的焦点。在这样的环境下，一个月之后，也就是1953年5月， 米勒和尤里公布了他们的革命性发现。
　　按照试验计划，米勒和尤里决定要验证一下奥巴林和霍尔丹的理论。他们在实验室中做了一个假想生命出现时地球环境的模拟实验。首先将氢、水、甲烷和氨混合成某种气体（为了和史前地球大气的成分相吻合），然后模拟闪电，让这些混合物经受一星期的放电反应。
　　一周之后，他们得到了令人吃惊的结果。在烧瓶底部的红褐色沉淀物中发现了大量的有机化合物。其中包括多种有机酸（脂肪酸和羟基酸）和尿素，此外还有一系列与糖的结构相似的化合物。进一步的研究表明，这种方法可以产生大量生命必需的分子。
　　有了第一次的成功之后，这两位科学家又在先前那种混合气体中加入火山气体中含有的一种简单分子——氰化氢（HCN）。这样，他们最重要的发现诞生了。在沉淀物中出现了氨基酸，它在生物化学反应中起着重要的作用，是生命起源绝对不可缺少的成分。
            图 5 米勒和尤里的实验
　　自然界中有20种不同的氨基酸，它们能以多种多样的方式形成蛋自质，其中也包括参与形成（组成DNA和RNA的）核苷酸的酶。简单他说，氨基酸是生命的基本砌块，是一种在细胞所有活动中都据关键地位的分子。米勒和尤里在烧瓶中总共发现了不下8种的氨基酸。
　　他们得出的结论是，形成生命的各种分子完全有可能是在地球大气中孕育而成的。最近，米勒更是声称形成足够复杂的结构并产生活细胞的过程大约只要１万年。米勒不顾那些宣称地球生命是宇宙中唯一生命的反对言论，而根据自己的实验结果非常肯定地认为，如果有适宜的环境条件以及恰当的化学混合物，任何一颗行星上就都可以产生生命。
　　8年后，米勒和尤里的研究结果得到了进一步的支持。1961年，在休斯顿大学工作的生物化学家奥罗（Juan Oro） 尝试用更简单的化合物形成氨基酸。他只采用了米勒和尤里当时用的混合物中的两种成分——氰化氢和氨。结果令他惊奇的是，产生物中除了大量不同的氨基酸外，还有许多腺嘌呤（DNA和RNA的4种基本组成成分之一）。 腺嘌呤同时还是在所有生物的所有细胞活动中提供能量的主要分子腺苷三磷酸（ATP）的组成部分。
　　但是，米勒－尤里模型以及所有相关的后续尝试都存在着一个缺陷。这种缺陷近来更是引起了对基于这些实验的地球生命起源解释的怀疑。在实验时有一个默认的假设，即早期地球大气中含有高浓度的氢和低浓度的氧。现在看来，这种假设是完全错误的。
　　早期地球大气中非但没有米勒－尤里实验（采用富氢混合物）中所有的分子种类，而且地球大气似乎也从未如此稀薄过。我们并不能因此就说尤里和其他一些人所描述的机制不可能发生，不过，它的确给这种早期地球上产生氨基酸的理论敲了警钟。
　　此外，许多陨石中都含有大量与实验结果相同的氨基酸。这使许多评论家更加相信，这些生命之砖在大约40亿年前来到地球，并逐渐演变发展到今天的地步。
　　就像我先前说过的那样，不论哪种过程是正确的，我们的问题仍未解开。简单的氨基酸究竟是如何发展成为生物学物质或简单的生命物质，并进而形成一个自我维持的生态系统——共同生活在地球上的各种各样的生物呢？其中的难点并不完全在于氨基酸如何一步步地形成蛋白质，最后产生像RNA那样的大分子（当然这个转变过程也不应该被忽略）；真正的难解之处在于“无生命的”或前生命的分子（如RNA）是如何发展到一个具有进化能力的系统（如细菌）的。事实上，这才是吸引众多生物化学家和进化生物学家的科学前沿，他们希望彻底揭开生命在地球或其他地方进化发展的奥秘。
　　目前有两种试图解释从前生命系统到生物学系统之转变如何发生的理论。第一种叫做“RNA世界假说”。这一假说是在20世纪60年代后期，由生物化学家沃斯（Carl Woese）、 克里克和奥格尔（Leslie Orgel）首次提出的。 他们和当时的其他研究者一样，都注意到了这一转变中一个基本的佯谬——制造DNA和RNA要有蛋白质，而只有DNA和RNA中具有正确的核苷酸序列才能制造出蛋白质。面对这样的情况，我们要么假设蛋白质和DNA、RNA在早期地球上是同时产生的，要么找出一种理论来解释如果两者之中先出现某一种的话，会如何导致生命创生。
　　这些科学家的回答是：在整个过程启动的时候，可能有某种尚不清楚的机制少量地产生了某种类型的RNA。他们猜想这种RNA具有比今天的RNA更多的功能。它或许可以在不存在蛋白质（也许是利用自身结构中的蛋白质）的情况下进行复制（产生其自身的拷贝），而且还能在产生蛋白质的过程中起到催化作用。
　　乍一看，这似乎是不可能的。先前我们已经看到，如今在每个生命的每个细胞中进行的过程是何等复杂，它需要大量各式各样的重要有机分子的共同参与。这个运作系统中包括DNA和RNA，还有既是原材料又是催化剂的蛋白质（起催化作用的蛋白质称为“酶”）。显然，这种理论中所假设的是一种结构上近似RNA，但更加复杂、具有更多功能的分子。
　　自从30多年前提出这种理论之后，科学家已在这一领域中进行了大量的研究工作。1983年，在科罗拉多大学工作的切赫（Thomas Cech）和耶鲁大学的阿尔特曼（Sidney Altman）独立发现了一组他们称之为“核糖酶”的分子——一种RNA催化剂，或者说由RNA形成的酶（核糖酶在英语中称为ribozymes，其中ribo-代表核糖核酸（ribonucleic acid）或RNA，-zymes则是酶（enzymes）的后半部分）。尽管这一发现大大支持了“RNA世界假说”，但是仍没有迹象表明有哪种RNA曾经执行过而如今已不再执行另一项实质性的任务——自我复制。
　　当一部分生物化学家专注地寻找那些特异分子（它们能够完成通常由DNA实施的功能）时，另一部分人也努力尝试着从其他途径找到问题的答案。其主要思想是：原始地球上的RNA、DNA和酶与今天的不同。换句话说，就是希望我们能接受分子也在某种意义上进化的观念。
　　这种观点看起来也不算很牵强附会。一条潜在的原则是，原始的DNA需要原始的RNA和简单形式的酶来催化当时的生物化学进程。如果事实果真如此，那么有可能早期RNA的部分功能已渐渐被其他更适合的分子取代了。而且据估计，催化剂（加快反应速度的化学成分）的角色也可能在相同环境下已由某种无机物质替代了。
　　由于没有切实的证据，也没有人成功地制造出能自我复制的RNA分子，这种理论迄今仍只是地球生命起源众多可能解释中的一种罢了。
　　另一些有力的竞争者将非生命物质到生命物质的飞跃建立在一种完全不同而很有争议的理论上。
　　在克里克、奥格尔和沃斯形成RNA世界假说的同时、另一位生物化学家——格拉斯哥大学的凯恩斯－史密斯（A. GrahamCairns-Smith）提出了一种令人耳目一新的革命性观点。他认为导致生命形成的有机物最初是从无机物质演化而来的。
　　起初，这听起来有些令人咋舌。毕竟，对于我们大多数人来说，无机物和有机物之间是存在着巨大差异的。一切生命都是有机的，当然包括我们的所有食物在内。遍布全球的森林、动物、植物全都是有机的。而像岩石和组成大气的气体等一般
视为“无生命”的东西则均是无机物。
　　尽管碳具有一些与众不同的特性，但对于化学家而言也只不过是元素周期表中100多个元素之一员， 况且有机物（常常与“有生命的”相联系）与无机物（总是与“无生命的”联系着）之间的界限实际上是一个概念问题。
　　凯恩斯－史密斯指出，就像利用DNA和RNA的生物化学系统一样，复杂的无机系统也可以复制和传递信息——虽然是以简单得多的方式。让我们回顾一下现代生物圈的运转过程，DNA携带着一整套复杂得令人难以置信的复制蓝图——遗传密码。我们已详加讨论的RNA和蛋白质则为此各司其职。现在，凯恩斯－史密斯提出的全新观点却是：40亿年前某种更简单的系统在运转，它最初并不需要DNA和RNA，甚至不需要蛋白质。
　　在这个系统中（在有史以来最受欢迎的科学书籍之一——《生命起源的七条线索》中有很精彩的描写），凯恩斯－史密斯展现了地球生命的两条迥然不同的演化途径。第一步是利用存在于粘土中的晶体结构产生他所称的“低技术”组织，这种晶体在当时应该（和现在一样）相当普遍。这些粘土在结构上虽然远不及DNA分子来得复杂，但却能产生自我复制系统，以此将信息从一“层”传到下一“层”。这与DNA的复制过程有着异曲同工之妙。
　　凯恩斯－史密斯相信，从这种“低技术”开始，渐渐演化出了结合成有机分子的更为复杂的系统。它有可能就像米勒、尤里和其他人主张的那样，是在早期的地球上产生的，或者也有可能从另一个已有生命的世界远道而来。这些不甚复杂的结构经过漫长的时间，进化到今天这种包含了DNA、RNA和蛋白质的“高技术”组织，从而促成了目前这样通过自然选择不断进化的遗传机制。凯恩斯－史密斯把从“低技术”迈向“高技术”的转折点称为“１号基因”诞生。自此之后，地球上生命的进一步发展都以其为原始模板。这种理论超越了达尔文的生命起源于“温暖的小池塘”的假说，将我们引向一个甚至不是有机物的共同祖先。
　　凯恩斯－史密斯的想法相当大胆，它处在人们通常接纳的科学范畴的边缘，但事实上它并不见得比RNA世界假说更令人惊讶，而且也有相当多的证据支持它。关于通往“生命”之途的最终思考与这两个过程都有联系。
            图 6 粘土的“复制”
　　化石记录告诉我们，在很久以前地球上就开始出现生命了。1980年，在澳大利亚的沙漠中发现了一种名叫叠层岩或“活石头”的生物化石，这种生物大约生活在35亿年前，在过去16年中它一直被视为地球上最古老的生命形式。然而，在1996年底，圣迭戈斯克里普斯海洋学研究院的科学家们又将这一时间往回推了一些，他们成功地分离出一种碳的同位素的混合物。据称这种同位素是由38亿年前的生物产生的。我们知道，地球上的环境是在大约40亿年前才开始变得适宜生物形成的，所以，这样看来，在此之后仅仅过了几亿年时间，最简单的生命就已经出现了。
　　当然，所有这些并没有给出在地球外的其他行星上也有生命进化的证据，但它至少向我们表明，一旦有合适的条件生命就会出现。卡尔·萨根曾经写道：“现有的证据充分表明，只要给出初始条件和10亿年的演化时间，就应该会出现生命。在适宜的行星上产生生命似乎构成了宇宙化学的一部分。”他在这里所描述的就是自组织原理。
　　最近的研究表明，某些物理或化学系统可以自发地从较简单的状态跃变为高度复杂或高度有组织的结构。有些人认为这种组织原理是“反熵”（一种从有序转化为无序的过程之逆过程）的一种表现，而且有可能与生命有着某种神秘的联系。
　　熵是一个系统中的“无序程度”，在自然界中它总是增长的——放着的水果会渐渐腐败，它的细胞分解开来，“干净”、“有组织”的新鲜水果就变成了一堆无组织的物质。据信自组织原理是宇宙中熵不断增长这一趋势的逆过程。由此看来，由太空中的简单分子或“低技术”无机系统发展出有机分子；尔后又由这些有机分子最终形成生命的可能性就大大增加了。
　　由于宾夕法尼亚州立大学的物理学家斯莫林（Lee Smolin）教授最近的一项提议，生物学界和物理学界正陷入一场激烈的辩论之中。引起这场骚动的具体原由是斯莫林教授提出，宇宙也有可能像生命那样通过达尔文的自然选择而演化。他称这项原理为“宇宙学选择”。按照这一理论，我们所处的宇宙乃是从时间开端以来一直在演化着的一系列宇宙中年代最近的一个。
更有甚者，我们宇宙中的生命则是黑洞的副产品。在这个达尔文式的系统中，黑洞的创生乃是真正的动力，斯莫林指出这样说的依据是：一个宇宙拥有的黑洞数量越多，这个宇宙就越稳定。
　　不过最值得注意的是，该理论表明只有存在碳的宇宙才有可能形成黑洞。根据宇宙学选择理论，生命恰巧也依赖于碳纯粹只是一种巧合。
　　很显然，要找到生命起源——甚至只是找到地球上生命起源的确切答案仍有很长一段路要走。假若我们在不久的将来真能有幸研究外星生命，这就能使我们有更多的机会揭开简单生命在地球或其他地方发生发展的奥秘。不论最后究竟会是哪一种理论获胜，也不论最终的解答是本书中已经提及的或是至今尚未出现的，要解开这个科学史上最大的疑谜之一，找到切实的证据把现时尚属臆测的想法变为真实的答案，我们要做的工作还很多很多。
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①这自然引起了许多伦理上的思考，特别是近期在遗传方面关于克隆技术的一些突破。比方说，根据上面的说法，克隆羊“多利”算不算是有生命的呢？克隆出来的子代和它们的亲代完全相同。这虽然非常有趣，但却不是一个章节的内容可以涵盖的，如此复杂的、谜一样的问题完全可以写一本书来讨论一番。
② 你们中的有些人也许仍然无法相信，并怀疑这不过是我们一厢情愿的想法罢了。要想真正地论证这个复杂的问题恐怕需要整整一个章节才行。不过在这里将给出一个例子，我希望这已经足够说明问题了。运用一种叫做“光谱分析”的技术，天文学家可以探恻遥远恒星的光波并分析它们的组成。研究结果表明，它们的光与我们的太阳光相似（主要区别在于不同颜色成分的比例）。光的差异由组成这些恒星的化学元素所确定，这些元素都可以在我们的太阳中或在地球上找到。就像前面提及的莱维所说的那样。从根本上来讲，所有的东西——从高楼大厦的砖瓦，到我们眼睛的细胞和这本书的每一张纸——都是从恒星而来；而所有恒星的基本组成都是相同的。
③ 根据最近的统计，元素周期表中共有109种元素。 随着对核反应的进一步研究，这个数字还在不断增长。这些新增的不稳定元素叫做超铀元素，它们的寿命很短，很快分解成原子量较小的其他元素。最重要的是，它们都是元素周期表尾部的重元素，与那些主要构成元素周期表的稳定元素相比，它们的原子序数大，原子量也大。
④ 对有些人来说，这样的断言听起来有些过于主观。这样的意见在此时此刻应该说是有一定道理的，毕竟，在浩瀚宇宙中存在某些以目前我们还不甚了解的机制进化而来的生命形式也是有可能的。不过这样的情况不在眼下讨论的范围之内，它将在第四章中讨论。
⑤ 最后的这一点正是含水的环境对于生命的出现和维持至为重要的原由（参见第三章）。
⑥ 迄今观测到的大部分彗星都来自太阳系边缘的两个区域，即奥尔特云和柯伊伯云。有理由相信， 在过去的46.5亿年中周期性地造访地球的某些天体也许来自遥远的、环绕其他恒星运行的世界。
⑦ 有些读者可能会奇怪，为什么科学家选择了RNA而非DNA作为最原始的导火索？原因是制造RNA所用的核苷酸要比制造DNA的脱氧核苷酸更加容易合成。而且这样也更容易想象DNA如何从RNA演变成今天这样的遗传信息的保卫者和储存者的角色。
⑧ 几乎所有的元素都至少有两种同位素形态，它们的质子数相同，但是中子数不同，这就导致了原子量（原子核内中子与质子之和）的不同。
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    第三章　凸眼怪物和小绿人
　“它是生命，吉姆，但不是我们所知道的那种生命。”
　　　　　　　　　　　　　——引自《星际迷航》
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　　让我们设想宇宙中充满了生命。暂且假设怀疑论者的想法是错的，生命之花在银河系乃至其他星系处处盛开。那么外星生物会是什么样子呢？
　　对这个问题有两种不同的观点。一部分人认为在外星世界里，物种的数目与地球上大致相当，但是占统治地位的生物与我们人类看起来完全不同。另一种推理是，外星世界中有着大量不同的物种，但真正进化到能够创造一个文明的生物则应具有和人类大致相同的形态。
　　两方阵营的论据都相当复杂，关键在于对进化生物学的不同诠释，以及关于宇宙范围内进化方式的互相对立的观点。
　　我们已经知道，自从1859年达尔文的《物种起源》出版后自然选择的进化理论开始流行起来。这是一部堪与爱因斯坦的相对论、立体派或勋伯格（Schoenberg） 的十二音阶体系媲美的作品。就和所有划时代的革命性发现一样，进化论被当时的许多人误解。甚至时至今日，它仍为不少人曲解。
　　19世纪后半叶，当达尔文的密友赫胥黎（Thomas Huxley，（绰号“达尔文的斗犬”）竭力宣传进化论时，传媒和大众都完全错误地接受“人是由猴子变来的”这样的观点。这是对一种缜密的理论的粗滥而错误的解释。时至今天，不少人仍持有如此荒谬的想法，此外，还有一些更诱人的误解掺杂进来。
　　最近在某科普杂志刊登的一篇关于其他行星上的生命的文章中，我惊讶地看到它说在另一颗行星上产生和我们相同的基因序列的机遇是5×(10的16 557 000次方)，即5后面跟着1600多万个零。这无疑是个大得难以想象的数字，它意味着在其他星球上出现与地球生命相仿的生命是极有可能的（扫校者注：中译本原文如此，疑为作者或译者笔误，产生相同基因序列的机遇应当是1/(5后面跟1600多万个0)， 也就是说在其它星球上产生与我们相仿的生命是极其没有可能的。从下文看，作者也是这个意思）。而事实上，这种说法是彻底错误的，它没有将进化的因素考虑进去。
　　诚然，在一个没有进化的宇宙中，要产生与智人相似的生命形式是不大可能的。不过，由于基因随着环境而进化、变异，所以倘若地外环境与地球并非截然不同的话，那么在有生命的行星上的生物基因经过长时期的进化，产生与地球上相似的生命是完全有可能的。
　　但是，达尔文进化论的重要性远不止如此。它并不是简单地描述生命形式的发展，或高等生物如何从低等生物进化而来；它是生命的发动机。不管那些宗教顽固派怎么说，没有进化也就没有生命。
　　进化的机制究竟是什么呢？它如何影响着关于外星生命特征的种种争论？进化的结果是否会产生凸眼怪（bug-eyed monsters常简称为“BEM”），有没有小绿人（“LGM”），或是其他什么闻所未闻的东西？
　　进化过程是在不经意间发生的，冷酷无情的。这是岩石的核心，是生存的恶梦，是在陷井底的恐怖，是那种将你在清晨4点惊醒的恐惧。通过自然选择而进化，是所有物种从较不完善的形态转变为更能适应环境的形态的过程。这个过程是由逆境、环境的改变、以及竞争来驱动的（由此而产生了另一个被大大曲解的观点——“适者生存”）。生物所遭遇的逆境越多，进化的速度也越快。
　　我所以说达尔文进化论——或者说自然选择进化是冷酷而又不经意的，是因为这只是一种机制：进化过程中的种种变化都是没有导向管理的，并没有什么神在谋划或在幕后操纵着这一切。
　　达尔文进化论不需要神，这是一个在遗传层次上运作的自我延续过程。越能适应环境的物种，生存和繁衍的机会就越大。通过有性繁殖，它们将遗传物质传给子孙后代。至关重要的是，这些遗传物质也通过复制过程而重新组合并且有可能发生变异。变异后的这些特征（与那些按照原样复制的部分一起）在后代的身上体现出来。接受到更为适应环境的遗传信息的后代，又有更多的机会生存繁衍。如此一代代遗传下去，这些物种变得越来越适应环境。突变纯粹是偶发的，它塑造新物种。与此同时，那些获得不利的遗传信息的试验品则将被历史无情地抛弃。
　　这种机制几乎是一种普适的真理。我这么说确是冒了被指责为沙文主义者的风险，但根据我在上一章提及的碳的独特性，通过自然选择而进化的机制是一条基本法则，没有理由说它不适用于整个宇宙。正像前面我已说过的，按我们目前的认识，没有进化过程就没有生命（原注：即使是再奇怪的生命形式，比方说，假设有智慧型气体生命存在，它也必须经历进化的过程。也许是从另一种不那么适应环境的气体形态进化到更为适宜的状态）。
　　那么，这种简单的机制又是如何影响了我们的外观或是使一头鲸区别于一只金丝雀的呢？
　　发育生物学是一门专门研究地球上的生命如何从几十亿年前的简单形态发展到今天我们所见的这些动植物的学科。它是一门融合了进化生物学、古生物学和遗传学的综合性学科。
　　发育生物学家从两个基础出发着手研究。其中一条途径称作“进化生物学”，研究各种现代动物的种种结构，它们被称为动物的“体构”——我们今天所看到的不同类型的动物所共有的基本类型。有了这些之后，就可以通过计算机模型来追溯这些基本体构的起源。
　　另一条途径是“遗传追溯”，这种方法包括分析遗传物质经历漫长时期所发生的变化。遗传特征当然是决定生命的本质和差异的关键因素，我们也许可以有办法追溯遗传物质在同种和不同种生物之间如何变化。通过这种方法，生物学家可以得出两个或更多个现代物种的共同祖先的特征，再以相同的方法一层层递推上去，直至建立物种“谱系树”。
　　这两种方法都不很直截了当。生理特征的追溯方法不但需要强有力的计算机模型，有赖于大量从古生物学和考古学的发现中获得的参数和信息，了解功能与结构的关系，而且还要进一步了解动物的生理特征与环境之间的联系。遗传追溯方法的问题则在于不同的基因，亦如不同的物种那样，进化的速度并非相同。进化过程的途径更是含有大量分支，这种错综复杂的情况常常将研究者引入死胡同，使逻辑推理陷入僵局。尽管如此，发育生物学家们还是逐渐勾画出了生命在地球上的演化进程，并有可能由此了解生命在其他星球上的发展情况。
　　在前面一章里，我们已经看到地球上的生命是在约38.5亿年前出现的。虽说关于无生命物质如何转变到我们所说的“活的”生命仍是争论的焦点，但是很显然，自那个转折点后，生命开始了繁衍和进化的历程。不过，如果你认为这是一个简单的线性进化过程，那就大错特错了。
　　直至 5.3 亿年前，地球上最复杂的生物也只有水藻那样的水平，甚至水藻都还是刚刚出现的。在地球上能找到生命的最初的28.5亿年中，只存在单细胞生物，例如细菌。到10亿年前，水藻作为首例简单的多细胞生物出现在地球上。后来，大约在5.5 亿年前，也就是地质学家所说的新元古代， 一批复杂一些（相对于今天仍很原始）的生物崭露头角。它们可能是类似于今天的海腮、原始蠕虫、水母还有蛞蝓之类的动物。它们都留下了模糊的化石和痕迹。
　　不过，又过了大约2000万到2500万年，地球上的生物进化发生了翻天覆地的变化。在整个新元古代时期，地球上都只有相对较少的几种“体构”，但突然间一切都变了。如果我们将5.5亿年前的化石与5.2亿年前的化石作一番比较，就会发现地球上生物种类和数量的巨大差异。
　　这种突然的变化被称为寒武纪大爆发，地球上动物生命活动的一次突然迸发（这是一个连接约始于40亿年前的前寒武纪时期和持续至约5亿年前的寒武纪的过渡时期）。如果在此之前有外星来客造访我们的地球，它们除了细菌外只怕很难再发现其他的生命迹象了（细菌繁盛的状况倒有可能和今天的一样）。但如果它们是在寒武纪末，也就是在寒武纪大爆发之后来到这里，就会看到大量不同的生物。正是这些原始动物——包括几乎所有已知的带壳的无脊椎动物（贝类、蜗牛和节肢动物）的出现，才会导致现代脊椎动物——当然包括人类——的产生。
　　在寒武纪大爆发（这一阶段也许只持续了几百万年）结束的时候，所有生物的基本结构（即地球上所有动物的体构）都已建立完毕。从此以后的所有进化步骤（包括我们认为最激动人心的变化——一些动物离开海洋，开始在陆地上生活）都只是在寒武纪大爆发确立的基本动物类型上进行精雕细刻的变化而已。
　　根据这些基础构架，目前地球上已经形成了37种不同的体构，它们构成了生物分类学藉以为据的整个动物阶层。利用这37种体构，大自然已经产生了大量不同的动物，从蜈蚣一直到爱因斯坦。（原注：生物学家利用这样的系统把动物和植物归入包容度越来越大的等级式分类之中。非常相近的物种归为一个“属”。特征和起源相近的属归为一个“科”。科到“目”，目到“纲”．纲到“门”或“部”，最后，门或部又合为“界”。）
　　虽说从外观上来看，地球上不同的动物之间存有很大的差异，但从遗传的水平上来分析就会发现惊人的一致性。诚然，地球上所有的生命都是以碳为基础，而且均依靠DNA来传递遗传密码，但我所说的一致性远不止这一些。遗传学家发现，几乎所有的生命体在它们的核心部分都有一组“调节基因”。这些基因决定了生物的基本体构。由于许多种群的动物具有共同的祖先，这些外表大不相同的动物——比方说乌贼、斑马和苍蝇——便有着非常相似的遗传密码。
　　大多数动物是从一个单细胞——受精卵或是“合子”开始的。随后，这个细胞分裂，复制，制造出有特殊用途一形成器官、腺体、皮肤、肌肉和骨骼的各种蛋白质。不过，在每个生物的核心部分都有一组共同的控制蛋白质形成的基因。由其控制形成的蛋白质又和其他基因相互作用生成更多的蛋白质，如此继续下去就成为所谓的“基因级联”。随着这个过程的不断进行，基因变得越来越各司其职，与我们这颗行星上几乎所有的生物最核心的共同基因的差别也越来越大。
　　胚胎发育中最简单的指令是确定自身的体轴——哪一头成为尾部，哪一头又将成为头部，哪一边是背面，哪一边是正面。这条指令是从基因级联中心的一组基因中得到的，它是所有物种共有的特征的例证。从级联的这个位置往下一些是决定躯干之外是否长出一个头的基因和控制肢体发育生长的基因。这段基因在像魟和马如此相异的动物之间会有所不同，但倘若是马和羊，甚至马和苍蝇之间则相当接近，只是在级联的再下面一些才是明显不同的动物之间的区分地带。甚至鸟的翅膀和哺乳动物的前肢部分据信都由同一组调节基因控制。
         图 7 动物调节基因示意图
　　这整个过程源于一段真正古老的DNA序列。这段据信在地球动物出现之前就已存在的DNA被称为“同源框”。换句话说，这段DNA序列（大量高度复杂的碱基对集合）早在前寒武纪就已经产生了。过去几年里，在遗传学的这一领域进行了大量研究，其注意力主要放在一组包含“同源框”DNA序列的所谓“同源框基因”上。这组基因通常成簇地聚集在动物染色体中，所以又叫“同源框基因簇”。
　　近来，科学家对同源框基因簇的研究带来了一些令人吃惊的结果。他们发现这些基因很可能是其所在的生命主体的模板——一簇中基因的排列方法与动物体内由它们控制的那个部位处于胚胎期时的排列方式一模一样）。
　　遗传学家和进化生物学家利用同源框基因簇来帮助解释在寒武纪大爆发之前不同的物种如何共有同一祖先，随后又通过怎样的进化途径发展到今天的模样。举个例子来说，科学家们可以证明老鼠和苍蝇在大爆发之前有着共同祖先，因为老鼠和苍蝇所带有的启动眼睛生长的基因如此相似，甚至可以在胚胎时期将其互换而没有任何不良后果。当然，更为复杂的那些用于控制眼睛类型的特化基因就不能成功地交换了，因为这样的基因是它们共同的祖先经历寒武纪大爆发后演化出来的不同分支。
　　很明显，两个物种越是相近，遗传的可比较性就越大，它们共同的调节基因或核心基因也越多。当我们考虑灵长类时，这一点就显得尤为突出，人类和黑猩猩的基因结构只有1/100的差别。
       图 8 同源框基因簇中的基因排列与从中发现这些基因的胚胎解剖结构之对比
　　那么，这些知识又如何同其他行星上生命形态的可能特征——外空生物学的研究范畴联系起来呢？
　　答案就在我们已经讨论过的基本事实中：我们所认识的所有生命形式均以碳为基础。碳及其产生的化合物居于“生命分子”——DNA的核心地位，而DNA则是遗传的关键，它产生了地球上各种不同的生物。可能会有人争辩说，也许有某种DNA替代物，它可以比DNA做得更好。乍听之下，这似乎有些道理，而且假如在另一个星球上果真发生的话，那就会有一系列不同的遗传物质，从而产生完全不同的整个外星生物群。它们仍是以碳为基础的生命形式，但是由于它们的遗传结构建立在不同的分子集合上，它们最终就可能以我们从未想象过的形态出现。然而，这样的景象真的会出现吗？
　　有一种最近几年才开始真正兴起的思想叫做“趋同性”。这种想法来自生物学到工程学等等许多不同的领域。简化地表达就是：“同一个问题可以有许多完全不同的起点，但只会产生为数不多的答案。”
　　以日常生活中的汽车为例。在这个简单例子中，问题是如何在合理的价位上制造一辆高效的汽车，它能将一组人以合理的速度比较舒适地从A地运至B地。假如某个人从未见到过现代汽车，那么他认为可以有许多方法来实现这一想法还情有可原，但事实并非如此。当然，表面上看，现在有一系列不同样子的车辆（与动物界相比，这就相当于“体构”），例如客车、轿车、巴士，还有货车。不过它们之间的差异相对来说是相当表面的，如装饰性设计，大小和形状上的细微改进。从基本结构上看；它们都有金属结构的门、轮胎、车顶、车厢、方向盘和汽油箱，都使用燃料，都有供人乘坐的前后座，而且沿着公路行驶。
　　如果我们要建造一座工厂来生产在世界各地的公路上行驶的各种汽车，那么它一定会是一个巨大而复杂的工厂（类似地球上制造生物的生态系统），但它只需要制造几种基本的零部件，整个制造过程中会用到许多相同的构件（和生物各部分的发育由调节基因来控制一样）。最为重要的是，我们人类已经通过制造各种大同小异的车辆把这一问题解决了。
　　同样，大自然在处理它面临的问题时，也会从几个不同角度入手，而且总是选择最有效率的途径——因此有一种想法认为外星世界的生物有可能使用其他复杂分子，而不是DNA，然而，也有一种观点认为DNA是最佳选择。依靠DNA，大自然可以在解决复制生产的同时又借助自然选择完成进化过程。而自然选择则有赖于代代之间遗传物质的变异来完成。宇宙中可能只有一套能完成这些功能的机制，而地球上大自然的这套运作系统历经数十亿年的实验已经达到了这样的“完美境界”。
　　因此，如果我们假定DNA是完成遗传信息传递工作的最佳分子，所得出的结论就是任何有生命的行星上都有一小群共同的祖先，它们会进化成一大批适应周围环境的生物。但是，那个环境会是什么样的？它又会怎样影响外星种族的特性呢？
　　前面我已经提到，在地球上许多极端的环境一放射性废料，海床底下几千英尺，热泉和南极冰冻的荒原都没能阻挡住强悍的细菌。这就是为什么单纯从生物化学的角度来讲，细菌是我们目前所知道的最成功的生物。在某些细菌能够繁茂生长的严酷条件下，一些比较高级的动物是无法从单细胞生物进化形成的。
　　这就给外星世界要发展出高等生命形式定下了环境限制。首先，环境温度要在 0℃～约40℃之间（太热的话，酶将不能工作并发生变性）。其次，周围环境中不能充满强烈的射线，它会摧毁生化物质，并阻止许多细胞赖以生长和活动的化学反应。气压范围倒不是什么大问题，不过我们在后面会看到它对最终的生命形态有着巨大的影响。最后，不用说，大气成分必须由适当比例的氧、氮、水蒸气和二氧化碳组成，这样才能产生基于DNA分子的动植物群。
　　除了以上这些基本因素之外，还有一些决定着高级生命能否在外星世界产生的关键条件。我已经描述过，在 5.3 亿年前的一次大爆发——寒武纪大爆发之后，地球上开始出现大量复杂的生物，在此之前，地球上最复杂的生命也只是一些像原始水藻那样的简单多细胞生物。寒武纪大爆发之前这近乎荒芜的33亿年大致占据了生命史的90%呢。 是什么力量引发了这次大爆发？是什么将生命推入了一个全新阶段，同时开启了带来今天这个勃勃生机的地球的进程呢？
　　实际上，没有人能回答这个问题。但可以毫不夸张他说，这个问题的答案是决定其他世界上的生命会是什么样子的最重要的因素。
　　有两种对抗的理论可以帮助解释 5.3 亿年前地球上发生过的事情。第一种理论就是时间是公正的，大自然在尝试了大量不同的进化机制后，最终走上了正轨，这并不是说大自然具有“看透未来”的能力，或者有某种计划在“指引”这一切发展到产生像人类这样占统治地位的物种——自然选择并不按某种计划进行，它是一种由成功结果所驱动同时被随机事件所冲击的过程。在某种意义上，毋宁说，这种对寒武纪大爆发的解释与“趋同”思想是相辅相成的——大自然自己找到了迷宫的出路。这个过程耗时整整30亿年，但最后终于成功了。
　　这种解释对于那些相信在我们这个小小的世界以外也有生命的人来说是一种安慰。如果这个过程能够自发地在地球上发生，那么它完全有可能是某种基本过程的一例——一种生命复杂到一定程度的必然结果，一个激发生命进入下一阶段的转折点。
　　与之相佐的意见总的说来比较悲观。这观点认为，寒武纪大爆发是由于某些未知的异常事态引起的。发生的原由从彗星或巨大的小行星与地球相撞一直到地球中氧含量的急剧变化，不一而足。
　　根据目前所知的情况，像太阳系中其他的行星一样，地球也曾遭受过陨星、彗星和小行星的轰击，所以当时完全有可能发生过此类事件，由此引发寒武纪大爆发。这样的冲击足以打乱地球上原有的生态系统并给予生物进化以全新的动力。
　　同样，大气条件变化的可能性也不能排除。大气中氧含量百分比的增加几乎必然会引起地面上生命活动的剧增，它也可以解释为什么在如此短暂的时间内会出现大量新的生命形态。
　　如果在这双方中有一方的观点是正确的，也就意味着下述两者之一：一是这些事件确实在一定程度上促进了生命的繁荣，但没有它们一切也照样会发展到今天的状态；另一种情况是这些全球性的剧变确实发生过，并且是寒武纪大爆发的唯一导火线。要是果真如此，这后一种可能性就意味着高级的生命形式，即那些有机会进化到能够创造文明和技术的生物，在宇宙中远不如我们想象中的那么普遍。
　　了解了较为悲观的观点之后，让我们再次回到积极的观点上来，假设地球上寒武纪大爆发的产生是由于一种自然的机制，一种生命发展到一定水平就会发生的情况。那么，高等生命会遵循怎样的可能路线发展下去呢？其他行星上的演化途径是否会引向与我们在地球上见到的生物相类似的生命？还是有着完全不同的生命旅程呢？
　　在这个问题上，再一次产生了意见分歧。一部分人认为同形同性，地外生物可能会与地球生命走类似的路线，而另一部分人则深信在遥远的，也许是几千光年之外的行星上会进化出与地球上的哺乳动物相似的生物乃是非常荒唐可笑的事。不仅如此，外星生物学的权威人士，生物学家科恩（ Jack Cohen ）曾说：“我们很容易被引到这条推理之路上去，认为外星生物的进化路线与地球上的相似。假如一不留意，它还会领着你得出外星人也都开福特车这样的结论。”
　　那么，我们究竟可以推出什么样的结论呢？哪些论断是可以充分相信的，哪些又是完全不可预测的呢？
　　首先，我们可以肯定外星生命形式是建立在碳的基础上的，而且可以相当肯定，它也运用类似DNA那样的物质建立生化机制以维持生命运作。然后，我们可以从关于进化方式的两种不同观点中作一个抉择。我们可以假设面对生物的“生存斗争”这样的问题有许多解决之道，这样就会产生几乎无限多种不同类型的动物，其中包括不符合我们目前对生命所下的定义的生物。另一种选择是接受趋同观念，并假定它是一种普适的机制，那么依据生命的种种必要条件就只会产生有限的几种结果。（原注：对这种观点的支持来源于先前提过的一个事实：在地球上只有37种不同的体构，我们所知道的数以百万计的物种都在这37种之内，没有理由说在其他世界上不是这样。）
　　假如我们赞同趋同是普适的，那么接着就要考虑生命进化到高级形式所需的环境以及进化的方式。在一颗特定的行星上，环境不能过于严酷，否则将不能形成多细胞生物。另一方面，这个环境也要提供挑战以促进自然选择机制和生物的进化。我想强调一下，在本书中我会着重考虑那些我们人类有机会与之交流的生命形式。这并不是说那种生命也得身穿细条直纹布的衣服并且用英语进行交谈，不过它确实在一定程度上限定了那种高级生物发展进化的环境条件。我们还必须假定任何能够孕育文明的行星都有着和地球气温相若的温度和并不大强烈的有害辐射。
　　试着猜一猜，那会是怎样的一种大气呢？也许你很容易想到，任何适宜高级生命形式的行星都必须富含氧，而且氧和二氧化碳的比例也要合理。这是因为我们在地球上生活在一个平衡的生态系统中，在这里植物需要二氧化碳进行光合作用，尔后产生氧。所有的动物都需要氧，它通过血液循环传送到周身的每一个细胞，参与细胞中几乎所有的生化反应。但是，有没有可能存在某种使用其他气体的成功的生态系统呢？
　　假若我们认为外星生命生化机制的核心也是DNA（很难想象还有其他的替代品），那么利用氧气之外的其他气体的这种呼吸系统就会产生问题。
　　第一个问题在于该行星上势必要有一个利用氧和二氧化碳之外的其他气体、与地球完全不同但又充分完整的生态系统。这是因为没有任何外星生物能在一颗行星上不与其他生物相互作用而独立演化或生存。换句话说，它们自身也必须是生态系
统的一部分，当然，任何生态系统都必须包括气体循环，就像地球上由氧气－二氧化碳形成的气体循环一样。这样的外星生态系统必将会积累起一些与地球上的动植物相似的生物。有一种可能的替代方案是通过动物和岩石的气体交换形成的某种生态系统。在这个系统中，某些形式的岩石可以采用类似植物那样的方式，经过某种类似光合作用的过程，吸收一种气体并产生另一种气体，与外界形成气体交换。
　　第二个问题在于：也许外星动物像地球上的动物一样呼吸，只是呼吸的混合气体的成分比例有所不同而已。但是，基于DNA的生物有没有可能呼吸其他的气体呢？面对这样的情况，我们仅有的经验是来自人（或任何动物）吸入有毒气体（如一氧化碳）后的反应。我们的身体系统只能接受少量的其他气体，否则细胞就会坏死，引起巨大的痛苦，然后窒息死亡。
　　当然，这可能是一种极不恰当的比拟，因为任何能在那样的环境中进化出来的，能够利用这些气体并将之用于自身生化过程的生命当然都可以自然地呼吸这种气体，比如：二氧化碳或氨气。即便如此，最早触发进化过程的含有DNA的原始模板一定也是通过某种非同寻常的生化过程才产生了这样的生命。存在如此不同的机制的可能性相当小。大多数生物化学家相信：基于和我们差不多的化学物质的细胞不能接受像氮气、氢气或氰化氢之类的气体，事实上，除了氧气之外的所有气体都是不可能的。
　　现在，让我们看一看其他的环境因素。大气压力和引力场会对生命产生怎样的影响呢？
　　在大气压力相对较高的行星上，智慧生命有可能演变成与我们人类完全不同的模样。由于呼吸的气体压力不同，气体进入它们的循环系统（如果它们有的话）的势能也就大不相同，所以呼吸系统的布局也会与人类的大相径庭。但是，大自然会再一次找到对付这种环境的方法并给予它们相应的补偿。
　　相对而言，引力因素引起的问题恐怕更多一些。一个外星世界的引力场大小在一定程度上决定了生活在该星球上的生物的身体结构和大小之间的关系。在相对狭窄的范围内，地球上的哺乳动物大小相差并不大——没有200英尺（约60米） 长的爬行动物，也没有昆虫般大小的哺乳动物。但是，在比地球大许多的行星上，例如在引力是地球的20倍或几百倍的行星上，情况又会如何呢？（原注：这本身是一个非常复杂的问题，由于种种原因，比地球大许多倍的固态行星是不存在的）。再者，在一颗引力很小的行星上又是怎样一番景象呢？
　　在这样的行星上无疑会产生比地球上多数哺乳动物都要大或小的生物，但是这里也同样有问题。巨大的动物需要巨大的心脏来供应身体正常运作所需的血液，而巨大的心脏又需要巨大的肺来予以支持。依据我们对地球动物的了解，这些器官的大小并没有一定的限制，但要演化出一种占统治地位并能创造文明的物种，就要有一个不仅仅用于维持身体基本功能的较大的脑。这样的脑自然需要更大的头颅和更多的血液来给细胞供氧，如此一来，又要增大心脏和肺的尺寸。这种问题同样还会出现在诸如身体各部分的比例、机动性和效率等会在高度竞争的环境中限制动物成功进化的因素中。
　　作为一种反对意见，有人说恐龙要远远比人类更为成功，因为恐龙生存了上亿年之久，而人类历史至今才区区 100 万年。这绝对是胡言乱语。一种生命形式成功与否，即使从纯生物学的角度来看，也不是取决于时间的长短，而是应该通过衡量该物种在生态系统中的地位来决定。人类是迄今为止仅有的建立了文明，并从宏观上控制环境的生物，而且我们的科学技术不久还会让我们这些脆弱的动物更有效地去控制环境。同时，我们也是唯一能按照自己的意愿离开这个世界的地球动物（尽管目前这种选择的自由还相当有限）。
　　虽然有一些严格的条件限制，但是高度和体积这些因素倒并不会排除一种动物发展某种文明的可能性。“我们”和“它们”之间的这类差距只是表面的，科恩将其称为“狭隘特征”。至于另一个世界的生态系统中是否会出现多一双肢体或长有第三只眼睛的生命形式，确实是一个易于引起争论的话题。如果第三只眼睛或额外的一双肢体带来的益处确实值得由此附加一系列的要求，如增加体重，需要更多的血液和发展时间（进化时间和胚胎成长时间都会增加）等，那么这是有可能在与我们所处环境不同的某个地方发生的。反之，如果不能负荷伴随而来的种种条件，大自然就不会选择这样的进化途径。
　　虽说“我们”和“它们”之间的差别可能并不太大，但是究竟有多大呢？如果一个可能产生文明的环境与我们在地球上经历的环境相差不大，是否真的就可以设想外星人也都开福特牌汽车呢？
　　的确，有些人把人类发展的轨迹发挥到了极点，他们认为能够进化到形成文明的生命形式极有可能与我们人类非常相似
——它们看起来很像我们（或者说我们看起来很像它们）。这样的说法真有科学根据吗？举个例子来说——我们是否需要更多的腿呢？持上述立场的人一定会给出否定的答案。但假如外星世界上不停地刮着狂风呢？反对意见也许是那不可能，因为植物难以在那样的环境下出现，所以不会存在这种生态系统。那么，我们是否需要两个脑袋呢？我们身上的器官大多是成双的，但是对于同样大小的心脏来说，两个脑袋需要更多的血液供应，反而不如一个较大的脑高效。另一方面，趋同性也不会允许这样的生物出现，它总是强化最有效率的解决方案——一个两足动物有一个头远比有两个笨拙的头来得强。只要看看我们自己所处的这个世界就不难明白这种说法的正确性——毕竟，你在清醒的状态下看见过几个长着两个头的动物从面前走过呢？
　　到目前为止，我始终将注意力放在那些可能的外星生命的身体特征上——它们的生化系统特征及其对生物外观形态的影响。但是如果我们真的认为在遥远的世界上有文明种族存在，我们能对它们的大脑和心智做什么样的预测呢？
　　面对这样的外星生物学问题，我们甚至连进行先前那样的生理学论证所需的概念框架也没有，这是因为除了少数几例特殊物种之外，在地球上具有任何形式的有意识的社会交流或具有知性（而不只是单纯的智能）的唯一生物就是人。我们人类是这颗行星上唯一留下记载的动物，发展了可记载的文字语言——不论是梵文还是现代英语——并以此创建了以交换为基础的文明，更重要的是，我们对自己在这个世界中的位置有认识、有计划，而且将它一代一代地传下去。
　　到这里首先要提出的一个问题就是：人类究竟有什么与众不同之处，使之有别于地球上的其他物种呢？如果找到了这个问题的答案，我们就有可能更多地了解地外生命的本质。
　　我们人类和其他物种的区别在于一种被粗略他说成“智慧”的东西，但它的定义有些含糊。什么是智慧？我们人类是否真的比其他二些动物（比如海豚）来得聪明呢？
　　这里最为重要的因素之一是脑的大小。我们人类有巨大的脑。如果把它像书的封面一样展开的话，足足有4张A4纸的大小。相比之下，猩猩的脑就只有1张A4纸的大小； 猴脑约略正好和名信片大小相当；老鼠的脑一般比邮票还要略小一点。不过，起决定作用的因素并不限于脑的大小。海豚也有很大的脑，却未能发展出一个文明。科学家相信海豚的脑容量几乎都被用来管理和协调它那复杂的声纳系统了。
　　毫无疑问，一个相对较大的脑是生物发展成为某个生态系统的主宰者和它所处的世界的“统治者”的先决条件。这么说的原因是，只有拥有一个较大的脑才有可能发展出像语言这般复杂的技能，而语言恰恰是文明和社会发展的基本要求（但不是唯一要求）。（原注：有人认为外星人可能不是用语言而是用某种形式的传心术来交流，但这仍需要较大的脑。）
　　在人类历史上，大约150万～250万年前，有过一次脑容量“突然”激增4倍的现象。 在这个转折点之前，早先人类祖先的脑容量和黑猩猩的相差无几。虽然究竟是什么促成了如此快速的发展目前仍然是个谜，但它标志着人类进化史中的又一重大飞跃。最有可能的一种解释是，人类祖先在当时面临着非常严峻的生存挑战。最有可能的生存挑战莫过于最近的一次冰期，第四纪冰期对许多物种来说都起到了“过滤器”的作用，包括人类。
　　大自然中每每有符合古谚“每一次从死神手中逃脱都令你更加强大”的例子，早期的直立人（第一个智人的直接祖先）看来从寒冷的气候中学到了不少东西。生物学家的研究结果表明，陆地上智力较强的动物都是杂食性的。他们认为这是因为杂食动物应口味需要去寻找更多食物来源的缘故。努力寻找新的食物资源的过程本身也是一种学习，它使这些动物发展出不同于单纯肉食或草食动物的特别技能。冰期是生存的严酷挑战，它同样也刺激了人类脑容量的增大。那些生存下来的强者学会了如何在这剧烈变化的环境中寻找和利用新的资源，它们渐渐发展出群体技能、建立交流、产生语言并最终迈出了通向文明的第一步。
　　有了语言就产生了我们所谓的“智能”。如果将“智能”定义为交流和处理思想的能力，那么句法的出现就是人类发展史上的一大飞跃了。依靠它，我们才能将无意义的声音（音素）组织起来形成“有意义”的言语。这种能力使我们能组织句子，交流抽象的概念，制定和创建社会法则、禁忌和等级制度。语言的出现的的确确是社会文明的基石。
　　你可能会间，在其他世界里是否也会有冰期这类事件？似乎很有可能。尽管有种种这样那样的似乎振振有词的理论，却没有人真正清楚为什么地球上会发生一系列的冰期，也不知道它们在一颗行星的一生中是不是非常普通的自然过程。不过，假设有相当百分比的行星会发生这类事件似乎是合乎情理的。当然，对于其他世界中处于萌芽期的未来统治物种的发展来说，冰期并不是唯一的选择——触发环境变化的其他原因可能还有彗星或小行星的撞击、火山活动或太阳的短期不规则变化等（一般来说，这些该不至于摧毁萌芽期的“优秀物种”）。
　　当生命在一个能支持它生存的行星上渐渐发展到出现统治物种的地步时，可能就会面临一次（或几次）生存挑战，这些严酷的磨炼推动它不断前进，直至产生文明。我们自然会想到，外星文明是什么形式的呢？
　　这次我们可真的要进入毫无事实根据的臆测之中了，不过还是能够得出几点粗略的纲要。我在前面已经说过，除了少数几个特殊的物种之外，人类是这颗行星上唯一具有智慧和社会交流的生物。为了要完成关于外星生物的思维方式和地外社会运作方式的讨论，现在让我们来看一下那些特例。
　　许多人倾向于把海豚看作是一种非常聪明的动物。可以说它们的确很聪明（根据某种定义）。但是它们所表现出的那种智能与我们的颇有差异。它们的智能并没有指引它们创造出我们所谓的“文明”或“社会”。这到底是为什么呢？
　　一个简单的原因使得海豚失去了和人类竞争的机会：它们生活在一个令智慧动物很难建造任何设施的环境中。当然这是由多方面的原因造成的。首先，与脑容量的增加相对应的需求是身体分工的多样化。海豚没有用来操纵物品的手指，也没有人类区别于地球上其他灵长类的一个重要特征——能与其他手指对握的大拇指。海豚是非常出色的生物——进化了的生理结构使它们能很好地适应环境，遗憾的是它们没能迈上通往文明的道路。
　　与几乎所有地球上的生物相比，海豚的“语言”相对要复杂许多，不过仍未突破起码的水平而导致社会发展。以海豚的身体条件来看，它们无法建造出与地面上等同的水中世界；由于没有文字，它们无法将学到的知识记录下来；不能开垦土地进行耕种和饲养其他动物，也令它们始终处于食物短缺的危机之中。最后还有一点，它们没能制造出武器，所以没有“创建文明”的一种最重要过程——战争。归根到底，智慧的水生动物失去了大多的有利条件，它们无法建立我们所理解的文明。
　　所以说，所有孕育生命的行星都要有足够的陆地让动物发展，有适当比例的动植物来建立一个平衡的生态系统（原注：尽管从理论上说，在完全被水覆盖的行星上也有可能存在某种包含动物和水生植物（而不是土生植物）的特殊的生态系统）。更进一步说，在一个完全被水覆盖的世界里，几乎可以肯定最多也只能产生像地球上的鱼、简单的水生动植物那样的生物罢了。
　　最后，还有一种可能被视为“智慧”的生物化学生命形态叫做“集体生物”。地球上可被归入这一类的例子并不多见，最著名的大概要算蜜蜂和蚂蚁了。蜜蜂和蚂蚁都是单个的生命，但它们以巢或群的形式紧紧联系在一起。以蚂蚁为例，一窝蚂蚁最多可以由2000万个个体组成。
　　蚂蚁和蜜蜂都可以算非常成功的物种。然而，尽管20世纪70年代的好莱坞电影导演们为之竭力渲染，我们仍不能把它们看作这颗行星的统治物种。这么说也许有些过于自负，不过它可能是公正的（只有时间能够证明一切）；假如我们在另一个世界上遇到一种由几百万个个体集合在一起组成的奇特生命形式的话，我们是否会将它视为一个地外文明呢？
　　准确地说，这个问题应该是：会不会产生这样的文明呢？由于我们对地球上的蚂蚁和蜜蜂的行为模式知之甚少，所以很难得出一个结论性的答案，但我们不妨公正些假设，蚂蚁和蜜蜂所以没有成为创造文明的超级物种的原因之一，是个体与个体之间的信息交流还不够复杂。在我们这个特定的行星上，进化的因素不利于出现这种类型的文明物种，但是，倘若在某个地方具备合适的条件，它的出现也绝非完全不可能。
　　最后，在我们结束关于生化物质生命形式的讨论之前，再考虑一下另一个问题。人类自身是否也正处在通往超级生物的进化道路上呢？在第二章我已经提出“什么是生命？”的问题，在那时我们已经看到过因特网被视为“有生命的”的可能性。有没有可能当我们发展出复杂先进的“高科技网络”（以通信和信息共享为中心的综合设施）时，我们自己也正在转变为超级生物呢？这同样也是一个只有时间才能证明的问题。鉴于要对其他世界上可能的生命形式下一个结论，我们有必要探讨一下在其他世界上已发展起人工智能的可能性。
　　人工智能是时下的热门研究课题。全世界有许多计算机工程师、程序员和纯粹数学家正在努力开发具有思考能力的系统。因“弯勺”研究而闻名的伦敦大学国王学院数学教授泰勒（JohnTayler）对人脑的计算机模拟感到相当兴奋——他正在用这个系统探究意识的含义（我们如何思考的物理学）。与此同时，DNA结构的发现者之——克里克也正独立地运用复杂的数学模型来协助发掘人的自我意识和心智的基础。
　　这种模拟系统被称为“神经网络”。其实是非常简单的模型，用来展现大脑皮质（大脑表层有榴皱的部分）的各部分是如何工作的———个用硅硬件模拟生命“湿件”的典型例子。泰勒、克里克和其他人相信这条研究路线总有一天会导致像我们一样能够自我学习的智能机器的出现。
　　神经生理学家们已经标识出大脑皮质中一块叫做“丘脑网状核”的区域，它就像“守门员”一样控制着信号进出较高级的思维区域。科学家运用复杂的电脑程序模拟了整个环境，而且已经弄清楚“思想”的产生事实上是许多彼此冲撞的冲动、驱策和记忆等争斗的结果。获胜的一方会立即将消息传遍整个大脑皮质层，这也就是“思想”。通过使用神经网络，我们也许可以把其中从“冲动”到“结论”的错综复杂的步骤一步步分解开来，模拟整个“理解”的过程。
　　在人的大脑皮质中，思维是通过神经网络来实现的，神经网络由大约60亿个“神经元”组成，并包含着不计其数的联系。这些神经元排成6层，每层都有100多万列，每一列又有约1000个细胞。以目前的模拟系统而言，计算机的处理单元要比它小很多个数量级，但即便如此也已经能令它们对一些非常简单的刺激作出反应。
　　举个例子来说，一个3 层的系统就可以学会辨认形状了（比如符号“￡”）。用一种作用类似于视网膜的设备，图像就能够对第一层的单元产生刺激。这些信号会在下一层被分析处理，如果辨认出代表这个符号的二进制码就往输出层发出信号。辨认成功意味着单元层与单元层之间的联系以电子学的方式得以加强，下一次碰到同样的信号时作出反应的速度将会更快。对于单独一个系统来说其用处是极为有限的，但是如果在并行网络中强化这种联系，整个网络就会渐渐地“学”会些东西。
　　这正是我们人类的学习方法——一个并行联系的渐进过程。这种方式也揭示了人类的思考过程和最复杂精密的计算机之间的巨大差别。在人脑中，每一个思考步骤都同时并行联系着其他几百万个信息，而几乎所有非试验性的计算机都是线性处理信息的）只有当解决了一个问题之后（尽管速度非常快）才能继续下一个。由于这种差异，人类的智慧和电脑的智能就有很大的不同。这意味着小龙虾（英文为cray）远比克雷（Cray）巨型计算机来得聪明。原因很简单：它能学习。一台线性运转的机器永远也不会具有意识，但如果能有足够复杂的神经网络系统，它们就有可能最终发展成为人工大脑。
　　那么，我们开发出真正的人工智能的可能性有多大呢？它是不是宇宙中所有技术社会不可避免的进化趋势呢？
　　笛卡尔（Rene Descartes）曾写过一句非常著名的话“我思，故我在”。但也有人指出他错了，正确的说法应该是“我在，故我思”。这么说的理由是学习并非意识的全部。人类——也许还包括这个行星上的其他某些动物——似乎已经远远超越了这个界限。我们的脑已经变得如此复杂，以至于达到了一种心理学上称为完形的形态，其复杂性已经达到所产生的结果大于其各部分之总和的境地，这就是“自我意识”。
　　足够复杂的神经网络会不会具有这种半神秘的性质呢？如果有的话，这种高度先进的复杂“生命体”会不会具有独立生存的能力、甚至主宰原先创造它的生物化学物种呢？这一幕令人联想起至少一千零一部科幻电影，它也许深深扎根于那种被玛丽·雪莱（Mary Shelly）的小说《弗兰肯斯坦》 所激起的恐惧之中。但是并没有什么理由可以令人怀疑一个历史悠久、技术先进的文明会创造不出具有智慧、能独立思考，并可能取代其创造者的生命形式。
　　也可以从另一个角度来看这个问题。在过去10年里，控制论得到了惊人的发展。现在控制论专家和计算机工程师正在认真讨论生产计算机化的人体器官替代物（既有外部的，也有内部的），以及将脑中记忆的信息转存到芯片上去的可能性。这些高新边缘技术从理论上为我们展现了一个不死的未来，我们只要替换身上陈旧的器官或者干脆把整个人的思想移植到人造躯体上就可以了。不管这种技术引起了多少伦理学问题，它的可能性是永远存在的，而且说不定已经被某个领先我们数千年的文明所采用。
　　这些就是未来技术评论家们所说的“非自然选择”——一个物种发展到可以驾驭其自身的生物学进化并取代这种进化的境地。几千年的时间与物种进化并建立起码的文明所需的时间相比是微不足道的。我们现在所能设想的一切，很有可能已经由将来可能遇到的外星访问者们实现了。
　　总而言之，无论我们对于外星生命的特质有什么看法，事实真相只有在我们有朝一日切实接触了宇宙中的其他智慧生命之后才会清楚。外星世界的可能环境是多种多样的，也许会有各种奇异的生态系统和虽不寻常却颇为稳定的事件导致文明的产生，异星智慧生命的外表和思想与我们也有可能极为不同。不过，尽管在无尽的宇宙中可能有大量不同的生命形式，多数文明的外星生物仍会是生物化学类型的，它们具有肢体、头部、感觉器官和生殖系统，与我们人类的形式相差无几。
　　在本章开篇之时，我要求你们设想宇宙中充满了生命。但是宇宙中当然也有可能没有其他的生命。也许我们真是唯一的；也许我们是创造了文明的仅有的物种，是唯一拥有自我意识的个体，是唯一从进化的沼泽中爬出来迈入太空的物种。这种可能性有多大呢？在下一章中我们将就此进行一番讨论。我的问题是：我们的文明是唯一先进的文明，抑或只是宇宙中不同时期形成的数以百万计的群体中的一员？
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 第四章  机会有多大？
　　“有无数个太阳，无数个地球环绕着这些太阳转动……那些
世界上居住着人类”
    ——16 纪僧侣布鲁诺（Giordano Bruno）被宗教裁判所烧
死在火刑柱上前一刻
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　　在陨石艾伦山84001上发现的被认为是早期火星生命遗骸的化石激起了人们对其他星球上存在生命的希望，但如果用公正冷静的眼光来看的话，在地球以外的行星上产生智慧生命的实际可能性究竟有多大呢？
　　在这个问题上正反双方的言辞都颇为强硬，科学界也在这个争论上明显地分为两派。一部分强烈排斥关于外星生命的所有想法，认为生命进化过程复杂无比，有许多巧合贯穿其中，所以在宇宙中不可能发生两次。也有一部分态度略微缓和一些，悲观地否定宇宙中存在其他智慧生命。①持后一观点的包括《千年计划》（一份人类如何最终殖民整个银河系的计划书）的作者萨维奇（Marshalll Savage）和物理学家蒂普勒（Frank Tipler）。
　　持反对意见的人也丝毫不甘示弱，他们反驳说宇宙如此之大（从各个角度来看都可以说是无限的），任何事情都有可能发生。他们承认从无生命物质中产生生命的过程的确惊人地复杂。然而既然它在地球上发生了，那就完全有理由认为，同样的过程也可能在我们这个小小的太阳系之外的许多行星上重演，只不过我们还刚刚开始发现太阳系外存在着大量的行星。这种观点的支持者包括德雷克，他也是第一个寻找地外智慧生命（SETI）计划的创始人，此外还有已故的萨根，他真挚热情地相信宇宙中充满了生命，并且做了大量工作来向公众进行解释。维克拉马辛是另一位地外智慧生命的狂热支持者，他甚至说道：“我相信，在太阳系中所有环境适宜的地方都有生命。”[1]
　　在第一章里，我们讨论了火星上的生命。在我们放眼整个银河系甚至宇宙之前，也许应该先暂停一会儿，考虑一下昔日在我们的后院——我们太阳系中生命存在的情况。对于宇宙中任何地方所蕴育的生命来说，存在水乃是关健。水，一种由两份氢、一份氧所构成的简单分子是所有生化反应的媒介物。没有水就没有生化反应，没有生化反应也就不可能有我们定义的生命。所以，只有先找到水，才有机会发现某种类型的生命。
　　对于水的寻找使我们在意想不到的地方有所发现。美国空军菲利普斯实验室的研究人员日前报告了他们利用“克莱门坦号”月球探测器得到的观测结果。这些结果表明月球表面某些环形山的底部可能以冰的状态保存着水。这些水最初是在月球与陨星或彗星相撞时留下的。由于月球几乎没有大气而且温差很大（月球晚间温度为- 220℃，白天则有200~300℃），大部分的水已蒸发或散逸到太空中去了。
　　发现月球上可能有水存在，并没有告诉人们在地球的这颗卫
星上有生命或曾有一线希望可能孵化出生命，但它鼓舞了人们今
后对月球的探索以及最终对月球殖民。
　　按照某些天文学家的观点，火星上曾经有过液态流水的可能性相当大。艾伦山84001上的化石有可能就是当时生活在水中的微生物的残骸，该陨石的一些研究者认为，液态水对陨石中生命形式的形状和式样的塑造过程至为重要。另一些天文学家更进一步相信，在火星地表下有可能仍有液态水存在。
　　过去的火星比现在暖和得多。在现在的环境下已经不可能保持液态水了，因为它冬天的气温在极地已降至-123℃，在赤道则为-58℃。不过尽管如此，在地表以下，依靠火山活动提供的热量仍有可能存在液态水。
　　火星的极冠几乎全都由干冰——固态二氧化碳组成，也许还包含极少量的水冰。恐怕很难有什么生物可以经受火星极地的严寒（比地球上南极记录的最低气温还要低得多），并经受住完全没有大气层过滤的致命辐射的照射。
　　在太阳系中，除了火星之外，其他较有可能蕴育生命的是木星的卫星，包括木卫二、木卫四和木卫三，以及土星的卫星土卫六。
　　1997年4月，美国国家航天局的科学家们宣布在“伽利略号”探测器接近木卫三和木卫四时，发现那里有简单的有机分子。在我写本书的时候，科学家们正热切期盼着从飞越木卫二的探测器发回的信息。
　　木卫二的大小和月球相差无几，但地质构造有很大的不同。它距离太阳是地球与太阳距离的5倍，所以看起来有生命的机会很小。但是其中蕴藏的地球物理学秘密可能大大改变了这种机遇。尽管木卫二的表面温度很少超过-145℃，科学家们认为它和火星一样，在温暖的地下深处有着大量的水源。这么说的证据源自一个惊人的事实，木卫二的表面异常光滑，不像月球表面由于历经数十亿年的撞击而形成了大量环形山。究其原因可能是木卫二地表下的冰层与卫星的核心部分以不同的速率自转，引起巨大的张力产生强烈的地震，并留下几英里深的裂缝。木卫二的表面看起来如此光滑的原因，就是地下液态水喷出岩石缝隙到达地面的结果。
　　另一种可能使冰融化的热源，是木卫二核心部分含有的放射性物质。还有一种更为不同寻常的热源，那是由于它和太阳系中最大的行星木星接近而引起的。木星的质量非常大，它巨大的引力场可以拉伸和挤压绕其运行的卫星，并因此产生大量的热。
　　类似的因素也可解释为什么土星最大的卫星土卫六上也有可能含液态水。科学家们根据光谱分析的结果（以及美国国家航天局的“伽利略号”探测器发回的资料）断定，土卫六上肯定有水存在。然而，鉴于它和太阳的距离（14．3亿千米，大约是地球与太阳距离的10倍）要比木卫二与太阳的距离更远，所以若真有液态水存在的话，恐怕也还需要强烈的火山运动来提供足够的热量。
　　尽管存在一些反对意见，土卫六是太阳系中除了地球之外最有可能具有生命的地方（比火星的可能性还要大），研究者们相信那里至少会有一些原始的生物化学系统。在康奈尔大学从事研究的史奎雷斯（Steve Squyres）信心十足地说：“对于引人人胜的生物前化学而言，土卫六绝对是个好地方。”[2]这番话意味着土卫六的环境有可能向我们揭示出现原始生命活动的先决条件。
　　至于在土卫六、木卫二乃至火星上，我们是否能按正确的顺序在恰当的时间观测到这些先决条件的发生，对此目前尚有争论，而且在我们发射探测器到那些世界上进行彻底的研究之前，也不会有肯定的答案。
　　正如上文所述的那样，如果乐观地看待问题的话，太阳系中不下一处曾有过原始生命的可能性依然存在，甚至现在都有可能在邻近的行星上找到原始生命（或者至少也有生命出现之前的状态）。不过为了使日常生活更加激动人心（也使外空生物学家更加繁忙），我们最好不要对之抱以太大的希望。更明智的方法是考虑一个更广泛的问题——在太阳系以外的生命；当我们这么来想时，关于外星生命、甚至外星智慧生命的问题便立刻呈现出另一种完全不同的复杂情景。
　　首先，要在巨大的银河系里寻找生命的愿望受到一系列条件的限制。我们的讨论已进人一个不同的范围，一个宽广得多的搜寻空间。然而，当我们摆脱小小的太阳系的束缚，把注意力、望远镜和探测器转向遥远的恒星时，我们会遇到一个麻烦——距离的问题。
　　从日常生活的标准来看，我们太阳系非常巨大——直径约120亿千米，但当我们试着在环绕其他恒星运行的行星上寻找生命时，这样的距离便显得微不足道了。
　　距太阳最近的恒星是半人马座的比邻星，它离地球的距离是4．3光年。这是一个惊人的距离。它意味着光以每秒30万千米的速度从那里发出，要经过4．3年才能到达地球。若把它转换为我们较熟悉的单位，4．3光年就相当于：
　　300000千米×1 年的秒数×4.3。
　　一年的秒数是3600（1小时的秒数）乘以24（1天的小时数）再乘以365（1年的天数）。这个结果是31 536 000，也就是略大于3150万。
　　所以，我们有：300000×31536000×4.3。
　　这个计算结果是略小于4×1013（40 000 000 000 000，或是4后面跟13个0，或是40万亿千米）。这样的距离相当于“阿波罗号”宇宙飞船往返月球5000万次，或者换一种说法：以“阿波罗号”宇宙飞船的速度飞行（4万千米每小时），需要10万年的时间才能抵达我们最近的邻居——半人马座比邻星。
　　我们眼下的问题倒不是研究到达那里的方法，或阐明一个先进的文明如何长途跋涉来到这里与我们相会。现在的问题是这么遥远的距离使我们很难对其他世界有任何了解。在第六章里我们将看到，科学家们获得能证明有其他行星环绕遥远恒星转动的具体证据只是近两年的事情。尽管这些新发现的天体中，就它们距离自己的恒星比较近以及可能的物理、化学组成而言，大多不是合适的研究对象；但是事实上倒目前为止，我们对它们几乎还一无所知，也不可能有任何线索来断定那里是否会有生命。
　　妨碍我们得出在宇宙中发现生命的机会的明确答案、甚至得出近似结论的另一个问题是，我们并不完全清楚决定生命产生和进化的所有变量以及它们彼此之间的相互关系。例如：如果有足够长的时间，形成DNA分子的可能性有多大呢？有多少恒星拥有行星呢？复杂分子演变为生命物质的机遇又是多大？以上这些现象据我们所知至少已出现了一次，但这也是到目前为止所知的唯—一次，是不是还有无数这样的情形呢？这些问题是正反双方产生分歧的焦点。正方相信生命过程会经常地发生，反方则表示如此复杂的机制不可能再有第二次。
　　除此以外，争论的问题就是，是不是一旦产生了原始生命后，它就会渐渐向着能创造文明、甚至也许能彼此交流的智慧生命的方向演化？为了将问题量化，1961年搜寻外星智慧生命的先驱者之———德雷克创立了一个被称为“德雷克方程”的公式。尽管式中大多数变量的取值范围都很大，而且至今没人知道应该代人什么数字，它对于天文学家来说仍是一个简单明了且极其有力的工具。由于天文学家、生物学家和地质学家的不懈努力，方程式中的数据范围渐渐地缩小并得出了德雷克方程的某种形式的解。这个方程式如下：
　　N＝R×fp×ne×fl×fi×fc×L
　　尽管看起来很长，它其实是一个非常简单的数字方程式，而且只需要科学家把不同的参数值代入即可。难点在于究竟该代入什么数值。
　　式中的N代表我们银河系中试图与人类接触的文明的数目。等号右边的符号代表要回答下面的问题就必须考虑的因素：地球之外有没有生命？（每一项都是独立的，换言之，赋给fp的值与赋给L，fi或式中任何其他事物的值均无关联。）当把所有这些因子的数值都代人该方程后，我们就可以得到N的值。
　　那么这些要考虑的因素究竟是什么，我们又能不能找到合适的数值代人德雷克方程呢？
　　首先，让我们看一看R这一项，它代表恒星形成的平均速率。有一种常见的错误观念认为宇宙在大爆炸时形成后就再也没有任何变化了。事实绝非如此。比较流行的理论是，宇宙是不断膨胀的，不断有新的恒星和行星诞生，与此同时也有一些趋于消亡。借助像哈勃望远镜这样的仪器，科学家们已经能够观测到这种诞生过程。银河系中的某些部分看起来要比其他地方富庶，而银河系中恒星诞生的速度比起很久以前已减慢了许多。即便如此，按照保守的估计，天文学家推测我们银河系中每年仍有10颗新的恒星诞生。由此产的取值是可以赢得广泛认同的——比方说，取R等于10。
　　fp表示能支持“适宜的”行星系统的恒星在全部恒星中所占的比例。天文学家这么说“适宜的”意思是指一个含有地球型行星的系统。毫不奇怪，确定一个行星系统如何形成是很复杂的，要成为我们所说的“适宜的”行星系统更要有一些前提条件。首先，这颗恒星的年龄有一定的范围限制。如果恒星的年龄太大，它的能量会衰竭并释放出对于碳基生命的形成和维持都不利的辐射，除此之外，当恒星日渐衰老时，环绕它运行的所有行星的自转速度也开始减慢。当一颗恒星的年龄超过60亿岁时（我们的太阳目前大约有50亿岁），这种影响会非常明显。那些环绕非常老的恒星运转的行星自转将会变得很慢，它们的一面将永久地向着它所属的恒星，另一面则处在无尽的黑夜之中。相反，如果一颗恒星太年轻，它有可能还来不及形成行星，或者那里生命产生和进化的机制还来不及达到足够高的水平。
　　然而，除了以上这些之外还有一个更重要的问题，这就是维持该系统的恒星的类型。在环绕脉冲星运转的行星上是不会出现能够建立文明的生命形式的。脉冲星是会释放有害辐射的特殊星体，这些辐射会大大降低它们周围的行星上出现生命的可能性。况且，就算是一颗“普通”的恒星，也必须保持很长时间——数十亿年的稳定，这样才有可能让行星建立起它们自己稳定的生态系统。
　　最后，宇宙中还有许多双星——它由两颗彼此互相绕转的恒星组成。虽然不能完全排除这样的系统形成行星的可能性，天文学家仍普遍认为双星不太可能形成我们太阳系那样的行星系统。
　　当德雷克首次提出他的方程式时，对于L的值只能作些猜测。不过，最近的天文发现已经开始不断缩小可能的数值范围。20世纪60年代早期，德雷克把fp的数值定为0．5，这意味着有一半的恒星都能形成行星。
　　在第六章（主要讨论关于环绕遥远恒星转动的行星的最新发现）里我们会看到，这些天文学上的新发现既令人鼓舞又叫人灰心。这些发现清楚地表明除了我们这个行星系统之外尚有其他的行星系统存在。不过，像德雷克这样的研究者们的原始想法似乎都太乐观了一些。这个因子的大小不是0．5，看起来倒是0．1更为接近一些。也就是说，在10颗恒星中只有一颗可能会形成并维持一个行星系统。
　　下面轮到ne了，它代表每颗恒星所拥有的地球型行星的数目。我们又一次被有限的经验所困。在我们这个太阳系中，唯一真正与地球相似的行星就是地球本身。在某些意义上火星也有几分类似，还有木星和土星的卫星也可能拥有适合生命的环境。由于我们对那些地方知道得仍然太少，不妨保守一些，把我们这个太阳系的ne赋值为1。
　　在德雷克公式中fl的含义是可能形成生命的地球型行星所占的比例。面对其取值的问题，我们可真的完全进入一个未知的领域了。在第二章我们已经看到，要给 fl找一个值，首先会遇到的问题就是：什么是生命？
　　在本书中，我们只想对我们能够与之联系的智慧生命形式得出某种结论。没有人知道在这近乎无限的宇宙中究竟有多少外星生物，但是与遇到能和我们联系的外星生命形式的可能性相比，我们与它们接触或交流的机会更少。说不定我们已经碰到过这样的生命形式，但由于种种原因完全没有意识到它们，或者它们也没能注意到我们。正如我在第二、第三章中详述的那样，要考虑“我们所知的生命”，我们就需要思考能够与我们交流的碳基生命形式，而一个拥有碳基生命的行星在原始时期要有一定环境条件和物质基础的支持。此外，它还必须提供一系列后继的精细调节的环境条件和物质，使生命得以进化和繁衍。像蒂普勒和萨维奇这样的怀疑论者认为这种情况在宇宙中不太可能重复出现二次，所以其他地方进化出生命的概率极低。不过，我们将在最后一章中看到，现在有越来越多的证据表明事实并非如此。
　　依照德雷克的“凡能出现生命的地方，生命就应该出现”的说法，他把数值1赋给了参数 fl。换句话说，在条件合宜的行星上出现生命的概率是百分之百。其他人，如曾获诺贝尔奖的化学家卡尔文（Melvin Calvin）和已故的萨根也都赞同这一观点。对于那些不相信地外生命的人来说，fl的值是德雷克方程式中最关键的一项了。持反对意见的人会给fl赋值为0，这样N也就等于0，意味着宇宙中没有其他地方存有生命。fl的值很可能不是1就是0，所以，为了我们讨论方便，我给fl 赋值为1。
　　下面，我们必须来看一下fi 。它代表具有智慧生命的地球型行星出现的比例。当我们首次开始考虑这种表述时，我们不免要为智慧生命的定义所困扰。
　　在上一章我已提到，海豚和鲸是高度发达的智慧生物，如果它们在陆地上进化的话，甚至可能建立一种文明。它们能够与同类交流信息，而且与人类相处十分融洽。甚至已经有人尝试解析它们用以彼此交流的咋嗒和吱吱声。
　　从一个不同的角度来看，当我们把许多个体的行为看作一个大的团体，一个完形中的许多单元时，蚂蚁和蜜蜂的行动也可被视为是智慧型的。由此可见，若是将德雷克方程式用在地球上，那么fi的取值应该在1到至少4之间。让我们再次保守一些吧，暂取fi的值为1，它仅代表了人类。
　　德雷克方程式右边的倒数第二项是fc。它代表想要与我们取得联系的智慧物种在智慧生命总数中所占的比例。要找出一个适合该参数的值实在又是一件很带投机性的事情。为了要使用这一项，必须先对我们可能的取值范围作一定的限制。首先，我们必须假定这种智慧生命不可能完全不利用电磁辐射而进化发展。某种外星智慧生命也许能够利用光谱的极端区域——也许由于它们所属的恒星释放性质不同的光，令它们能利用红外线或者紫外线来观察事物。也许它们像深海动物一样居住在无需视觉的极端环境中，但是不管是什么样的非常环境，这些外星生物一定都用到某种形式的电磁辐射。如果不是这样的话，那种外星生物就不属于“我们所知的生命”的范畴了。
　　作为一种文明，我们利用了一定范围的辐射，从广播、电视信号到X射线，从超声波到微波，几乎可以说任何一种至少和我们一样先进的文明都会在它们的技术中运用类似的电磁波；它们甚至可能发明了某种类似于电视机或无线电的装置。即便它们还没有建立像我们近几十年来的电视之类向空间泄漏大量信号的娱乐系统，只要它们也是积极地在寻求交流的手段，就一定能够制造出从空间接收和向空间发送信号的设备。
　　这就引出了一个外星智慧生命的社会和心理构成的问题。在后面我将会用一整章来展开讨论，但是现在请大家考虑这样一个问题：它们真的一定会愿意和我们交流吗？值得引起注意的是，我们不经意间向太空送出的大量信号可能给人类树立了一个浅陋卑鄙的形象。在过去的75年中，我们人类的名片就是电视（和广播）信号，它们携带着各种各样的形象，从好莱坞最为暴力的影片到战争新闻报道、饥荒和酷刑。泄漏至太空中的这类信息量远远超过了我们想要送给我们的太空邻居的、经过人为修饰按政治需要处理后的信息。其中多数信号都因太弱而不能抵达遥远的恒星。但是，也许不应该低估了外星探测系统的灵敏度。电视和广播信号与其他电磁信号之间并没有多大的区别，它们都以光速传播。所以可以想象在距离地球75光年内的行星上的外星文明正因我们的丑态而发笑，或因害怕我们而影响了“邻里”关系并关上了沟通的大门。此外，它们的反馈信息到达这里的时间和我们的信息到达它们那儿的时间是一样长的（没有东西比光运动得更快了），如果我们明天收到了来自25光年之遥的某个文明的信息，
它们也只是在回应50年前地球上发出的信号罢了——说不定是第二次世界大战时盟军在法国北部的登陆日发出的消息。
　　那么fc到底应该等于多少呢？一方面，任何文明最终都可能
发展出一套用于远距离发送和接收电磁波的系统，但是究竟有多少外星种族愿意与我们联系呢？也许有很多外星文明正忙着相互联络交流，却把我们人类排除在外；同样地，也可能有些外星文明不论是否受到警告，都宁愿彼此保持一定的距离。考虑到这些因素，保守一些估计，愿意与我们交流的外星智慧生命所占的比例应该在10％到20％之间，所以fc的值不妨就取0．1 。
　　最后，还剩下等式中的最后一项L。L的意义是一个文明的寿命（以年为单位）。这同样又是一个需要一番复杂的估算方能得出解答的问题。要为L找出一个恰当的值，我们必须考虑一个假想中的种族的种种假想的社会因素，幸好我们还有一个现成的例于——我们人类自己的经验。
　　我们可以看到一个有趣的巧合，几乎在人类利用电磁波向宇宙展示自身存在的同时，也开发出了具有强大杀伤力的武器。也许不少外星种族在能够开始与它们的宇宙邻居接触时便灭亡了。自从1961年德雷克首次提出他的方程式以来，科学家们关于L的取值问题一直争论不休。政治思潮和社会时尚在过去40年里也已发生了巨大的变化。冷战虽已结束，核危机仍时刻笼罩着我们，而且人类杀戮的本性丝毫没有改变，也许人类轻易发动战争的行为与我们不断进取的欲望紧密相连。也许我们渴望沟通交流的本能和攻击性欲望同出一源。如果事实果真如此的话，在其他星球上可能也会是这样。有理由相信很大一部分文明就在发展了能与自身世界之外的文明接触的技术时毁灭了自己。
　　但战争并不是一个文明消亡的全部原因。现在科学家刚刚开始认识到行星与彗星或小行星相撞带来的巨大威胁。一般认为的6500万年前的一次毁灭性的小行星撞击剧烈地改变了地球上的生态环境，并导致了恐龙的灭绝。20世纪记录在案的近地碰撞也有多次。1908年西伯利亚的一次大爆炸摧毁了通古斯地区数百平方千米的森林。那次灾难据信是由于一颗陨星在距地面几千米处爆炸引起的。假如它落在巴黎或者伦敦的上空，那将使几百万人丧生。一个比通古斯火球大几倍的物体与地球相撞所引起的结果将不单单是毁坏更大一点的区域，碰撞激起的尘埃将会在整个行星周围建立一道屏障，它能消灭地面上所有的生命。事实上它更有可能会坠入海中，产生的潮汐效应的破坏力可能更大。
　　此外还有行星资源的问题。作为一个种族，我们对于地球资源的过度开发已经到了发发可危的地步，人类现在已经具有严重毁坏保持地球生态平衡的机制的能力。这令人不难想象其他文明也有可能走上相同的道路，甚至陷得更深，彻底毁坏了它们的生存环境。类似的灾难，诸如不孕比例的增多，艾滋病，超级病原体和核恐怖主义之类的威胁，也都是文明的潜在杀手。我相信还有许多其他尚未引起注意的隐患。
　　有一种关于文明延续时间的理论认为，一个文明要么在一二千年里消亡，否则就可以延续上百万年。有可能许多种族都要先经历一个“危险期”，在这段时间内它们毁灭自身的可能性非常大，但一旦经受住这次考验，它们就发展成了能够星际航行和星系殖民的非常先进的文明。
　　在极端的情况下，L的取值还取决于天文因素。如果我们假设有大量的行星上存在着生命，而且这些生命能够进化为智慧的文明生物，那么生命在那些行星上出现的时间就显得尤为关键了。
　　我们这个宇宙据信大约已有150亿年的历史。我们的太阳是位于银河系的一条旋臂上大约三分之二处的一颗典型的恒星，银河系本身又是大约1000亿个星系中的“普通”一员。从天文学和地理学的角度上看，地球是相当平凡的。在这颗行星上，生命从40亿年前开始出现，或者说在宇宙大爆炸后约100亿年才开始形成。可以想象，有大量行星环绕着年龄更老的恒星转动，并在我们这颗行星冷却之前早已冷却。天文学家已经观测到比太阳年老许多的恒星死亡的现象。如果这颗恒星的某个行星上具有文明的话，那么这个文明现在如果不是古老的星际旅行家，那就是早已全军覆没了。
　　我们必须假定成功的文明的正常年龄分布，这样才能给L找到一个恰当的数值。如果L的值是2000（年），那么这个种族也许已经摧毁了自己，我们也就没有讨论的必要了。但是，L的值可能要大得多。宇宙中可能曾经有过并且现在仍然存在具有几亿年历史的文明。同样地，L的值也可能很小。很可能有许多年轻的还不足二三千年的文明。多数幸存的、能够接触沟通的文明应介于这两种极端的情况之间。
　　德雷克和他的同事们令L等于 100 000。这看起来似乎有些主观臆断，不过，就算我们只是把2000多年这样一个数目代入，整个表达式仍会给出一个巨大的N值。请记住，这个数值代表想和我们沟通的高等文明的数目。好，让我们来看一下各项的值吧。
　　R的值是10
　　fp＝0.1
　　ne＝l
　　fl＝1
　　fi＝1
　　fc＝0.l
　　L＝“一个较大的数字”（可能从2000到几百万）
　　把它们代入德雷克方程，我们得到一个有趣的结果：
　　N＝10×0．1×1×1×1×1×0．1×[一个大的数字]
　　10和0．l互相抵消，我们得出1×1×1×0．1×[一个大的数]。这也就是0．1×[一个大的数]。其结果仍是个大数。它会有多大呢？
　　如果L（文明的平均寿命）等于100 000，那么就有 10 000个文明共同生活在一个星系（请注意，这只是1000亿个星系中的一个）之中。
　　德雷克相信 L的取值要大于100 000，也就是说 N的值还会相应地更大一些，对于一些热烈的拥护者来说N的值可能是几千万，甚至几亿。
　　这有可能确实太夸张了一些，但考虑银河系中的恒星多达4000亿颗，那么，l亿个文明也就意味着每4000颗恒星中才有一个文明。
　　在银河系的某些部分，恒星的分布要比在边缘处稠密得多，也许几光年直径的范围之内就会有4000颗恒星。那样的话，行星彼此联系的距离会更短些。即便在我们所处的区域，在直径50光年的范围之内也含有许多恒星，其中有不少与我们的太阳极为相似。这样一来，我们就有一个无法回避的问题：如果有这么多行星都有先进文明栖居，那么为什么它们没有与我们取得联系？
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　　① 当然，有人怀疑在地球上是否存在真正的智慧生命，不过这又另当别论
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 第五章  来自远方的信号
　　            “对话是美好的”
     　        　——BT广告语
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　　在现代电影史中，有一部影片的片头给人的印象非常深刻：长长的阴影落在阿波罗宇航员插在月球上的美国国旗上，一艘外
星人的飞船正朝着地球飞来。几秒钟以后，寻找地外智慧生命（the Search for Exraterrestial Intellgence，简称 SETI）计划的控制室里，一台巨大的探测器警铃大作。这就是电影《独立日》的开头。这部耗资数百万美元的B级影片，跌荡起伏，一开始就把我们置身于惊世骇俗的外星人征服地球的劫难之中。
　　然而，我们与外星文明第一次接触的情景肯定不会是这样的。
　　宇宙中存在另一种智慧生命的最初证据，很可能是寻找地外智慧生命计划在世界上某个地方的探测器得到的。引起我们警觉的将是从非常遥远的星球传来的信号，而不是一艘在月球轨道内飞过的宇宙飞船发出的电磁波。寻找地外智慧生命计划的发言人为了证明他们的观点，特地设立了自己的网站“寻找地外智慧生命和独立日”（SETI and  IndepenceDay），在那里他们阐述了他们和科幻小说家的不同之处。他们还半嘲讽地邀请影片制作人把《独立日》的赢利捐献一小部分给正在进行的寻找地外智慧生命的活动（这项活动耗资非常巨大）。
　　寻找地球以外的文明的想法由来已久。早在古罗马时代，诗人兼哲学家卢克莱修（Lucretius）在书里写道：“那么，必须承认，在天空中的其他区域存在着别的世界，存在着与地球上的人不同的部落和不同种类的野兽。”公元165年，历史学家、戏剧家卢奇安（Lucian）在书中描绘了月亮上可能有国王和王后，他们的人民分成两派，互相在为争夺对木星的殖民权而交战；意大利修道士布鲁诺（Giordano Bruno）宣称他相信在地球以外还有其他行星可能栖居着与我们人类相差无几的生物。1600年，布鲁诺因此被活活烧死在火刑柱上。从卢奇安到本世纪初，关于地外生命的书大约有200种，在20世纪中，这个数目还将乘上好几十倍。
　　当然，被地球外可能存在生命的想法深深打动的这些作家和哲学家对于在宇宙中发现任何形式的外星生物都无能为力。实际上，直到苏联发射人造卫星“卫星1号”以后几年、人类进人了自己的太空时代以后，才开始了探测来自外星文明的信号的最初努力。就像许多创新的科学思想一样，建造探测器检测另一个文明发送的信号这一想法，在1959年春天肯定“弥漫在空气中”，因为当时至少有两个毫不相干的研究小组同时想到了这一点。
　　美国康乃尔大学的两位物理学家，科科尼（Giuseppi Cocconi）和莫里森（Philip Morrison）当时正在撰写论文。不久，他们的论文发表在《自然》杂志上。他们提出可以利用微波辐射作为各个文明之间通信联络的手段。同时，在西弗吉尼亚的一架射电望远镜那儿，一位名叫德雷克的年轻天文学家正在试图说服他的上司给他一些望远镜使用时间以进行一项雄心勃勃的尝试：探测银河系深处可能存在的世界传来的无线电信号。
　　SETI计划信奉的原则是任何先进的文明只要发明了某种形式的无线电或电视，就至少会像我们一样有辐射从他们居住的星球泄漏出来。或者，为了试探宇宙中是否还有其他智慧生命，他们很可能正在有意识地发送信号。归根到底，我们认为自己可能是宇宙中唯一的文明这种想法已经根深蒂固，很容易忘记在地球以外或许还有成千上万甚至几百万个文明存在，他们也想知道自己在宇宙中是否独一无二。
　　我们完全可以假设外星智慧生命利用辐射的方式与我们基本相同。宇宙中充斥着辐射，它们的波长覆盖整个电磁波谱。很有可能外星生命视觉和听觉的频率范围与我们不同，因为他们所属的恒星发射的辐射组成成分很可能与我们的不尽相同，他们的耳朵也与我们截然不同（尽管如此，这种辐射也不可能过于强烈润为过强的辐射对以碳为基础的生命十分有害）。如果这样一种文化出现在某个星球上,那儿的辐射无处不有，并被用作生态系统的一部分，那么，一个技术上先进的文明可能就会经历一个“无线电时代”和“电视时代”，或者说与之不无相似的什么。如果他们对其他文明感兴趣的话，他们也会设立发射器和接收器。①不用说，这些信号到达地球时已经变得很微弱。实际上，最近的研究已经提出，群星之间的气体云可能比先前估计的要稠密得多。外星信号的功率可能因此被减弱，这甚至可能会使它们永远也到不了地球。
　　像宇宙中所有的物质和能量一样，这些信号的特性受到相对论的制约，与所有的电磁辐射一样受到同一个速度——光速（每秒钟 300 000千米）的限制。因此，我们有朝一日可能接受到的任何一种信号都要经过许多光年的旅行。这些信号甚至可能来自一个非常遥远的文明，他们所在的星球离我们那么遥远，以至于当信号到达地球时，发送这些信号的生物早已灭绝或者彻底改观。
　　康乃尔大学的科科尼和莫里森以及德雷克几乎凭着一种预感决定从一个狭窄的频率范围着手进行研究——频率限定在特定的1420兆赫，目标对准几个精心选定的恒星。
　　这第二个决策实际上是由于设备性能十分有限所致。当时，在日后成为SETI计划的研究刚开始的时候，这种努力不过是一种业余爱好，一种研究机构和有成就的学者所不屑一顾的活动。他们只能在正式工作时间以外，有什么设备就用什么。1960年，当德雷克第一次获得正式许可，同意他花时间进行寻找地外智慧生命的研究时，限于当时的设备，他只能集中在几个目标上。可是为什么选择1420兆赫呢？
　　所选择的频率范围以1420兆赫为中心，它被称作“水坑”，是电磁波谱中一个平静而“幽暗”的部分，但它却介于两个非常重要的普适常量之间。研究表明，天然出现的自由氢发射的信号正好是1420兆赫。而频谱中在它附近（在1670兆赫处）有一种称为羟基（OH）的分子也在发射某种天然信号。②对化学家来说对，H和OH是一种神奇的组合，它们在一起组成H2O，因此，频谱中水分子的这两种组成成分的频率之间的空隙称作“水坑”。不过，这个选择并不是没有其他理由。全凭想象而富有诗意地确定的。因为，氢分布在整个宇宙之中，德雷克和康乃尔大学的两位科学家假设，任何能够研制出无线电技术的高级智慧生命必然会知道这个化学事实，并期望他们的知识同样渊博——这被视作一种标记，一种“智慧”的象征，或者说一种对基本的、可以交流的科学原则的了解。
　　因此，早在l960年，怀着满腔热诚、一笔2000美元的预算经费和一丁点儿的精神支持，德雷克建立起第一个现实的SETI，他称其为“奥兹玛计划”，开始搜寻在1420~1670兆赫范围内的信号。
　　德雷克和其他科学家初期面临的最大困难是辐射干扰的问题，这个问题至今仍然困扰着研究人员。因为SETI科学家要探测从离地球极其遥远的地方发来的非常微弱的信号，所以他们必须把自己家门口的和他们所用仪器的电磁辐射都仔细地监视和考虑进去。在最初的年代，有许多次宣称接收到了外星信号，可是等最初的激动平息之后，又被—一证明只不过是仪器设备泄漏的电磁辐射，或者是外面的“本地”信号干扰。最值得记忆的是有一次，一架正在低空飞行的飞机在不规则的时间里恰从上空飞过，产生很强的信号，看上去就像是从一颗遥远的、名为鲸鱼座τ的恒星发来的信号。
　　整个20世纪60年代和70年代，这类热心的业余爱好者是SETI的主力。随着愈来愈多的从事其他研究的有声望的科学家和研究人员开始对它感兴趣，要求获得像样的经费以建立一个协调一致的SETI项目的呼声也日益高涨。虽然事实证明这还有很长一段路要走，但是，在20世纪70年代和80年代初，已经有几项很重要的进展。
　　在位于加利福尼亚州的芒廷维尤美国国家航天局的艾姆斯研究中心，一群热情洋溢的人建立了一个项目，名叫“赛克洛普斯”计划，主要是探讨与地外智慧生命接触的理论问题——如何探测外星信号，到哪儿去找。然后，他们又着手研制更好更精密的仪器设备。但是，经费仍然很少，资金始终难以与热情相匹敌。
　　在20世纪60年年代和70年代，俄国人在SETI上取得了迅速进展，在许多方面遥遥领先于他们的西方同事。科学家对那个时代的政治争端不感兴趣，他们不顾政治寡头的反对，组织召开了国际会议，尽可能分享研究成果。但是，直到最近几年才有了国际的、或者说共同一致的努力。
　　我们与外星人接触的最大希望在于落实最新的SETI项目。这项计划称作“凤凰计划”。它第一次为研究人员提供机会，允许他们在世界各地建立探测器，在世界各个天文台，利用“空闲”时间，使用那儿现成的射电望远镜。“凤凰计划”最初是由美国政府出资的。像萨根这样的知名人士终于说服了美国政府，使他们相信一项认真的、资金充裕的SETI计划对美国国家航天局的年度财经预算来说实在算不了什么。他们认为SEl计划并不是为了满足一些受科幻小说影响的科学家的个人爱好而浪费公众的资源，分散研究的精力，它应当被视为一项切实可行的科学研究，它必将在许多领域结出累累硕果。
　　“凤凰计划”打算每年产生一个1000万美元的项目。它始于1992年，可一年多以后，一些国会议员改变了主意，认为这是在付钱给沉迷于不明飞行物的人。在他们的干预下，政府终止了资助。“凤凰计划”因此又陷入了困境。直到一年后，才从仁慈的爱好者和公众福利机构那儿募集到资金。《ET：外星人》和《第三类近遇》的导演斯皮尔伯格（StevenSpielberg）十分明智地资助了一个设在美国东海岸的与“凤凰计划有钱的爱好者也纷纷把钱投到世界各地的搜寻活动中。
　　“凤凰计划”是一项全球行动。它们计划利用世界上最大的射电望远镜巡视天空，在1000~10000兆赫（1~10吉赫）之间搜索。这个范围正好有许多天然的共振线和发射线（包括前面所说的氢发射线）。美国国家航天局还研究了他们称作频谱分析仪的仪器，在预定的很宽阔的频率范围里搜寻。最近又发明了滤去信号中的噪声和其他干扰的软件。
　　研究开发恰当的技术是探测星际信号的一大难题，可是在确立这样一项计划时还有其他的重要问题要解答。SETI研究不像其他形式的科学研究。在几乎所有其他学科的研究中，科学家总有些具体的东西，可以根据它们来建立他们的理论和发展他们的计划。即使是在量子力学的世界里，物理学家也有粒子加速器这一资源，例如在日内瓦附近的欧洲核子研究中心或在芝加哥郊外的费米实验室的加速器。他们还有坚实的数学体系做引导。SETI研究人员寻找的却是藏在一堆非常庞大的草堆里的一根针，一根可能根本不存在的针。他们就好像在一个风雨交加的夜晚，戴着太阳眼镜，靠着明灭不定的火柴光，努力想要找出那根针！但是，正如在这方面的开创者、科学家科科尼和莫里森在1959年的论文中所说的那样：“成败很难预料，但是，如果我们永远不去寻找，那么成功的机会就是零。”[1]
　　毫无疑问，这个观点是正确的。但是，技术上的困难还不是唯一的问题。首先遇到的难题是：接受器应该对准哪儿呢？是对准几颗选定的恒星，还是扫视整个天空？
　　“凤凰计划”正试图在资金许可的情况下，像他们希望的那样采取近乎“一把抓”的方式来解决这个问题。他们打算同时进行三种不同的搜索，涉及1000颗选定的各种各样的恒星。
　　第一项搜寻称作“最近的100颗星样本”。恰如它的名字那样，这个样本包括最靠近我们太阳的100颗恒星。它们全都在距离地球25光年的范围以内。这一选择的弊端在于：这些恒星中有许多与其他更遥远的恒星相比，具备有生命的行星环绕其旋转的可能性更小。而好处是，如果这些恒星真具备有生命的行星，那么从星际旅行的角度来看，它们就在我们的后花园里。因为距离比较近，接触和通信联系相对而言也就比较容易。这组100颗恒星包括一些人们熟悉的名字：离地球最近的恒星——半人马座比邻星和半人马座α（一个双星系统）；有些恒星要比我们的太阳大许多倍，温度也高得多，比方说天狼星；还有至少25个别的双星系统。
　　第二批对象是“最好最亮的样本”。所涉及的140颗恒星全都在距离地球65光年的范围内。在某些方面，这被认为也许是最有可能得出积极结果的样本。它包括许多最近被证实有自己的行星系统的恒星。这一组里的其他恒星之所以被选中，是因为它们的年龄可能恰好在最有希望具备适合文明生存的行星系统的范围内。这个取样还被限制在一个比较狭窄的范围内，比较大的比例集中在单星而不是聚星上。在聚星系统里，两颗或更多的恒星互相靠得很近——在这种情况下，在环绕它们转动的行星上会遇到许多问题，生命形成的概率会因此而大大减小。
　　恒星的亮度可能会造成误导。人们很自然地认为，所有的亮星离我们都很近，其实，在许多情况下并非如此。没有两颗星是一样的；它们在化学特性、大小和亮度上都存在很大差异。例如天狼星，从地球上看，它是天空中最亮的星。可实际上，它离我们要比某些相对而言幽暗得多的恒星（比方说半人马座比邻星）远得多。实际上，尽管半人马座比邻星离我们很近，发射的光却很少，其亮度只有我们不用望远镜而仅凭肉眼看见的最暗的星的百分之一。SETI研究人员最感兴趣的“射电亮度”也是这样——亮度大并不一定就代表该星比较近。
　　所选的第三组恒星、称为“G型矮星样本”。它是最大的一组，包括的恒星范围比较广，不过，它们全都在距离地球200光年以内，并且都是称作G型矮星的恒星。我们的太阳也属于这个范畴。这一组里的所有恒星被认为在年龄和大小上都与我们自己的太阳非常相似。它们几乎全都是单星，是“凤凰计划”研究人员正在研究的最大的一组恒星——大约有760颗恒星。
　　“凤凰计划”的观测系统设计成可以在世界各地运输，并能与可供此目的用的那些大型射电望远镜相连接。“凤凰计划”的第一次观测是在澳大利亚。天文学家在那儿使用了64米的帕克斯天线和22米的莫普拉天线，这两个天线都设在新南威尔士。由于澳大利亚是第一个观测地点，所以目标组的恒星中有很大比例是只有在南半球才能看到的，其中包括650颗G型矮星。1996年，这套观测设备又运回位于西弗吉尼亚的美国国家射电天文台。在那里，用一架40米的碟形天线继续进行下一阶段的搜寻。现在，这个项目设在世界上最大的射电望远镜——位于波多黎各的305米阿雷西博射电望远镜那里。
　　在本书付印之际，星际“电波”仍然没有动静，但是，所有参与“凤凰计划”的研究人员全都认为立即取得成功的可能性微乎其微。实际上，有些天文学家还提出官方的SETI研究小组的方向错了。他们认为射电望远镜应该转向银河系的中心，那儿的恒星要密集得多，他们说在那儿发现有趣的事情的机会也要大得多。但是，这也有一些问题。要把那么多恒星不断发射的大量自然信号区分开来相当困难。正如英国一位天文学家罗恩—罗宾逊（Michael Rowan-robinson）所说：“沿着银河系的平面望去，就像在交通塞车时看汽车的前灯一样，很难把一个射电发射源与另一个区分开来。如果这种射电发射也随着距离的远去而消隐的话，那么我们可能就什么也发现不了。”
　　另外一种意见认为我们根本就不应该寻找射电信号。有些研究人员认为，一种高级外星生命可能早就摒弃了无线电波，他们也许正用激光发送信息。另外一些研究人员则假设宇宙中现存的文明大多比我们先进得多，通过寻找它们能量生产系统的副产品——热量，我们或许就可以找到它们的位置。
　　杰出的美国物理学家，曾经担任爱因斯坦的副手的戴森（Freeman Dyson），现在普林斯顿高等研究院工作。他提出了一个方案，根据这种方案，一种先进技术几乎可以产生无限的燃料供应。他设想一个足够发达的文明通过建造一个由接受器和能量转换器构成的球，就可以利用他们自己那颗恒星的全部能量输出。这些球被称作“戴森球”，它们当然可以提供巨大的能量，但也会辐射与之相当的热量。这种热量可以在许多光年以外在光谱的红外范围内探测到。还有一些人把这种想法发挥得更进一步，他们主张比我们的文明先进几百万年的文明可能利用整个星系的能量，甚至整个星系团的能量。我们在宇宙深处看见的许多类型的能源中有些是这类过程的废弃产品。③这就使参与SETI的研究人员把潜在的文明分成三种类型。
　　Ⅰ型文明（包括我们在内）是已经发展到以下水平的那些文明：他们能够开发利用自己栖息的那个世界的自然资源。
　　Ⅱ型文明应该能够建造像戴森球那样的东西，并且能够处理他们那个恒星的全部能量输出。文明发展到这个水平几乎可以肯定有能力进行星际旅行。这样的文化也许已经研究出绕过光速藩篱的方法。一种发展到这个阶段的文化要比我们先进几千年甚至于几万年。
　　Ⅲ型文明领先我们成百上千万年，并且已经掌握利用它们星系的全部资源的技术，这种能力对我们说来就像是属于上帝却又在物理定律允许的范围内。在宇宙的意义上，这不过是一种生命形式之开始进化相对来说比我们稍早一些而已。在我们看来，这样的生命似乎具有神一般的力量，其实，他们也是在某颗遥远的行星上，在单细胞有机体的泥浆里形成的。只不过他们发展的时间比我们更长而已。
　　这种分类最初在20世纪d年代提出。它们很快就被国际上接受成为标准。这个时期也是苏联寻找地外文明的研究工作最活跃的时期。在一个案例中，苏联的科学家甚至曾经一度认为他们遭遇了一个Ⅲ型的文明。
　　那是在1965年，俄国人当时在努力探测地外文明发来的信息方面处于世界领先地位。他们最杰出的研究者名叫卡尔达谢夫（Nikolai Kardashev，他也是第一个认真讨论超级文明和文明类型的想法的科学家）。一天早晨，在克里米亚深空研究站，卡尔达谢夫的研究小组探测到一个令人难以置信的强烈信号。这个信号肯定来自地球外。令人感兴趣的不只是它的强度，而是信号似乎一直在缓慢地改变频率，频率变化覆盖很宽的频带。这种类型的信号是事先不曾预料到的，对这个苏联研究小组来说，它几乎肯定就是地外文明想要与我们接触的明证。
　　卡尔达谢夫屈从于他的同事们的压力，违背了自己的明智判断，决定公开宣布这一发现，向世界报界宣布这个信息源基本上可以肯定是地外文明。不幸的是，它其实不是。在几个小时里，美国加利福尼亚理工学院的科学家与他们的俄国同行联系，指出俄国科学家观测到的与在美国探测到的一个天体的情况一模一样。他们是几个月前探测到这个天体的，此后他们一直在研究。他们把这种信号源称作“类星体”，或类似恒星的天体。它肯定不是什么俄国人所描绘的先进文明发来的信号。
　　人们对类星体还不完全了解。科学家知道类星体是极其强大的电磁辐射源。它们正以极快的速度远离我们而去。它们被认为是异常骚动的星系——一团沸腾的物质和能量，与我们稳定的银河系截然不同。据揣测在每个类星体的中心都有一个黑洞，它的引力场非常强大，凡是接近它的东西全都被它俘获。当物质和能量被吸人而行将消失于物理学家所称的“视界”（从那里有去无回）之际，它们与那里早已被俘获的其他形式的物质互相碰撞，并发射出正好能逃脱附近那个黑洞的引力桎梏的能量。
　　类星体是迷人而又奇特的天体。仔细研究类星体使人们对宇宙的性质有了新的看法。但它们并不是唯一偶然被发现、并被误认为标志着地外智慧生命的奇特物体。
　　1967年，一位剑桥大学的博士研究生乔斯林·贝尔（Jocelyn Bell）探测到一个从太空深处传来的、很规则的强信号，频率在频谱的“水坑”区域里。她向导师休伊什（Anthony Hewish）报告了自己的发现，他们决定在彻底研究这个信号之前，暂不公开这一发现。他们逐一排除所有可能的普通信号源，最后发现该信号实际上是太空深处一个奇怪的天体发射出来的。它发送出近乎完美的规则脉冲。这个天体被称为“脉冲星”，后来发现它是一颗中子星，一颗死亡恒星的残骸。这颗恒星在其自身引力场作用下坍缩，以至于围绕该恒星中的原子核转动的电子被挤压到原子核里与质子结合形成了中子。这些超密物质发射出极其规则的脉冲，以至于脉冲星被认为是宇宙中最精确的时钟。
　　自从贝尔和休伊什作出这项发现以来，还曾探测到其他有规则的、既不是脉冲星也不是地球上的任何信号源发来的信号，但每回只出现一次。过去10年里，哈佛大学的霍罗维茨（Michael Horowitz）教授领导的小组曾经有 37次报告这类信号，全都在距离地球25光年以内。但是，因为它们不曾重复，所以没有资格作为一个试图与我们取得联系的种族发来的信号的候选对象。当然，它们可能是某些特定事件的一次性泄漏，这我们也许永远不会知道。对科学家来说，要适当地分析一个信号，他们需要一个不断重复的、有一定强度的、规则的脉冲信号。
　　到目前为止，最重要的发现是1977年8月在俄亥俄州立大学用“大耳朵”射电望远镜探测到的信号。当时在现场的一位天文学家惊讶地在计算机上打印输出一个单音节的感叹词，从此以后，这个信号就被SETI研究人员和爱好者称作“哇”（“WOW”）信号。它持续了整整37秒钟，好像来自人马座方向。最使人吃惊的是，这个信号的频段很窄、就在氢的频率1420兆赫上，但是，在人马座或其他地方就再也不曾探测到第二次。
　　那么，将来究竟会怎样呢？是像反对者所坚持的那样——在宇宙中继续寻找地外生命的努力纯粹是浪费金钱，抑或我们正处于某项伟大发现的前沿？
　　用商业术语来说，SETI可能是潜在的最大的科学交易。对美国政府来说，这项计划的成本曾是美国国家航天局年度预算的1／1000。目前则由私人出资资助。所以，即使是极端强硬的怀疑论者也不能宣称这是滥用纳税人的钱。更何况，这个项目成功的潜在得益将会是人类历史上无与伦比的。很清楚，SETI尝试绝对不会损失什么。
　　比较成问题的是如何保持这个项目的势头。它年复一年没有任何产品。反对这种说法的人争辩说，脉冲星和类星体都是通过SETI研究人员的努力而发现的，况且，在探测研究中，技术的改进和采用的新型设备将会渐渐地传开，应用在其他的研究领域，甚至于日常生活中。
　　然而，对未来的研究人员来说，一大困难是地球上的干扰程度日益增加。一些满怀热情的人提出，我们现在正在穿越一个寻找地外智慧生命的机遇之窗，不久，处于萌芽状态的通信革命就会妨碍我们探测到来自另一个世界的纯信号的机会。
　　解决这个问题的一个办法是研制设在地球大气层外的精湛的探测系统。SETI和美国国家航天局都拟定了研制轨道探测器的试验性计划，甚至计划研制可以放在太阳系外缘的仪器，使其远离地球上的技术产生的各种干扰。由于这些计划耗资巨大，迄今为止还只是梦想。如果美国国家航天局无法找到每年几百万美元来支持以地球为基地的寻找，那就很难指望他们出资发送探测器到太空深处去。
　　有几种方法可以绕过这道难题。一个希望是无人驾驶的行星际旅行在不远的将来会比现在便宜得多。由于航天飞机的研制成功，近地飞行计划的成本大大削减了，并且，美国国家航天局还在研究新的、更加便宜的系统，发送探测器到月球和内行星上去。另一种可能是SETI可能免费搭乘官方计划的便车。这就好像在空间时代伊始，德雷克的第一次努力与2000美元的经费。SETI可以免费利用官方研究人员收集到的数据，寻找能够证明存在着试图与我们联系的地外文明的蛛丝马迹。
　　另一方面，政府中止资助SETI计划激励了愈来愈多精神抖擞而又能干的业余爱好者。基地设在新泽西州的寻找地外智慧生命联盟（SETI League），正在建立一个全球的个人网络。这些入网的人全都有自己的探测器和信息处理设备。④这个联盟现有27个碟状天线对准天空。他们希望这个数目在今后几年里成几何级数增长，而且随着成本下降，他们期望到这个千年末将增加到1000个碟状天线。
　　与那些使用世界上最大的射电望远镜的专业人员不同，SETI联盟的成员使用家用卫星天线，与接收电视图象的碟状天线几乎没有什么差别。那些大型的碟状天线只能对准一部分特定的、经过仔细挑选的天区，而那些比较小的家用天线则能够扫视天空。这样一来,SETI联盟就希望产生一个“碟状天线临界数目”——至少1000）架天线。这样他们就能够把天空划分成许多区域。每个区域都用一架天线监视。他们把这看成是一些配合绝佳的大男孩们的杰作——他们使用好几百万美元的接收器，聚焦在一批经挑选的主要目标上。
　　最后，我们还必须考虑地外生命在我们发现他们之前先发现我们的这种可能性。其中一种方式是另一个文明捡到了我们发射的探测器。
　          　图9 业余SETI系统。
　　星际旅行存在着许多困难（见第八章），但是，我们应该牢记人类实际上已经进入星际旅行的时代，纵然是以一种替身的形式实现的。“先驱者10号”已于1997年离开我们太阳系，它将继续旅行，失去与地球上的监测站的无线电联系，直至遇到等待着它的未知的结局。“先驱者10号”在近乎真空的状态中旅行，因此它将得以保存下来。但是，它也有可能由于微陨星的撞击而遭到严重毁坏，或因不时撞人的高速粒子的腐蚀而毁坏。还有一种可能是几千万年以后，它被另一颗恒星的引力场俘获而进人环绕该星运行的轨道。这颗恒星可能有栖息着智慧生命的行星，他们会发现“先驱者10号”。如果真是这样的话，他们很快就会对我们的情况有所了解。“先驱者10号”上有一块金属饰板（这是根据萨根的要求而放置的）。它介绍了我们地球的情况，地球在银河系中的位置，以及人类的模样。⑤
　　图10“先驱者  10号”和“先驱者  11号”上的金属饰板。
　　继“先驱者  10号”和“先驱者  11号”之后进人太空的是“旅行者1号”和“旅行者2号”。它们也将在不久的将来离开我们太阳系进人星际空间。这两艘飞船各带有一张镀金唱片上面载有关于地球和人类的进一步的信息。唱片含有117种从世界各地收集的图形，描绘地球这颗行星和它上面的动物和植物；有54种语言的问候语，以及经过挑选的具有代表性的“地球之声”，包括90分钟的世界各国的音乐精选［莫扎特（Mozart）和巴赫（Bach）供可能倾向于古典音乐的外星人欣赏，伯雷（Chuck Berry）的音乐则供喜欢边唱边跳的外星人听」。
　　在本书最后一章里，我将详尽地讨论对人类来说，与外星生物接触究竟意味着什么。也许认识到在过去3．5亿年里，我们实际上是那些在寻找生命的外星文明的信标，这一点是十分令人沮丧的。在我们地球历史上的这些岁月中，任何技术水平与我们今日的水平相当的先进文明都有可能探测到我们大气层里蕴含着稠密的氧气。他们利用光谱分析，还会了解到我们的臭氧层。
　　对有些人来说，这就进一步提供了证据，支持那种认为我们在宇宙中完全是独一无二的观点。怀疑论者说，假如真的存在其他的文明，他们当中有许多发展得比我们更早、更快，很长时间以来，他们一直在观察宇宙，那么为什么他们没有发现我们呢？前面我早已提到这个问题，我们将在第十章再回到这个话题，现在我们还是把注意力集中在另一项搜寻上。这项搜寻最近几年不断获得激励，有可能超过射电天文学家在探测来自其他世界的信号方面的努力。正当SETI研究人员把它们的仪器瞄准目标恒星，业余爱好者开始建立他们的家庭探测系统时，另外一些天文学家开始发现愈来愈多的环绕着遥远恒星转动的行星。哪里有行星，哪里就有可能存在生命。
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　　① 自然界利用辐射的方法有许多种。光合作用就是明显的例子。在光合作用中，植物利用特殊的辐射频率启动反应产生能量。在地球上，大多数生物都利用辐射来看东西，它们利用声波来听——这是又一个例子，说明信息如何通过“辐射”的方式，或者通过与电磁波谱范围内的辐射相似的波的形式传播。甚至像蝙蝠这样奇特的动物，它们虽然不能像我们一样“看见”东西，也会利用辐射操纵它们的“雷达”。
　　②严格地说，OH不是一种稳定的分子。在地球上它只是作为OH-而存在，称作羟基离子。
　　③25年多来，天文学家一直在观测宇宙中许多不同地方突然出现的能量暴。他们通过追寻抵达地球的γ射线（一种形式的电磁辐射）的残迹来探测这些能量暴。它们被认为是迄今所见的最强烈的爆发结果。试图解释这些γ射线暴的理论差不多有好几百种，其中包括认为它们可能是某个超级文明活动的结果。最近，仔细监测了一个这类γ射线暴，发现是由于一次强烈的爆发引起的。这场爆发在10分钟里产生的能量比我们太阳一生输出的全部能量还要多。天文学家正在积极地跟踪这个爆源，研究这一现象的成因，希望在更加持久地观测这一效应之后揭开这个谜。问题是没有人知道下一次爆发的时间和地点。
　　④ 这个联盟可以在因特网上找到，网址是http://seti1.setileague.org/homepg.htm它将为所有有兴趣建立自己的探测站的人提供帮助，并且根据要求提供软件。
　　⑤很可能到那时人类已经不复存在，或者我们自己成了星际旅行者。我们甚至可能在将来某个时间遇上我们早先发射的卫星，在它前往某颗遥远恒星的漫漫旅途中，我们赶上并超过了它。
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 第六章 伟大的行星寻猎
　　“为什么，我有时候在早餐之前竟然相信了六件不可能的事。”
　　         ——刘易斯·卡洛尔（Lewis Carrol）
　　          《艾丽斯镜中奇遇记》
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　　在一年之中不同的季节，仰望晴朗夜晚的天空，凭借肉眼可以看见三四颗行星。用一架小望远镜，你也许可以再多看见几颗，
但是，直到1930年发现冥王星以后，人类才绘制出一张我们认为完整的行星系统图。它一共包括9颗行星和一条小行星带。时至今日，天文学家仍然在不断增加新发现的卫星和小行星的数目。我们毋需惊奇，直至1995年，科学家仍然没有明确的证据证明有行星在环绕其他遥远的恒星转动。尽管冥王星是我们太阳系里离我们最远的亲戚，那些恒星离我们却比冥王星还要远几千万倍。虽说还没有找到地外生命存在的证据，有关的突破性进展至少已表明我们的太阳系肯定不会是独一无二的。
　　寻找我们太阳系以外的行星，大约始于50多年前（冥王星发现后不久）。由于距离非常遥远，所以使用当时的设备几乎没有可能发现清晰的证据。1983年，科学家找到一条有关太阳系外也存在行星的线索。那是他们用“红外天文卫星”研究的一组恒星发射的、出乎始料的电磁辐射。天文学家逐渐得出结论：这种不规则性是被观测恒星周围的尘埃云引起的。由于这类尘埃云表征着行星的形成，所以，即使是这一相对来说比较小的发现也足以激起好几个小组作进一步探测的兴趣。现在研究人员正在用强有力的哈勃望远镜不断发现新的尘埃云。哈勃望远镜自从安装以来，已经发现了几颗邻近的恒星，并被用以观测这些恒星周围的尘埃云。
　　这些尘埃云最初被发现后不久，美国天文学家沃尔兹森（Aleksander Wolszczan）在波多黎各用阿雷西博射电望远镜探测到天空中一组不寻常的天体。这一发现又进一步燃起了人们寻找行星的希望。当时，沃尔兹森正在研究脉冲星。脉冲星就像我们在上一章里所介绍的那样，是超密的中子星——超新星遗留下来的星体残骸。中子星自转的速度非常快。它自转时就像灯塔那样向茫茫太空发射无线电波脉冲。沃尔兹森注意到他研究的星体中有一个称做 PSR 1257＋12的，在不规则地发射脉冲。经过进一步研究，包括计算脉冲变化的程度，他得出结论：有2颗（或许3颗）行星在环绕这颗中子星旋转，他确信这两颗星的质量大约是地球的3倍。可能存在的第三颗星也许比较小，大小相当于我们的月亮，在离这颗中子星较近的轨道上转动。
　　虽然这本身是个重大发现，但对那些正在寻找地外生命的人却鼓舞不大。围绕脉冲星 PSR 1257＋12转动的行星只可能在这颗超新星之后形成。理由很简单，超新星爆发会把附近的物质全都还原为某种由基本粒子组成的“汤”。因此，即使我们忽略脉冲星发射的很强的电磁辐射和周围环境的不稳定性，沃尔兹森发现的行星也太年青，无法形成生命。
　　但是，这项发现为后来意义更加重大的发现奠定了基础。在探测围绕一颗常规的恒星转动的行星这方面，真正实质性突破的发现是在1995年。当时正在瑞士日内瓦天文台工作的梅厄（Michel Mayor）及其学生奎洛兹（Didier Queloz）公开宣布了他们的研究结果。这是研究一小从宇宙学意义上来说距离我们太阳系比较近的恒星所达到的顶峰。
　　就像科学上的许多重大发现一样，太阳系外的第一颗行星之发现纯属偶然。梅厄和奎洛兹当时并未积极寻找新的行星，他们是在研究被称作“褐矮星”的奇特星体。
　　褐矮星是衰亡的恒星。恒星由气体和尘埃云形成。它们聚集在一起产生一个自我支持系统。恒星通过核聚变产生热量。但是，核聚变过程要在几十亿年的时间里持续地产生能量，星体的大小和密度就必须达到某个下限。褐矮星可以被认为是介乎恒星和行星之间的星体，或者看做不发光的恒星。虽说有时候很难区分某些恒星、某些褐矮星和某些行星，但是根据经验，目前观察到的所有褐矮星的大小至少是木星的30倍（尽管木星是我们太阳系里最大的行星，它也只有太阳大小的1／l000 。另外，褐矮星全都由气体组成（这像恒星），而像木星和土星这样的行星虽然大部分是气体，却具有坚实的固态核心（实际上，木星也发射能量，只不过与恒星相比微不足道，比任何观察到的褐矮星产生的也要少得多）。
　　为了发现褐矮星，梅厄和奎洛兹采用了在温哥华的不列颠哥伦比亚大学工作的另一位天文学家沃尔克（Gordon Walker）发明的技术。梅厄和奎洛兹有所发现时，沃尔克寻找环绕遥远恒星转动的行星几乎已有12年之久。沃尔克专注于最靠近我们太阳系的21颗恒星，发明了一种探测方法。这种方法被非正式地称作“晃动”（Wobble）技术。
　　如我们所知，我们根本不可能看见像太阳系外环绕着遥远恒星转动的行星或者甚至比它们大得多的褐矮星这类天体，因为它们离我们实在太遥远了。恒星之所以看得见，是因为它们发射巨额的电磁辐射。像地球这样由岩石组成的固态行星只能反射附近恒星发出的光。尽管气体行星和褐矮星也产生少量的能量（不是通过聚变的方法），但是人们从地球上也只能通过它们反射自己那颗恒星的光才能观测到它们。
　　我们用肉眼可以看见我们太阳系的一些行星，但是还有些行星的轨道距离太阳实在太远，不用望远镜是无法看到的。事实上，天王星（在晴朗无月的夜晚，用肉眼勉强可以看见的一个针孔大小的模糊光点）是赫歇尔（Wlliam Herschel）在1781年发现的。天王星围绕太阳转动的轨道距离太阳平均为17．9亿英里（29亿千米）。以寻常眼光来看，这确实是非常遥远。可是，它只是离我们最近的恒星的距离的 1／14 000。海王星距离我们比天王星更加遥远，用肉眼是看不见的，直到1846年才在柏林一个天文台用望远镜发现它。太阳系外的行星与我们太阳系外缘的那些行星距离上的巨大差异并不是唯一要考虑的问题。任何一颗环绕遥远恒星转动的行星，其微弱的反射光都会被它那颗恒星所发射的强烈电磁辐射淹没。这只需想象一下，要在几千米以外的地方辨清一个在探照灯旁边飞舞的萤火虫有多么困难就行了。
　　因此，对于寻找环绕遥远恒星转动的行星的天文学家来说，直截了当地进行光学观测无济于事。晃动技术的工作原理与直接光学观测截然不同。当天文学家说他们发现了环绕其他恒星转动的行星时，他们的意思是观测到了由于这些行星的存在而对其附近的恒星产生的引力作用，一种引起该恒星在其预定路径附近微微晃动的效应。他们是如何测定的呢？
　　科学家利用一种称为“红移”的效应来测量星系的距离。这一概念源自一位奥地利科学家多普勒（Christian Johann Doppler）的研究成果。多普勒在1842年预言：如果声源朝向一位听者前来或远离听者而去，声音的音调（或者说频率）就会比声源静止时高些或低些。这一效应在日常生活中的实例是一辆救护车或警车驶近我们或驶离我们时，其笛声的音调变化（驶近我们时，音调变高声音变尖；远去时则正好相反，音调变低,声音变粗）。多普勒效应也适用于光波,因此，发光体的颜色以与此相似的某种方式变化——如果一颗遥远恒星正在远离我们而去，那么其光波波长就会变长（频率变低）。
　　20世纪初，科学家发现宇宙在膨胀，因此，宇宙中的每一个点看上去都在与另一个点互相远离。由于这个缘故，根据多普勒效应，远离我们而去的星系发出的光抵达地球时，它们的波长比这些星系静止不动时要长。这种偏移称为“红移”，因为该星系的光抵达地球时都朝着光谱的红端（或波长较长的一端）移动。如果星系朝向我们运动的话，则会相应地发生“蓝移”（朝着波长较短的一端移动）。
　　那么，这与环绕这些恒星转动的行星又有什么关系呢？答案就在于从一些恒星那儿观测到的频率偏移的详细情况。梅厄和奎洛兹注意到有几颗恒星的光的频率偏移均匀地起伏变化。换言之，有几颗恒星的红移和蓝移有微小的波动，这就意味着有什么东西造成了这颗恒星的“晃动”。
　　比较恰当的比拟是奥运会上掷链球的运动员。链球运动员手拉住与球相接的绳子，控制链球的运动轨迹。尽管链球的重量比这位运动员轻得多，链球还是会有拉力作用于他（尽管很微小），并致使投手“晃动”。如果有人感兴趣的话，可以用精密仪器设备测出这个作用力。
　　环绕一颗恒星转动的行星对恒星的拉力远比上述例子中所描述的链球对投手的影响小得多。即使是环绕一颗恒星转动的褐矮星的质量也比恒星的平均质量小得多，所以这种作用力（特别是行星的作用力）是极其微小的。使用灵敏度很高的设备刚好勉强能观测出来。尽管这种效应很微弱，若与其他技术相结合，仍可由此获得大量有关恒星及其行星的信息。最有意义的是，这项技术的发明人沃尔克发现恒星的频率变化（晃动的程度）与行星的轨道周期直接有关。运用这种方法，天文学家不久就描绘出在我们太阳系外找到的第一颗行星的图景，以及它相对于该恒星的确切位置。
　　图 11  红移和蓝移如何表明存在着太阳系外的行星。
　　梅尼和奎洛兹发现的第一颗有行星系统迹象的恒星名为飞马座51，位于飞马座中。它与我们的太阳系十分相似（我们的太阳是一颗G2型星）。飞马座51则被分类为G3型星，也就是说，它很稳定，年龄与我们太阳差不多，表面温度也差不多。①但是，除此之外，它与我们的太阳就没有什么相似之处了。
　　到1995年为止，人类所知道的唯一的行星系统就是我们自己的太阳系。在我们的太阳系里，地球与太阳的距离位居第三，是离太阳相对较近的4颗小小的石质行星之一。在离太阳较远的地方，还有一组很大的气体巨行星，包括木星和土星。整个太阳系还有一条小行星带（在火星和木星之间）和大量环绕着石质行星和气体行星转动的卫星。这就是1995年之前，我们仅有的行星系统的模式，所以我们只能推测那是一种相当平常的模式。但是，最多产的行星发现者之一马西（Geoff Marcy）最近在谈到太阳系外的某个行星上可能居住着外星人时却说：“也许他们认为我们不可思议！”[1]
　　对那些认为我们太阳系是标准模式的人们来说，在对这颗新发现的行星的质量和位置进行计算时，第一次感到了震惊。据研究，环绕飞马座51转动的行星质量大约为木星的一半，但是它离自己那颗恒星仅0．05天文单位。一个天文单位等于太阳到地球的距离——149 600 000千米，因此，新发现的环绕飞马座51转动的行星距离它只有500万英里（约800万千米）。此外，它只需4天即可绕轨道一周，而木星绕轨道一周则需12年。
　　最初这一发现使梅厄和奎洛兹惊诧不已，他们认为自己正在观测的是一个怪异的恒星系统，它有一颗特别小的、被俘获在飞马座51附近轨道上的褐矮星。但这似乎又不太可能，因为褐矮星质量的下限至少比木星大20倍。看来这不可能是答案。为了进一步证实他们的发现，他们重新回过来研究所观测到的多普勒频移的详细资料，并采用光谱分析法来证实或否定自己的猜测。
　　如我们所知，光谱分析是天文学家的又一种强有力的工具。它使天文学家能够测定一颗遥远恒星的化学性质。科学家尽管从来没有机会研究从所观测的恒星取回的实物材料，却能够确切地描绘它们的化学性质，这已是不争的事实。他们之所以能够这样做，完全归功于最初于20世纪30年代发明的光谱分析技术。它是爱因斯坦对原子性能进行研究的一项成果。
　　爱因斯坦在1905年发表的一篇论文中（他后来因此而获得诺贝尔奖）指出：不同的物质根据它们的电子结构，以不同的方式吸收或发射不同的电磁辐射（这是诸如光电池、电视机里的阴极射线管和激光之类的日用设备的基本原理）。因此，如果一个物体发射的辐射性质能够说明其原子或化学性能的话，那么，科学家只须通过研究其光谱就可以获得有关该物体化学特性的大量资料。这一原则同样适用于对研究恒星成分感兴趣的天文学家。来自恒星核心的光经过它的大气层。这一辐射激发了大气层里不同物质的原子中的电子，于是它们发射出各有特征的辐射。这些辐射穿越太空并为地球上的天文学家的分光仪所发现。这一信息一旦经过处理，即可揭示该恒星中发射这种辐射的分子的化学特性。这与在实验室里可以通过分析样品的光谱来研究烧杯里的溶液成分没有什么两样。唯一的差别在于恒星发出的光必须穿越比实验室里少量试剂产生的光遥远得多的距离。
　　运用这种方法，梅厄和奎洛兹得以证实他们对于所发现的恒星系统的怀疑，并且很快得出不容置疑的结论：环绕飞马座51转动的天体实际上是一颗行星而不是褐矮星。几个星期之后，在1995年8月，他们将论文送交《自然》杂志，详细阐述了他们的发现。同年10月，他们又在佛罗伦萨的一次天文学术会议上公开宣布了这项发现。
　　不出所料，这一发现立即引起了热烈的反响。不仅科学界被这一消息所倾倒，公众反应也极为轰动。世界各地的报纸纷纷在头版头条报道了这一事件，正规的杂志上评论如潮，而在伪科学期刊和小报上更是铺天盖地载满了各种各样的煽情文章。两位发现者在宣布之后几小时内就接到了成百上千个电话、传真和电子邮件，其中有一个6岁的美国男孩发来一份有趣的电子邮件，他想知道，梅厄和奎洛兹是否访问过他们发现的那颗行星。
　　梅厄和奎洛兹的发现不仅仅激起了公众的激情和兴趣。在同一领域里的研究人员几乎立即回到他们的实验室，开始搜寻其他的行星。这种努力的结果是在1995年的下半年和1996年上半年又有了许多新发现。
             　　图12 光谱分析
　　（A） 实验室里；（B）天文学家如何利用同样的技术。
　　梅厄和奎洛兹的主要对手是两位美国天文学家，来自旧金山州立大学的马西和加利福尼亚大学伯克利分校的巴特勒（Paul  Butler）。他们在瑞士小组取得突破之前一直在一起分析一组60颗恒星，历时已有7年之久。他们失败了，因为他们像大多数天文学家一样，按照常规的思路在搜寻，以为别的行星系统也跟我们的太阳系一样——小的行星在靠近太阳的轨道上运行而大的气体行星则在远得多的距离上运转。他们不曾考虑到像梅厄和奎洛兹发现的那么大的气体行星存在于一颗恒星附近的可能性。日内瓦小组的发现促使马西和巴特勒回到他们的研究资料上，以一种新的眼光重新审视它们。
　　不久他们就发现一组合乎要求的天体，并从此成为寻找太阳系外的行星的最成功的研究小组。到本书写作之时，在已经证实或几近证实的大约一打太阳系外的行星中有7颗是他们发现的。他们的第一项发现是一颗环绕恒星室女座70转动的行星。那是一颗后来被称为“偏心的”行星，质量大约是木星的9倍，绕轨道转动一周需要117天。其所以偏心是由于它沿着一条十分扁长的椭圆轨道绕室女座70转动。
　　我们太阳系行星的轨道全都是椭圆形的，但是这些轨道都只是略微偏离圆形轨道。而马西和巴特勒新发现的行星则沿着一条很扁的椭圆轨道运动。该轨道把这颗行星带到距离其恒星不足0．27天文单位，或者说大约2500万英里（4000）万千米）的地方，而后又远行至距离该恒星0．59天文单位（大约5000万英里或8000万千米）处。在这一发现期间，马西和巴特勒又宣布发现了第三颗行星。这次是一颗环绕大熊座47转动的行星。它被认为是又一颗像木星那样的行星，只是质量为木星的2倍。它的轨道很平常，与其恒星的距离是地球到我们太阳的距离的2倍，绕轨道运行一周大约需要3年时间。
　　自从这些发现公布以来，太阳系外的行星名单不断加长。这些新发现的行星中有些被认为偏心率过大，以至对它们究竟是不是普通意义上的行星产生了疑问。如果它们不是行星又是什么呢？这仍然是个谜。正如马西和巴特勒所说：“也许它们是理论家们目前还毫无概念的新天体。”[2]
　　最近，一个新术语——“超行星”被用来描绘一组新近观测到的更加遥远的天体。它们全都是大天体，可又不像褐矮星，因为用光谱分析法分析它们的化学成分显示它们的形成与通常恒星的形成方式（由大量的气体和尘埃融合而成）不同。然而，它们也不像天文学家以前所见到的行星，可能是两个或更多的气体巨行星碰撞的产物。对天文学家来说，最使人迷惑不解的是这些发现愈来愈清楚地表明，几乎所有这些行星全都在距离它们的恒星很近的地方（比水星离我们的太阳还要近）。
　　在最近这些发现之前，行星学家们深信行星只有两种：一种是像木星那样的气体巨行星，它们比地球大许多倍，在相对较远的距离上环绕恒星转动（在我们太阳系中，这类行星包括木星、土星、天王星和海王星）；另一种是像地球那样的岩石行星，它们是固态的，比气体的巨行星小得多，它们的轨道离太阳也近得多。这后一组包括水星、金星、地球和火星。②以前科学家从未想象过一颗像木星那样大的行星居然会在离一颗恒星那么近的轨道上，就像新发现的那些环绕飞马座51、室女座70和其他恒星转动的天体那样。
　　当然，这些奇特的行星率先被发现的理由显而易见。探测恒星的晃动，以确定它是不是一颗行星的主宰，这种技术显然有利于那些附近有较大天体存在的恒星。因为相比之下它们的引力不规则变化最容易辨别。尽管如此，这么大的行星竟会在如此接近其恒星的距离上存在，这一点仍然相当令人惊诧：它们究竟是怎么形成的？究竟是什么使它们没有被那颗质量更大的恒星消耗殆尽？
　　要了解这一点，我们必须看一下通常用来解释像我们太阳系这样的行星系统形成的流行理论。根据最现代的观念，一颗年轻恒星被一团尘埃、气体和冰块组成的圆盘包围着。如果有一大团物质在圆盘中集聚，质量达到地球的好几倍，那么它的引力场就会变得很强，足以消耗附近的大量气体，从而形成天文学家称为“原行星”的天体，它可能成为像木星那样的气体巨行星。而形成较小的行星则是由于尘埃和冰块凝结形成一个坚实的核心，然后冷却产生像地球和火星这样的行星。
　　根据这一理论，在环绕年轻恒星的盘里形成的大的气态天体被热和太阳风往外推，而在恒星胚胎期的初期这种推力尤为强大。
　　自从发现了至少4颗像木星那样的行星在较近的范围内环绕它们的恒星转动后，这一理论就必须改写了。最新的理论是，在
适宜的条件下，有些气体巨行星会开始快速自转，并沿着螺旋形的轨迹朝它们的恒星转去。它们炽热的余迹将消灭一切像地球那
样的行星。其中有些也许会冲进它们的恒星，有些则显然没有。这一事实可以作如下解释：当巨行星接近它的恒星时，复杂的引力相互作用使行星快速自转的动量转换成轨道运动的能量，行星因此得以在靠近恒星的轨道上稳定地转动。
　　对那些寻求其他星球上是否存在生命这一问题的答案的人来说，天文学家最近的发现是一把双刃剑。一方面，它说明除了我们的太阳系以外还有许多别的行星系统。然而，另一方面，令人沮丧的是迄今为止所发现的行星系统的性质。
　　在迄今确认的十几个行星系统中，大多数是以这种或那种形式而显得颇为古怪；就是说，它们不完全符合太阳系的结构模式。老的标准模式的基本点就是认为恒星附近只有小的、固态的行星。这种想法业已证明是相当错误的。除此以外，人们日渐怀疑（这种怀疑背后有强有力的研究作支持）我们太阳系的某些特性是否能在长时期内保持稳定。一个重要的例子就是最近构想的下述理论，该理论认为气体巨行星的作用就像“行星牧羊犬”，它们会“肃清”像陨石和彗星那样威胁生命的危险天体，保护内层的行星，使智慧生命能够在它们上面形成。
　　       图13 行星动物园的成员。
　　据此推理，假如生命真的能在类似环绕飞马座51转动的行星系统上形成（暂且不说这个系统的气体巨行星的位置如此出格，它就逗留在那颗恒星近旁），那么，由于这个系统里似乎没有其他巨行星处于木星那样的距离上，它里面的行星就不能像理论上所说的我们太阳系中的行星那样受到保护。
　　在迄今为止所探测到的所有的行星系统中，看上去与我们最相似的可能是大熊座47附近的一颗行星。大熊座47与太阳相似，它是一颗G0型星，所探测到的行星的大小在我们预期的气体巨行星范围内，质量是木星的2~ 3倍。最重要的是，它基本上在合适的位置上——距离大熊座47约2亿英里（约3．2亿千米），相比之下，木星的轨道与太阳相距约4．8亿英里（约7．8亿千米），并且它的轨道也不是偏心的。
　　另一个可能的对象是拉朗德21185系统。它是由匹兹堡大学的盖特伍德（George Gatewood）进行探测的。拉朗德21185这颗红矮星正好是我们最近的恒星邻居之一，离地球只有8．25光年。盖特伍德认为他发现了两颗环绕拉朗德21185转动的气体巨行星。这两颗行星大小几乎正好与木星一样：一颗在距离它的恒星略大于2个天文单位的位置上（相当于我们太阳系中小行星带的轨道），另一颗在11个天文单位处，比我们太阳系土星的位置稍远一点。然而，盖特伍德运用了一种与大多数天文学家不同的测量技术，这种方法并不立即给出精确的质量或轨道距离值，他的发现仍然有待证实。
　　那么，这些发现对我们寻找其他星球上的生命究竟有什么意义呢？
　　看来生命在具有离恒星很近的木星型行星的系统中形成的可能性不大。相比之下，在与我们太阳系相似的系统中形成的概率要大得多。其理由在于前述那类系统在演化初期由行星动力学造成的不稳定性。但也有例外。如果变化发生得相当早，该行星系统就会有足够的时间进入稳定状态而让生命站稳脚跟。毕竟，有几种理论认为我们太阳系在形成之初也曾是激烈动荡的场所。很有可能我们目前发现的恒星系统中至少有一个在几十亿年以前就已经进人规则的行星模式，行星在轨道上平稳地运行，而且位于“正确”的距离上。正如我们所知，这就使生命有足够的时间进化，恰似在我们地球上一样。
　　从另一方面来看，这样一个系统很可能要求至少有一颗气体巨行星在远离其恒星的轨道上，扮演牧羊犬的角色，保护内层行星上的生命有机会站稳脚跟。
　　另外还有两个因素要考虑。其一是迄今所分析的恒星样本很小。利用晃动技术和其他技术，天文学家已收集到资料的不过区区几百颗恒星而已，而据估计，仅在我们银河系中就有4000亿颗恒星。正如我在第四章中已详尽讨论的那样，在行星系统之形成与可接触的智慧生命的进化之间有许多步骤要考虑。不过，我们可以满怀信心地审视它们，并且自豪地说第一个先决条件——存在其他行星系统已经满足。在业已发现并经证实的行星系统中，有一个据信可能与我们太阳系不无相似之处的系统。盖特伍德教授的研究成果可能不久就可以使这个数目翻番。12个系统中就有一个乃是相当令人鼓舞的结果。
　　第二个要考虑的因素是，目前在行星学研究中取得突破所使用的技术只能探测到像木星那样的大型气体行星。这项技术在未来几年里将会逐渐改进，我们不久就将能探测环绕遥远恒星转动的较小石质行星。当我们能够做到这一点时，天文学家将不得不建造描绘他们所发现的行星系统的动力学模型。几乎可以肯定，将来会有许多惊人的发现，它们将改变我们对行星系统应该如何的想法。
　　正如前几章讨论的天文学和生物学方面的最新进展那样，对太阳系外的这些发现可以作乐观的解释，也可以作悲观的解释。热衷于地外生命的人指出：研究业已证明有许多环绕别的恒星转动的行星，即使迄今的研究工作相对而言还很少，我们也已经获得了令人鼓舞的成果——可能至少有一个太阳型的系统存在。持怀疑态度的人则强调要形成其动力学恰好宜于支持生命的行星系统所面临的巨大障碍，以及与我们太阳系相仿的行星系统似乎十分罕见，按照最悲观的预测，我们的太阳系似乎是唯一能够允许智慧生命进化的那类系统。
　　然而，与热衷者和怀疑论者面临的许多其他问题不同，寻找太阳系外的行星很可能是我们大有作为的一个研究领域。这种追寻还刚刚开始，人类终于采取了尝试性的步骤，利用强有力的望远镜和探测器到我们太阳系以外去探索。正如该领域的一位权威人士巴特勒所说：“在今后几年里，我预期会发现拥有许多行星的系统，发现一颗大小仅为地球10倍的行星。严格地说，我们还刚开始起步，我们将会发现许多不曾预料到的东西。”[3]
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　　①恒星分类采用哈佛分类系统。根据恒星的表面温度分别以字母O、B、A、F、G、K和M表示。O型垦最热，它的表面温度约30000K；A型星表面温度约为 10 000K；像我们太阳这样的 G型星，表面温度在6000 K左右；M型星最冷，表面温度大约是3000K。数字1、2、3等用以进一步细分，由此可以看出飞马座51（G3型星）与我们的太阳（G2型星）的化学成分十分相似。
　　②冥王星的特性仍然是个谜，据认为它是一颗覆盖着冰的行星，平均密度接近水。它的轨道是个很扁的椭圆（当然，尚不能与新近发现的太阳系外的行星相比）。某些时候，冥王星的轨道把它带到海王星的轨道以内。
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第七章  追 求
　　微风吹拂，白浪飞溅，
　　小船在水面上漂浮，
　　在这寂静的大海中，
　　我们是最早的闯入者。
　　——柯勒律治（Samuel Taylor Coleridge）
   　　《古舟子咏》
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　　渴望不断地拓展视野是人类的天性。学习、探索、发现的欲望是我们人类精神活动的重要组成部分。正因为如此，毫无疑问，
如果我们能够作为一个物种生存下来，我们的未来将在太空之中。
　　人类祖先可能受到寻找新的资源，特别是寻找食物的欲望驱使，离开非洲到世界各地繁衍。第一批从欧洲到大地的天涯海角，到美洲和澳大利亚的冒险家为了相似的理由——寻找黄金和香料，为一种不同类型的资源而冒险。人类也还受到政治压力的驱策。也正因为这一缘故，人类最终成功地在地球以外冒险，迈出了实质性的步伐，进人茫茫太空。
　　使这一壮举成为可能的人——英国、美国、欧洲和俄国的科学家们，“水星号”、“双子号”、“联盟号”、“阿波罗号”宇宙飞船和其他成就背后的科学家们受到认知、探索欲望的驱动。但是，从另一个角度来说，使之成为切实可行的并不是这些男男女女；这项雄心勃勃的事业需要其他不同的人物进行游说、提供资金。这就是政治家在这项事业中的作用。美国政府和前苏联政府的决策人决定自己的国家要首先步人太空，最早登上月球，要第一个登在世界各国报纸的头版头条。我们的太空之行由于冷战产生的妄想和不安全感而得到助长。事实上，冷战是太空竞争的一个实质性部分。
　　把人送到轨道上或月球上是一回事，要把我们太阳系的行星殖民化，要到达更加遥远的地方，到我们太阳系以外的恒星去，永久性地生活在另一个星球的环境中，繁衍一代又一代（可能永远看不见地球的）新人，则完全是另外一回事。这一努力肯定会受到政治目的的催化，但是，它最终必定会自行维持下去。
　　美国国家航天局实际上是当今世界上唯一重要的太空机构。俄国人始终受到资金匾乏的困扰。他们不得不让他们的宇航员在太空中停留的时间比计划的时间长，因为没有钱把他们带回地球上来。英国人在20世纪60年代放弃了长期扮演太空俱乐部成员的角色，不过，仍然是太空技术发展和研究的重要成员。欧洲空间局正在发展壮大，但仍是美国国家航天局的小弟弟；日本人正在进步，但至少还要发展半个世纪才能赶上来。
　　目前，美国国家航天局的侥幸生存，完全仰仗新突破的刺激，并且极易受到突发的公众舆论波动的影响。它的年度预算十分庞大（目前一年82亿美元），但只要有什么敏感的事件发生，美国政府一个决定就可以一笔勾销或是往后推迟这项预算。因此，国家航天局始终在战战兢兢地过日子。最近关于火星上可能曾有生命（以及那儿可能仍然有微弱的机会存在生命）的说法极大地提高了空间旅行的兴趣，这在国家航天局的财经预算上可以反映出来。但是，金钱仍然是发展真正的太空文化的首要障碍。钱使我们不能到火星上去，不能在月球上建立基地，不能发展长期空间探索的环境。这对空间探索的热心人来说特别苦涩，空间时代初期的巨大希望彻底破灭，当时满以为人类能够在20世纪90年代登上火星，月球基地在20世纪末将成为度假胜地。更令人气愤的是国家航天局一年的预算大约只相当于美国政府每两周花在国防上的开支。
　　使人类在太空取得目前成就的那些因素，不会支持抵达太阳系中其他行星的任何真正的努力，更不要说前往遥远的恒星了。迄今为止，我们的原动力是政治、认知的欲望和在其他星球上发现生命的希望。要进行太空旅行，我们必须要在这些雄心中加上金钱的诱惑。当太空成为一项纯粹赢利的冒险事业而不是耗资巨大的赔钱生意时，我们方能真正地进人太空时代——一个自立不败而又永恒的太空时代。
　　阿波罗飞船登月成功使美国国家航天局的经费预算大幅度增加，供它发展航天飞机计划和一系列前往太阳系其他行星的无人飞行。它们带来的发现大体上是支持国家航天局的，不过，也有一些几乎扼杀了金融家的兴趣。前往火星的“海盗号”飞行就是这样一个项目。
　　1976年秋季在火星着陆的两个“海盗号”探测器的主要目的是发现地外生命。这是人类第一次尝试在火星上寻找生命。每个着陆器都包含两组简单的实验。第一组由3项生物学试验组成，包括让一勺火星土壤暴露在不同的化学试剂中并且测试所产生的气体。所有的试验都给出肯定的结果：即它们全都表明由此产生的气体具有生物学过程的征兆。
　　这次飞行的地面控制人员在处理这些实验结果时，他们立即激动得一片欢腾，在几个小时内，火星上可能存在生命的消息不胫而走。研究小组不得不公开否认这个消息。研究小组的领导人之一霍罗威茨（Norman Horowitz）只好公开声明说：“我想强调说我们还没有在火星上发现生命——没有。”[1]
　　随着期盼的不断增长，第二组实验开始了。这些实验包括用一种称为气体层析质谱仪（英文缩写为GCMS）的设备分析火星土壤样品，研究其化学成份。出乎所有人意料的是，这组实验的结果与第一组实验完全相反——实验结果显示，在火星土壤样品中，绝对没有任何形式的有机分子的痕迹。
　　如果第二组实验表明没有复合氨基酸这类生物化学物质的痕迹，也足以让研究人员很吃惊了，可实验结果却表明根本没有有机物质，甚至连简单的有机结构也没有，这简直令人难以置信。于是，迷惑不解的研究人员把注意力转向第二个着陆器——“海盗2号”，它在第一个火星着陆器之后数周抵达火星表面。它所包含的实验内容与“海盗1号”完全一样。第一组3项实验得出的结果与在“海盗1号”上的实验室里得出的实验结果完全相同——火星土壤中不容置疑地含有显示生物活动痕迹的气体。然后“海盗2号”按指令进行第二组实验，火星土壤样品被送人一个
气体层析质谱仪。研究人员焦急地坐等实验结果。几小时后，数据出来了。使他们更为惊讶的是，在第二个着陆器上的第二组实验得出的结果与“海盗1号”的第二组实验结果完全一样——没有任何有机物质的痕迹。
　　对美国国家航天局的研究人员来说，这种互相对立的结果与其说是激动人心倒不如说令人丧气。如果结果是在地球上的实验室里得出的，他们会立即做进一步的调查，以确定造成这种矛盾结果的原因。现在，实验现场在几千万千米之外，他们无能为力。着陆器是简单的装置，只能着陆，进行一组预先拟定的简单测试，无法再做进一步的调查。
　　20多年过去了，时至今日，关于“海盗号”测试结果的争议仍然没有定论。争论的正方认为这些结果证明火星土壤里有明显的生命痕迹，也许是原始细菌。另一些人的观点则大相径庭。持异议者认为第一组试验根本不说明存在生命，而是复杂的无机化学反应，有可能是一组像过氧化物和超过氧化物这样的复杂化合物再现了生物化合物的特性。
　　“海盗号”的实验结果不仅使从事这方面研究的科学家困惑不解地使人们对整个太空计划感到极度悲观失望。公众的注意力立即从“海盗号”着陆器和寻找生命的努力上转向比较实际的研究工作，例如，对于航天飞机的研究和向外行星发送深空探测器（比如“旅行者号”）。火星被搁置一边，笼罩在深深失望的气氛之中。
　　幸好这种悲观失望的情绪没有持续下去。在中断了20多年以后，我们现在重又回到这颗红色行星上来了。1996年末，一共往火星发射了3个探测器。每次发射都利用了一次难得的机遇之窗。根据计算，利用目前的技术和研究成果，在拮据的经费限制下，前往火星的飞船只能在大约每隔两年的一段为时6~ 8周的时期内发射。这种安排完全是由行星运行的状况决定的。大约每隔两年，火星和地球都会正好在太阳同侧的一直线上，这就意味着这两颗行星的距离最小——约3500万英里（约5600万千米）的范围内。在其余时间里，这两颗行星距离逐渐增大，最大可达到6000万英里（约9600万千米）①。这就意味着飞行时间要长得多。②
　　一共发射了3个探测器，可是只有2个抵达火星。首先离开地球的是美国国家航天局的“火星全球勘测者”。它于1996年11月初发射，1997年9月进人火星轨道。一个多星期以后，一个俄国探测器，“火星96”（这3项飞行中最庞大也最具雄心的一个），由于发动机失灵，没能成功地离开地球轨道前往火星。两个星期以后，第三次飞行，美国国家航天局的“火星探路者”于12月4日发射成功，并于翌年7月4日，在“火星全球勘测者”进入火星轨道前几个星期，降落在火星上一个叫阿雷斯谷的地方。
　　“火星96”的损失不仅对俄国人而且对世界各国的科学家来说都是个沉重的打击，他们曾为这项计划贡献实验项目，为研制这次飞行的系统和确定研究内容花费了许多年的时间和大量的心血。有人不无根据地怀疑经费紧缺是这次飞行失败的罪魁祸首。据说飞船上的最后测试由于经费问题而受阻，只能在一个功能不齐的模拟器上进行。
　　那么这些飞行的目的究竟是什么呢？恰如它的名字所称，“火星全球勘测者”是一个从轨道上研究火星表面的探测器。它配备了照相机和摄象机、研究火星大气的仪器，以及分析火星磁场的装置。它沿着一个靠近极区的轨道运行并且直逼火星，距离火星表面仅378千米。
　　这个探测器为天文学家提供了洞察火星地质的极其宝贵的机会，天文学家开始绘制详细的火星表面图。这些图对将来的飞行至关重要。然而，对那些热衷于寻找外星文明的人来说，“火星探路者”执行任务的结果则更为直接、也更加重要，它在1997年夏天抓住了公众的想象力。
　　“探路者”以每小时16 000英里（约26 000千米）的速度穿过火星大气层，依靠一组反冲火箭和降落伞减缓速度。因此当它抵达的英尺（约20米）的高度时，它的速度只剩了每小时几英里。当它到达这一高度时，巨大的气囊充气鼓起以缓和下降最后阶段的冲力。“探路者”探测器然后沿着火星表面颠簸弹跳，直到其底座平稳地坐落在火星上。着陆十分成功，所有的系统经过检查完好无损。探测器按指令放出一辆很小的以太阳能为动力的火星车，它的名字叫索杰纳（Sojourner），其运行完全独立于着陆器，受地球遥控。
　　索杰纳的重量仅11千克有余。它专为适应火星表面的情况而设计，满载着仪器设备。它有6个轮子，1个精密的传感装置，可以探测障碍物的存在，选择绕过它们的最佳路线。到本书写作之时，着陆已有6个多月，索杰纳仍在测绘火星表面。它携有摄象机、X射线分光仪，用以分析火星土壤样品，并用实验确定样品中是否有简单的生命存在。这些实验要比20年前“海盗号’上进行的那些实验精密得多，以便将火星土壤中是否含有生命、或者仅有一些奇特的化学反应的不确定性减到最小程度。
　　到目前为止，我们已经收到一些从火星表面发来的相当壮观的照片和着陆器传来的源源不断的信息，这些信息目前正由美国国家航天局的科学家进行处理。
　　一些在地外生命之争中持乐观态度的人提出，“海盗号”探测器只是运气不佳，所取的火星土壤样品里正好没有生命。不幸的是，这种说法禁不住细究。在地球上细菌几乎无处不在。科学家分析地球上任何一地的土壤样品，甚至测试从海底捞取的样本或从核反应堆的管道内壁刮下来的样品，都会发现某种形式的简单有机体。火星上的生命最终也许会在火星的地下深处找到。但是，那种认为探测器“遗漏错过”了生命之存在的说法是完全没有根据，因而是站不住脚的。
　　“探路者”毫无疑问是一件太空工程的精品，它有望回答由艾伦山84001引发的某些问题，解开“海盗号”发现之谜。即便如此，它也无法取代在地球上研究真实的东西。美国国家航天局计划利用有规律的飞行窗口，每隔24个月发送一对类似的探测器。不过寻找火星生命的下一步将是在21世纪初，到那时，如果经费许可的话，将发送一个探测器前往火星收集一些样品，并把它送回地球。目前，这项计划的日期大致定在2005年。最近的发现所激起的热情有望保持下去，成为使这个梦想变成现实的动力。如果能达到这一步，它也许会一劳永逸地解答火星上是否有生命的问题。
　　除了到火星去旅行，美国国家航天局已开始实施一项对我们太阳系的行星进行研究的宏伟计划。最近有两次重要的飞行前往外行星。1989年发射的“伽利略号”，于1996年12月进人木星大气层，在十分靠近的地方观测木星的卫星，对于在这些星球上存在生命的可能性提供了新的见地。
　　最近一种新的思潮在美国国家航天局颇为流行——“更快，更省，更好”的原则。新一代的微型探测器（有些仅重几百千克）是这种思维方式的最好体现。这些探测器的目标是在今后20多年内到达太阳系最远的角落。最新的一个名叫“惠更斯”[以17世纪很有影响的荷兰科学家惠更斯（Chrishaan Huygens）的姓氏命名]的探测器正在飞往土星最大的卫星——士卫六的途中，它将于2004年在土卫六上着陆。此外，还计划重新回到金星上，向水星发送一个称为“赫耳墨斯”（Hermes，希腊神话中众神的使者）的探测器，以及一项耗资2．5亿美元历时12年的前往冥王星探索这个离我们最远的邻居及其卫星的计划。
　　毫无疑问，这是一些激动人心的计划。它们将大大加深我们对空间环境的了解。但最大的问题是：人类究竟将在什么时候冒险到其他星球上去？
　　有些人争辩说我们没有必要把人送到其他行星上去，所有的勘探、采矿甚至资源开采都可以用从地球上遥控的机器操作。这样一来当然要便宜和简便得多，但是对大多数人来说，这不符合拓展疆域的精神。我们是需要处于行动中心的生物。对我们来说，探测器在今天可能是无价之宝——从资金的角度来说，它们确实是唯一的选择。但是，最终却没有任何东西可以代替人到那儿去。那么，关于把人送上其他行星，究竟有什么严肃的建议正在考虑之中呢？
　　几乎从“阿波罗”飞行结束之后，美国国家航天局和其他太空机构就一直在研究宏伟的行星探索一揽子计划。他们没有去玩弄诸如登月之类的归根结蒂是由政治刺激起来的技术把戏，而是集中在一步步地把人送到行星和更遥远的地方去的方法上。
　　在相当一段时间里，俄国人在研究长期逗留在太空中对人的影响方面居世界领先地位，他们保持了在空间持续飞行时间最长的纪录。至少有15年之久，他们一直致力于解决在地球外长期旅行对人的精神和心理的影响问题。这一研究的原动力也是政治。在美国人抢先登上月球以后，苏联人就在专注于火星。他们在这条路上迈出的第一步是拟定一次大约历时3年（包括在火星上停留的时间）的往返飞行的战略性计划。
　　俄国人直到最近始终保持领先地位的另一个领域，是在靠近地球的轨道上建立空间站。“和平号”空间站是这类空间站中的第一个，它至今仍然在运转（仅此而已），自从它14年前发射以来，不断有人在上面工作。空间站是前往其他恒星的至关重要的阶石。从地球上一次性地直接发射飞船是不切实际的。载人火星飞行的飞船推力将比“阿波罗”时代的飞船按指数规律增长。它必须携带足以完成大约l．25亿千米的往返旅行（而不是往返月球的800000千米）的燃料；飞船上的人数可能是12个而不是3个；在火星上停留的时间将长达数周甚至数月。因此，显而易见，解决的方法是在地球轨道上建造一个大的行星际飞船，而这么做的前提就是要有一个人员配备齐全、设备完善的空间站。
　　这两个基本要素——长期在空间逗留的研究和建造空间站——是由俄国人开拓的。第三个至关重要的因素是地球到空间的精湛的运输系统——载货飞船。美国国家航天局的航天飞机及其后裔将承运建造大型空间站的原材料。飞往火星的第一艘宇宙飞船将在空间站建造和发射。
　　这项计划早已在进行之中。由美国、俄国、欧洲、日本和加拿大共同出资建造的国际空间站的第一部分于1998年发射，空间站有望在21世纪初竣工并投人永久性使用。这个计划由于成本不断上升以及接连不断的经费困难而受挫（俄国人由于资金问题一拖再拖），但这个计划的所有参与者都认为它是人类超越地球向外拓展的极为重要的一步。
　　载人飞往火星目前仍然是个梦想，但是详细的计划已在酝酿之中。空间站、航天飞机、俄国人的实验，所有这些全都是至关重要的因素，也全都达到先进的发展水平。这项基础工作十分昂贵，有许多技术难题要解决。但是至少事情正在向前发展，即使它的速度不如空间探索早期所希望的那样快。目前，载人飞船前往火星的时间估计最早约在2015~2020年。
　　这类旅行的最前期的准备工作正在进展，基础结构设计业已完成，地球上却发生了另一些变化。当美国国家航天局和俄国人的太空机构正在拟订他们征服火星的战略计划时，世界上的这两个超级大国陷入了虽然不流血但极具摧毁性的大规模冷战之中。我们谁也无法预料21世纪初叶的几十年世界会是怎么样，就像当时我们谁也不曾预料到苏联会突然解体一样。但是至少现在有希望第一批涉足火星的人将真正作为全人类的代表登上火星。
　　第一批火星探险者有望在那儿发现什么呢？
　　火星完全是一片不毛之地。它虽然不像金星或水星那样是一派赤热洪荒，也不完全像气体巨行星那样主要由甲烷和氢组成从而根本无法栖居，但是不依靠先进的技术人类是无法在火星上生存的。那儿极为寒冷，而且根本没有氧气。第一批探险者在火星表面逗留期间，将不得不始终身穿太空服。火星赤道盛夏的温度也很难得超过冰点。火星的大气层几乎完全由二氧化碳、少量的氮和惰性气体组成。此外，大气压力尚不足地球的百分之一，所以在火星的表面不可能找到水。
　　可以说，火星基本上是一个没有空气、冰冻的沙漠。相比之下，撒哈拉沙漠和西伯利亚最深处简直就是绿洲。尽管如此，这将是我们首先访问的第一个港口，是我们探索太阳系其他天体的驿站。然而，单是要到达那儿建造一个简单的临时基地，就需要解决很多很多技术上和实际遇到的问题。
　　星际旅行的技术问题我们将在下一章里探讨。你会发现，恒星际旅行实际上困难重重。行星际旅行虽然没那么吓人，却也决非易事。技术上的挑战包括找出循环使用各种形式的废弃物的方法，克服长时间太空飞行时发生的自然的肌肉萎缩（就像“和平号”空间站上的宇航员体验到的那样）；防御地球大气外弥漫在整个空间的宇宙线的致命伤害。开发其他行星上的能源和运输系统；发明建造安全的栖息地的方法，在行星和小行星上采矿的技术和生产能将开采的矿物安全运回地球的系统。
　　虽然这些都是有待于解决的棘手问题，但是它们都将在几个世纪里陆续解决。人类将在我们太阳系里遨游，最终在可以维系我们的每一个角落建立家园。但是，这个问题的另一面是伴随着这个计划的实施，我们将耗费巨大的成本。
　　太阳系的探索和原料开发当然远远超越了某个国家的资源，甚至超出几个政府组成的集团的范围。即使世界上的一些大国像它们已经开始做的那样，继续和平共处，共同努力，为发展在我们太阳系里迅速而自由地旅行的技术，为开采矿物，为长期居住在太空并发展快捷的通信技术所需的巨额经费，仍将通过商业渠道来筹集。
　　虽然要说服商界人士在研究和发展上投资决不是件容易的事，但是最近，一些有远见的企业家已经开始建立首批独立的太空机构。人们希望，它们将最终与政府出资的研究所竞争。其中两位先驱者设计了一架叫做“太空仔”的航天器。他们是兰迪斯（Geoffrey Landis）——俄亥俄航天研究所的一位资深研究助理和他的伙伴伯克黑德（David Burkhead）。这是第一架一切自理的飞船，标价500000美元左右，远比航天飞机飞行一次便宜得多，而且可以重复使用。它用冷战时期遗留下来的苏联引擎做发动机，现在已经准备就绪，可以现货成交。根据设计，它可携带一名乘客作1500千米的往返旅行，速度可达每小时7000千米，持续时间约20分钟。
　　更具雄心的是美国空军少校米切尔·伯恩赛德（MitchellBurnside）的计划。他按照国家航天局航天飞机的方式，设计了一架单级人轨的飞机，并取名为黑马。这是一架真正轨道高度的飞机，其飞行速度为15马赫，大约为协和式飞机的10倍。研制这架飞机的原型将花费1．5亿美元，听上去令人难以接受，但正如米切尔所指出的那样：“它不比国家航天局的大负载发射器‘泰坦4号’发射一次的成本高，泰坦的费用则是由国家航天局定期支付的。”
　　将事情推进了好几步的是阿尔特弥斯基金会——一个非赢利性的游说团体，基地设在休斯顿，计划到2003年在月球上建立基地。他们准备成立一个商业机构，专门负责民间月球飞行，乘客在月球上将住在“阿尔特弥斯月亮基地”里。他们将目标日期定在2003年也许有点过于乐观，但他们是十分认真的。他们计划最终向公众公开他们的月球资源公司，并向由商业利润支持的产业募集资金——转让从月球基地的录象到模型的任何东西，还可以把电影制片权卖给好莱坞出价最高的竞买人。
　　阿尔特弥斯基金会看上去好像很天真，但是，独立空间机构的前景似乎很好。这件事的主要推动力是认为要探索就必须从另一个角度赚钱。这些企业开拓者注重的主要途径之一是从旅游业募集资金。
　　旅游是地球上最大的产业之一，太空势必成为具有冒险精神、钱袋饱满的人士的新疆域。日本人已计划把他们在国际空间站的那部分建造成“旅馆”式。他们希望在21世纪初的第一个10年末，能够接待第一批付费的游客。空间旅游是人类早在登月之前就久已存在的梦想。而现在航天飞机几乎定期进人地球轨道，空间站也将开始建造，这个梦想正在被认真地对待。
　　一旦一个探索、资源开发和旅游的商业系统建立起来，人类向太阳系扩展的唯一障碍就是技术了——在可以想象的最恶劣环境下生存的方法。那么这对于那些寻找地外文明的人来说意味着什么呢？
　　专业人士对于在我们太阳系里找到生命的可能性的意见正在慢慢地改变。曾经一度，在我们星系里的其他行星上存在生命的想法被认为是荒唐可笑的，但是，最近的发现使人们变得乐观起来。虽然许多科学家不无理由地怀疑这些发现的真实价值，却不难找到其他一些相信火星上仍然存在生命的人。乐观地看，也许用不了多久，我们关于火星和木卫二那样的卫星的猜测将会被证实，但是，我们还需要相当长的时间才能真正亲身到达这些地方。在此之前，我们也许只能依靠机器人、自动车和探测器为我们获取间接的经验。不过，渐渐地，我们将会冒险到那些行星上去，并在那儿建立哨所。这些哨所发展成社区，然后变成不断扩张的人类的新家园。
　　想要预测这类雄心勃勃的事件的时间进度几乎是不可能的，但是，假设在50年内人类将在月球和火星上建造住人的永久性基地应该说是合乎情理的。在未来一个世纪里，人类将开始探测太阳系所有的行星，在像木卫和土卫、一些比较大的小行星、甚至金星那样恶劣的环境中设立哨所。
　　这些努力的原动力之一将是资源回报，因为到那时，我们自己的资源可能已经减少到警戒水平。据了解，我们自己的月球和那些遥远的小行星（它们大部分在火星轨道和木星轨道之间）含有丰富的矿藏。在未来10年里，我们将对火星的地质、气体行星的卫星和其他天体的情况了解得更多。这也许将成为人类在下一个千年中需要的所有资源的宝库。在下一个千年里，我们可能会发明一种原始的技术使我们能够通往其他恒星。
　　然而，专家们对于我们有朝一日将能利用整个太阳系的资源的意见却不尽相同。阿西莫夫（Isaa Asimov）曾经说过：“如果谁认为空间探索的重要原因是为我们日益膨胀的人口寻找出路的话，那么请他再想一下，……我们以现在的增长速度，在5000年后，血和肉的总质量就会等于已知的整个宇宙的质量。”[2]
　　在某种程度上，这是在玩数字游戏，各种各样的因素会阻止这类荒唐的想法。成功地进行空间旅行将是未来千年里政治和社会学的主要问题。正如它几乎肯定曾经是其他文明面临的问题那样。一位梵学家、作家刘易斯（Hohn Lewis）曾经提出1000年以后，太阳系的人口将达到1亿亿左右（是今天地球上人口的200万倍），到那时，我们也许能够进行星际旅行，看到大批人出走到离我们最近的恒星上去。[3]
　　这种扩张主义对人类来说，将充满新的胜利和新的问题。人类将面对迄今只有科幻小说家想象和研究过的进退维谷的处境。这些令人左右为难的现象将不在少数。
　　在将近100万年的时间里，在地球上始终只有一个人类。但是，当我们迎来下一次技术上的飞跃，创造出一个真正的太空时代的时候（也许是我们浮出海洋上岸以来最大的一步），将会进化出新的人种——在遥远的星球上诞生，从未到过地球的人类。这些“火星人”可能是我们最早对面相遇的外星人。但是这可能吗？人类怎么会独立于地球之外呢？无论出于探索或者商业的动机，我们难道不是带着某种“使命”才去出游的吗？
　　当然，这在短期内确实如此。在未来几个世纪里，所有的空间探索仍将留在一些先驱者的手中。火星和木星的卫星将成为新的西部地区，由那些在地球上各个角落安家落户的勇敢者的后代殖民。但是，当欧洲人把新世界变为殖民地以后发生了什么呢？不出几代人，当年为躲避英国教祸而到美国普里茅斯创立殖民地的新教徒的后裔参加了独立战争。美国人所以没有演变成新的人种，是因为美洲大陆的环境几乎与欧洲大陆相同；而且虽然新旧大陆之间的运输困难重重，相对于行星际旅行而言却是简单而又切实可行的。如果我们把这个剧情搬到未来，那时火星就是真正的新世界，而一代又一代火星人生息繁衍在另一颗行星上。显而易见，相似之处被打破了，人类将分成地球上的人和不断增加的地外人种。
　　渐渐地，那些在其他星球上建造了永久性家园的人的后代将会进化，变得更能适应他们那个世界的自然环境。祖先是地球人的未来火星人的肺将更加有效，他们也许会不必完全依赖背在身后的氧气罐。他们还会形成能够适应严寒和抵御在几乎没有大气的火星表面受到的强烈辐射的身体机制。
　　如果这些火星人到地球旅行，他们会觉得地球的环境几乎不堪忍受，就好像我们到火星上去那样。地球的引力比火星的引力强得多，所以这些火星来客会感觉非常沉重吃力。对他们而言，空气里的氧气过于丰富，地球上的大多数地方则热得难以忍受。
　　这种差异完全可能是行星际旅行的结果，事情还有另一种可能——我们最终能够使其他行星变得跟地球差不多。这个过程称为“地球化”。虽然改变整个行星的想法听上去简直就是天方夜谭，许多科学家却很认真地考虑这种想法。火星地球化被视为这种想法的标准模式。为了达到这个目标，必须为火星提供一个大气层，而这反过来可以提升火星表面温度。理论上说，这时自然触发机制将使这颗行星产生跟我们差不多的、稳定的、自我维系的生态系统。赞同这种想法的人包括目光远大的思想家克拉克（Arthur C．Clark），他写了一本书专门讨论这个问题，书名叫《奥林匹斯山积雪》；包括盖亚原理的创始人洛夫罗克；还有已故的萨根在其力作和电视连续剧《宇宙》里，比较详细地考虑了这个问题。这种想法还赢得了几位杰出的生物学家和美国国家航天局的空间工程师的支持。
　　不用说，地球化所要求的技术远非我们今天能够达到，但它们也并非超出我们的想象。严格说来，这些想法所涉及的概念与物理学的原理并不相悖。地球化也许现在还行不通，但它肯定是切实可行的，至少在理论上是可行的。
　　一种能使这个看上去不可能的事得以顺利完成的方法，是用碳（煤烟）覆盖火星的大部分地区。火星的表面已经比较暗黑，它表面反射的光大部分来自极区的冰冠。如果在上面覆盖一层薄薄的碳，据计算重量为几百万吨，就可以创造出双重效果，升高温度和从极区释放大量的二氧化碳（可能还有水）。
　　几百万吨碳是相当大的数量，可是在火星上空的轨道中早已有丰富的碳资源。火星有两颗小小的卫星。其中的火卫二含有几十亿吨碳，因此，原则上讲，要覆盖火星极区的冰冠相对来说应该比较容易。
　　另一种建议是在轨道上放置巨大的反射镜，大小相当于整个火星的表面面积。这个想法看上去似乎不可能做到，其实镜子只需几个原子那么厚，也许可以用特殊制备的金属箔制成。它们的作用是使到达火星表面的太阳辐射量翻倍，并相应地升高火星表面的平均温度。
　　还有一种想法是使火卫一引发某种特殊的“慢燃烧”。它能够产生的热量大约等于从太阳到达火星表面的热量的1／10。经过几个世纪，火星的温度可能升高到接近地球的平均大气温度。
　　虽然这些系统将能提供合适的表面温度，但是还必须采用其他技术以提供可以呼吸的大气。目前，火星大气的氧浓度约为人类探险者能自由舒适地走动和工作所需的1／100左右。要创造大气，必须在火星引力场的范围内找到和捕获几十亿吨的氧和氮。
　　在火星表面下或许存在着大量的水，但是即使将它释出变成氧和氢，那么最乐观的估计也只能提供所需的氧的一小部分。自由氧可能曾经在火星上很丰富，可它们大多在很久以前就被俘获变成土壤中的碳酸盐和大气层里的二氧化碳了。虽然很难将它们释放出来，但有一种很激进的提议试图用几百万颗高效热核弹来释放所需的氧。这么做并非易事，特别是如果考虑到等这个计划能够付诸实施的时候，居住在火星上的人口已经相当多了。
　　一个看来似乎很妙的办法是把气体带到火星上去。这可以通过捕获一颗小行星来实现。有许多小行星都含有巨量冰冻的水。小行星被导人适宜的轨道后，将进人火星大气层碎裂，并化作冰块撒落在火星表面。冰块蒸发，然后分解产生氢和氧。另一个想法是把一颗彗星（主要也由冰构成）导人轨道，让它缓慢地下降进人大气层，在那里瓦解。
　　这些想法看上去纯粹是科学幻想，就目前而言，也确实如此。但是整个原理还是符合物理学定律的，仅仅是个范围的问题。要使一颗行星的环境发生这样翻天覆地的变化所需要的技术，也许在未来几千年才能达到。真正付诸行动以后，则需要更长的时间才能实现这样的变化。可是有朝一日，如果我们希望如此的话，火星将会是一个碧绿苍翠的世界，就像我们地球现在一样。人类和“火星人类”（Martian Humans）将在田野上漫步，在河流中荡桨。这些田野和河流全是由于人类（我们的后代）的介入而创造出来的。我们知道，在地球上，我们也在穿越田野，胜过河流，它们说不准也是由与我们差别不大的生物“播种”，并步入自我维系之路的。
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　　①原文如此，其实火星与地球之间的最大距离可达约2．5亿英里（4亿千米）。——译者
　　②火星的近日距（最接近太阳时的距离）等于1．28亿英里（2．07亿千米）；远日距（距离太阳最远时的距离）为1．54亿英里（2．49亿千米）。地球的轨道几乎是圆的，地球到太阳距离的平均值为0．93亿英里（约15亿千米），上下浮动仅为150万英里（约240万千米）。
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第八章  我们会抵达恒星吗？　
　　“太空茫茫，横无际涯。你简直无法想象它多么
　　辽阔，巨大，浩瀚。你会认为成为化学家要走过一段
　　漫长的道路，与太空相比，这太微不足道了。”
　　——道格拉斯·亚当斯（Douglas Adams）
　　   《搭车人银河系指南》
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　　宇宙茫茫，浩瀚无垠。事实上，我们绝大多数人根本无法去想象宇宙究竟有多大。许多人混淆了行星际距离、恒星之间的距
离，他们无法想象星系之间难以想象的间距。
　　评论员们经常把我们太阳系称做“外层空间”。这种说法实际上是荒谬的。顾名思义，我们的太阳系是当地的一个行星家族。
它所有的行星都在不同的距离上环绕太阳转动。水星最靠近太阳，平均距离为4500万千米，冥王星离太阳最远，距离太阳大约d亿千米。①地球，还有水星、金星和火星被称做内层行星，而木星、土星、天王星、海王星和冥王星称为外层行星。
　　现在，说起上亿千米令人咋舌。这种距离对我们今日而言确实相当惊人。其实，我们太阳系的大小与星际旅行的距离相比实在是微不足道。让我们作个比拟。设想一个气泡，比方说，直径3~ 4厘米。再想象这个气泡是一群微小生物的家，它们就生长死亡在这个气泡里。现在假想这个气泡随溪水流人河流再汇人大海，最后落在太平洋当中。这就好比我们太阳系的大小（气泡）在我们这个星系——银河系（整个太平洋）里的情况。现在再来想象那些小得难以置信的生物（它们的整个太阳系就在气泡里面），正试图抵达大洋里某个地方的另一个气泡，比方说，距离它5千米以外。这就相当于我们旅行到距离最近的恒星那儿去，它距离我们地球大约4光年。
　　这个类比旨在说明恒星之间的距离要比行星之间的距离大得多。星系之间，进而是星系家族（或者星系团）之间的间隔，乃至整个宇宙的规模，按比例而言更是巨大无比。
　　星际旅行（我们极有希望有朝一日能够掌握这种技术）的主要问题在于距离、时间和能源。由于恒星之间的距离大得难以想象，星际旅行所需的时间相应地就很长久，任何可望克服这一限制的系统都需要对我们而言大得切实际的巨额能量。
　　问题始于爱因斯坦的狭义相对论。它发表于1905年，当时爱因斯坦正在位于伯尔尼的瑞士专利局工作。狭义相对论引用了两个早已公认的科学原理，得出了另外一个原理。这个原理被许多科学家和不是科学家的人认为是整个科学世界里最不可思议的创见。
　　这些原理的第一条来自牛顿的研究成果。牛顿在17世纪80年代证明，对任何相对于另一观测者作匀速运动的观测者来说，物理定律相同。因此，如果一辆汽车里的司机和乘客在另一辆车旁行驶（或者相对行驶），两辆车都以均匀的速度前行，那么两辆车里的司机和乘客所见的宇宙运动变化的方式便彼此相同。这看似浅显，却包含了重要的结果。
　　图14 天文学中的“大小顺序”：从我们所在的太阳系到尚未观测到的宇宙极限。
　　第二个事实是在比较近的时间得出的：光在真空中的速度始终保持不变。这个速度用符号“c”来表示，等于每小时10亿千米有余。更为重要的是，它与观测者的速度无关。
　　根据常识，如果飞船A以0．75c的速度朝一个方向运动，飞船B从对面方向飞来，速度也是0．75c，那么它们的相对速度应为1．5c。但实际上却不是这样。根据爱因斯坦的公式，两艘飞船上的人会看见对面的飞船，但速度不是光速的1. 5倍而是略小于1c（确切地说应为0．96c）。
　　这一令人吃惊的结果是：如果c是常数，那么时间和空间必须是相对的。换言之，如果飞船A和飞船B上的乘客看见光以恒速从对面传来，不管他们自己的飞船速度快慢如何，他们必须用不同的方法来测量时间——因此，当他们飞行速度加快时，时间减缓了。此外，由于距离、时间和速度全是互相关联的，所以如果时间减慢，那么距离的特性对飞行速度不同的观测者来说不可能相同。换言之，在此情况下，如果我们改变时间，那么按照逻辑推理，测量结果也必然会改变。旅行速度越快，距离就变得越短——1米的长度将根据观测者的速度而变化。观测者运动的速度越快，距离就越短。最后，观测者运动的速度越快，他的质量就变得越大。
　　所有这些的最终结果是：如果观测者能够以光速旅行，他们就会经历三件事——时间变慢到停滞，他们缩小到没有了，而他们的质量却变得无穷大！
　　这决不是疯狂的理论或者没有丝毫根据的伪妄之说。爱因斯坦的狭义相对论自1905年以来，已经被成千上万次实验所证实。你也许会问，为什么以前没有人想到这个呢？为什么牛顿没有认识到爱因斯坦推论出来的原理呢？也许，更重要的是，当我们在高速路上行进时，爷爷怎么没有突然变得像大象那么重，当人们站在路旁或以不同的速度运动时，大家的手表怎么始终显示同样的时间呢？
　　这些问题的答案在于它们与速度的大小有关。我们之所以在日常生活中没有注意到这种现象，是因为运动的速度还不够快。如果牛顿想到以接近光速的速度旅行的话，他也许在17世纪就推论出相对论了。但是，当时连光速的大小也不知道，所以我认为牛顿是可以原谅的。
　　最近在一艘飞船上进行的一项实验说明了狭义相对论的结果，显示当速度较慢时这种效应多么微小。即使以每秒钟5英里（约8千米）这样不算很慢的速度在轨道上旅行，飞船上钟摆的节律也仅比地球上的钟慢不到千万分之一秒。
　　我们目前能够达到最接近光速的速度，不是用像宇宙飞船这样庞大的物体得到的，而是用单个基本粒子获得的。在日内瓦附近的欧洲核子研究中心和芝加哥的费米实验室的巨大粒子加速器里，将亚原子粒子加速到接近光速，结果发现它们的质量增加恰如爱因斯坦的计算推测的那么大。
　　所以，爱因斯坦的这条定律，即没有任何物体能以光速旅行乃是无可辩驳的法则——它是我们宇宙中的活生生的事实。因此，我们有朝一日有望飞越星际距离的方法，要么是以与爱因斯坦的理论不相冲突的速度旅行，要么发明某种绕过相对论而又不破坏其法则的巧妙旅行方法——人类在过去已证明自己擅长于此。
　　首先，我们考虑一下我们有朝一日能够以亚光速在恒星之间旅行。
　　在一个世纪的大部分时间里，这种可能性一直是科幻小说的主题之一。最近几十年来，越来越多的科学家在考虑这种可能性。对于大多数航天工程师和空间科学家来说，这是我们或宇宙中可能存在的任何其他文明能够跨越星际距离的唯一切实可行的方法。
　　所有常规的空间推进系统（这里我指的是不利用空间本身的某些奇异特性——诸如卷曲或蛀洞——的发动机），必须符合牛顿的第三运动定律。这条定律是：“所有的作用力都存在一个大小相等、方向相反的反作用力。”在这方面，飞船与喷气式飞机或气垫船没什么两样。喷气机尾部喷射燃气，推动飞机往前进——原理很简单。对星际探索者来说，困难不在于这一系统本身，而是一个量值问题。要在一个人的有生之年抵达最近的恒星，飞船必须由一个强大的装置提供必要的加速度。
　　迄今为止，我们研究出来的空间交通工具全都采用化学推进——把燃料混合在一起反应产生能量，喷射注入发动机一端的很小的小孔，推动飞船向前进。这与喷气机的推进原理大同小异。
　　我们制造的空间交通工具的最大能量需求是逃离地球引力所需的能量——要达到所谓的逃逸速度（从地球逃逸的速度大约为11千米／秒）。这是“土星5号”火箭运送有效负载进人地球轨道，顺利实现抵达月球的第一步所需的能量，或者说是将航天飞
机或“阿利亚娜号”火箭以及它们的有效负载送人轨道所需要的能量。一旦进人太空，那里几乎呈真空状态，引力也弱得多，事情就好办多了，例如飞往月球的阿波罗飞船一旦进人轨道，就只需要相对较小的发动机和推进器从它们的排气口排出热气，调节航线就行了。不然的话，飞船将完全任凭地球大气层外的引力摆布。
　　这种形式的推进代表我们今天的水平。一些无人驾驶的飞船利用太阳能或小型核反应器产生能量发动飞船上的机器，但化学能目前仍然是推进系统的主要能源形式。尽管如此，下一步更精湛的技术水平——很可能就在不远的将来——将是某种形式的人工操纵的裂变动力装置宇宙飞船发动机。
　　核裂变是地面核反应堆和核潜艇的动力源，是最早的原子弹爆炸释放巨大能量的罪魁祸首。当大量不稳定的原子核衰变时，我们就说它们经历了核裂变，结果是释放出能量。这一能量的大小取决于发生裂变的材料的质量大小。这可以用堪称历史上最著名的公式计算出来（也是爱因斯坦导出的）：E＝mc2，其中m等于物质的质量，而c为光速。
　　核裂变是我们今天掌握的、能够控制的最强大的能源。它在生产供家庭、办公室和工厂用电的能源中所占的百分比日益增加。虽然它有一定的危险性，特别是其废料（主要是钚239，它的半衰期为 24 000年）。②尽管发生灾难事件的风险始终伴随着核裂变，它却是一种非常适用的有潜力的能源。由于核裂变永远无法满足在恒星之间实际旅行所需的巨大能量，因此在关于空间飞行能源需求的探讨中，核裂变只能在其起步阶段——行星之间旅行时起重要作用。
　　让我们回到气泡的比拟上来。核裂变可以帮助生活在气泡中的微小生物抵达气泡里面的任何地方，但是，如果它们想要越过海洋抵达另一个气泡，核裂变的价值就很有限了。如果它们漂浮在什么地方（比方说斐济附近），却要抵达美国，那么核裂变就彻底地无济于事了。
　　即使在我们太阳系以内旅行，采用核裂变也决不是一蹴而就的事。发动飞船所需的燃料量非常之大，使飞船几乎没有可载人或装货的地方。此外，一旦发生事故，就像前苏联的切尔诺贝利核电站（1986年8月6日出事爆炸，后果严重）事件那样，核能的潜在致命射线更增加了空间旅行的危险。不妨想象一下，运气不佳的航天飞机“挑战者号”把核原料运到轨道上，作为一架正在建造的飞往火星的大飞船的能源。尽管可以研究出比较安全地运输到轨道的技术，但多数人肯定会对这种计划感到不舒服。
　　一种更加强大的核能形式来自所谓的核聚变过程。早在1989年，两位科学家，弗莱施曼（Martin Fleischamnn）和庞斯（Stanley Pons）宣布他们发明了一种称作“冷聚变”的技术。它只需一对电极和一些装在罐里的普通化学试剂就行了。消息传来，人们为之兴奋不已。不幸的是，他们的实验证明是不可重复的，人们的注意力再度回到研究核聚变的常规努力上来。
　　聚变机制是太阳或任何恒星的动力源。在实验室里，聚变过程把像氘和氚（它们是氢的重同位素）这种小的原子核聚合在一起，产生巨额的能量。③
　　在几乎长达50年的时间里，科学家一直致力于研究核聚变——至今只取得了很有限的成功。核聚变有许多工作要做。它是一种相对说来比较洁净的能源，因为它不使用像铀238这样危险的放射性元素。铀238在现代快中子增殖反应堆里转变成钚239，它具有产生远比核裂变的能量大得多的潜力。这些是该系统的优点，不利之处是如何控制和效率的问题。
　　要产生核聚变，温度必须达到1000万摄氏度左右（相当于太阳核心的温度），这样才能迫使带正电荷的原子核克服它们之间的静电排斥力。这种聚变物质以过热等离子体的形式存在。它无法保存在任何形式的物理容器里。此外，迄今引起聚变所需要的能量比由此获得的能量还要远远大得多，这就意味着目前它的效率是负的。
　　尽管有这一条公认的严重缺点，核物理学家还是希望能在不远的将来解决这个问题。核聚变被视作最有希望解决日渐严峻的地球资源危机的方法。可惜，即便是这一能源对于从地球出发的恒星际旅行者来说用途也很有限。即使要达到光速的某个很小的百分比，所需的聚变材料数量也大得惊人，根本无法实现。
　　据计算，要使一艘飞船加速到光速的5％所需的燃料几乎是其质量的8倍。这还只是加速一次。如果飞船要停靠在目的地，它将需要使用更多的燃料——整个质量再增大4倍。如果我们假设往外飞行使用了一半燃料（质量为飞船生活舱和货舱质量的4倍），另外还需要4倍于飞船质量的燃料。那么一次起飞和停泊就需要[8×4×飞船主体质量（不包括燃料）]——或者说生活舱加货舱质量32倍的燃料。
　　图15 使用核裂变和核聚变的飞船尺度大小比较。
　　绕过这个问题的一种可能的方法是采用聚变冲压式喷气发动机。虽然我们把太空视为完全真空的，但实际上它含有氢原子，它们稀疏地分布在恒星和行星之间。因此从理论上说，可以建造一艘宇宙飞船，其一端附有很大的扇斗，收集氢原子作为燃料。
　　乍一看这个设计似乎根本不切实际。因为氢的分布非常稀薄——太空中的物质太少，不能产生足够的动力。但是，假如飞船运动得非常快，它就会像人在小雨中奔跑那样，淋得湿透，因为他们一面奔跑一边迎着雨滴。或者说，像大海鲸一样一边游泳一边吞食浮游生物。这样的交通工具看上去很笨拙，却能够为自己提供动力，并以对行星际旅行来说相当可观的速度飞行。
　　因此，核聚变被视为我们有朝一日在太阳系的行星之间定期旅行时最有可能采取的方法——假如控制和能源效率的
　　           图16 聚变冲压式喷气发动机。
　　问题能够解决的话。它是一种适合在行星之间旅行时（要求速度在每小时几十万千米）使用的燃料，使我们能够在几星期内到达火星。但是，正如我们前面所述，行星之间的距离（在气泡里旅行）与恒星之间的距离（在大海中旅行）是不可同日而语的。利用聚变动力达到的速度，比方说，250 000千米／小时，我们可以在2年左右的时间里到达我们太阳系的外缘。而要到离我们最近的恒星则需要1000代人的时间才能完成单程旅行。即使这一相对说来很平常的速度要维持这么长的时间，单是燃料需求就使它绝无可能了。
　　除了比较常规的关于使用原子能的想法——核裂变和核聚变都算在内，在近几十年里还有过几次试图发明不同寻常的系统，以利用核技术（归根结底，核技术是我们掌握的最先进的能源）来产生高速度的尝试。其中之一是想利用核爆炸的能量来推动飞船向前进。
　　有人设计一种从理论上考虑的称做“奥利安”（Orion）的飞船，它利用一组热核弹头，分别以每3秒钟一次的频率从飞船的后面推动。爆炸将产生一种热离子，它冲击所谓的“推进板”，推动飞船向前进。虽然这种方案还是在我们太阳系的范围内进行核爆炸（假设确有办法使这种装置非常安全的话），估计这一系统的效果最多可望达到光速的3％（2500万千米／小时）。要获得这一速度，几乎需要300000枚一吨级的炸弹，这就使它几乎完全不切实际了。
　　这些尝试中比较有希望的，可能是利用所谓反物质的奇特材料。
　　宇宙中所有的物质都是由原子组成的。这些原子又由被称作亚原子粒子的物质——中子和质子构成，它们全都存在于原子核中，而电子则包围着原子核。这在20世纪初就已广为人知。这应归功于诸如卢瑟福（Ernest Rutherfold）、查德威克（James Chadwich）、普朗克（Max Plank）和其他先驱者的研究。20世纪另外一位有影响的富有创新精神的物理学家狄拉克（Paul Dirac），在1929年预言所有已知的亚原子粒子都有特性相反的对应物。④它们被称为反粒子。
　　电子带负电荷，反电子（或正电子）具有相同的质量但是带正电荷。一个反质子是带负电的。像质子一样，它存在于可被设想为反原子的原子核里。但是对未来星际发动机工程师和设计师来说，最重要的是当物质和反物质互相接触时，它们立即互相湮灭同时产生能量。
　　在狄拉克时代，反物质只不过是一个理论概念，是他把量子力学、电磁学和相对论的数学公式组合在一起时突然冒出来的。因为它与物质一接触立即就湮灭了，所以在我们的宇宙中没有发现自然状态的反物质；也一直无法通过实验来捕获它，直到最近才有突破。今天，我们可以在粒子加速器里制造小批量的反物质了。
　　要制造一个反质子，要把“正常的”质子送人粒子加速器环里旋转。在加速器里，它们在强磁场中被加速，直到速度达到光速的50％。然后，让它们与金属原子核相碰撞。这一过程产生粒子和反粒子对（以及X射线和各种其他形式的能量）。然后，在反质子和质子互相作用并彼此湮灭之前，将反质子与质子分离开来。
　　然而，如此难于驾驭的稀有物质，怎么样才能用作推进剂呢？显然，要利用这种资源，我们必须要能控制粒子和反粒子的互相湮灭，并且利用这一过程产生的能量作为飞船的能源。实际上，这样一个系统的简单装备早已在设计之中。其想法是将微量反物质射人一个注满氢的中空的钨砖块里。粒子立即湮灭，释放的能量使钨块加热。然后冷氢被挤压至该装置的中心，在那里被迅速地加热到3000K，从发动机喷射出去，推动飞船前进。
　　        图 17 反物质驱动装置。
　　反物质驱动的最大优点是只需很少的燃料即可产生有效的加速度。最大的欠缺在于生产足够使用的反物质所遇到的困难。目前在全球的粒子加速器里用以产生反物质的能量只有十万分之六以获得粒子而告终。所以，它的制造效率低得可怜，它目前的市场价值约为每一克 10 000 000 000 000 000美元（每克1亿亿美元）。
　　要利用反粒子，我们还会遇到防护容器的问题。就像核聚变产生的超热等离子体一样，必须发明特殊的磁防护容器系统防止反物质在使用之前就与物质发生相互反应。
　　这些困难都不足以阻止高级的文明——我们未来的文明，或银河系内外的其他高级文明使用反物质。我们只要回顾一下我们自己的技术发展就会明白没有什么技术问题是不可逾越的。第一次世界大战后不久，卢瑟福发现某些原子的核可以通过轰击而分解。在稍多于四分之一个世纪的时间里，这项研究成果导致广岛和长崎的原子弹爆炸。再想一想牛顿时代，自然哲学家们要想象控制“土星Ⅴ号”火箭的威力，或者设计一架喷气式发动机有多困难就行了。
　　就目前的技术水平而言，反物质实在太昂贵，无法生产。但是，这些技术问题在未来二三十年里肯定可以解决。如果我们视野开阔些——相对于文明延续的时间以及高级文明在其他星球上可能经历的年代而言，二三十年的时间实在算不了什么。回顾人类千年来的历史，从第一颗原子弹到掌握反物质发动机之间只不过是弹指一瞬间。对其他文明来说，情况可能也一样。
　　选择反物质推进系统为行星际旅行提供了希望。然而，即使我们充分认识到这种技术的潜能，我们仍然不能绕过宇宙的自然法则，仍将受到光速的限制，停留在亚光速上。这就意味着星际旅行者要么接受以接近光速的速度旅行（对访问许多星球和在那儿实行殖民的目的来说这一速度还是很慢的），要么以更慢的速度，因而花费更长的时间到达太阳系以外的地方。
　　我们不妨想象一下，到一个距离地球100光年、我们认为可能有生命存在的恒星系统去旅行，旅行速度为 0．95c（这就是说，光速的95％）。单程旅行需要105年才能完成。幸亏根据狭义相对论的奇特效应，旅行只是对于那些在地球上的人来说是105年。因为种种原因，我们旅行的速度越快相对时间就流逝得越慢，对飞船上的人来说，这105年将只是31年多一点而已。
　　不用说，时间还是太长，行不通。即使我们能够研制出一个有效的生命暂停系统，让飞船上的人睡眠，明显地减缓他们的新陈代谢，鉴于许多感情的、实际的、道德的和商业的原因，来回62年的航程（再加上在目的地停留的时间）也是不会受欢迎的。就像研制反物质驱动装置带来的问题一样，休眠和生命暂停等技术方面的困难最终必将被克服，但具体运用却障碍重重。
　　派去做这种长途旅行的人返回地球时可能发现整个政治结构已经彻底改变。出资赞助旅行和研制支撑技术的组织和机构已不复存在。飞船上归来的人几乎可以肯定他们的亲人早已故世（因为地球上已经过了 2×105年——两个多世纪，而他们只过了62年），他们曾经熟悉的一切几乎全都变得难以辨认。即使只有30年（上述旅行的一半时间），发生的变化也会超出人们最初的想象。试想英国1966年最后赢得世界杯冠军时和现在之间的差别吧。当时，甲壳虫乐队身穿画着地图的衣衫和超短裙，流行蓄长发，这些在现在，其实算不了什么；毕竟，我们大多数人至少是能够认同这些的。流行有重复自己的习性。比较重要的是社会态度的变化，机构的性质，以及政府的作用和性质的变化。然而，比这些影响更大的是两个时代之间技术上的差异。1966年离开地球的旅行者返回地球时，他们所使用的设备即使以我们今天的眼光来看也已陈旧不堪。请记住，这儿所举的例子是在20世纪后半叶一个相对而言比较短的时间范围内。技术正以几何级数式的速度发展。随着它的发展，许多曾经一度被视作神圣的社会传统和个人态度也随之迅速改变。如果这种几何级数式的变化继续下去，在未来几个世纪里，30年的差异将会变得更加明显。
　　除此以外，还有领导结构和经费问题。任何历时超出（比方说）10年的旅行都很容易产生问题，因为机构和领导的改变，政府的起落，和重心的转移等，这些使长时期的航天飞行几乎没有可能进行。更何况，任何努力都需要在一个合理的时间范围内见到对投资者的回报，当然是在投资者的有生之年。由于长期旅行不能满足这个条件，它必须依靠慈善事业，所以问题必然会产生。
　　亚光速旅行的唯一可能的其他选择——“太空方舟”长期以来一直是科幻小说的主题。太空方舟的想法是建造一艘硕大的宇宙飞船，在可能持续几百年甚至几千年的整个飞行期间，旅行者可以一代又一代地在里面生活。这必须是一艘硕大的宇宙飞船，它必须能够在几千年的时间里，维持人数众多的机组人员和乘客的生活需求。速度倒不需要特别快。如果飞行设计为5000年，距离250光年，速度可以定在5％的光速（略大于4000万千米／小时）。当然，建造这样一艘能够维持这么多人的宇宙飞船，用我们今天的技术是无法完成的。其实，我们无须去考虑这些困难，因为在设计者动笔之前，需要考虑克服的障碍实在太多了。

　　首先，还是时间长短的问题。世界联合政府（因为一国政府
要作此努力简直难以想象）愿意出资进行这种飞行的唯一理由，
是为了避免全球性的灾难。换句话说，它将真的是《圣经》里所
说的那种方舟，由全球性的大灾难触发建造，且被认为是人类唯
一逃避灭顶之灾的方法。世界上的人只有一小部分能够乘上飞船
飞向那茫茫宇宙。
　　这个想法听起来非常激动人心，很浪漫，除了技术上的困难难以想象之外，究竟还有什么不好呢？飞船上的人如何在物质上和心理上自己维持下去呢？
　　我们必须假设，有能力建造一艘可容纳几千名旅行者的飞船的任何文明早就克服了技术上的障碍——自我维系的方法，食物的生长，水和食物循环使用的方法。⑤但是在某种意义上来说，心理上的考虑可能比技术上的问题更加困难重重。方舟上前几代人没有希望看见一个新世界，他们不停地飞行，只知道他们遥远的子孙后代有可能到达一颗遥远的行星。然而，我们只需看一下人类在地球上罪恶地忽视环境保护，对子孙后代的生活质量和健康漠不关心，就会明白这一动机是很难维持长久的。
　　比心理问题更严重的是，反对采用方舟（除非是世界毁灭这最后一种情况）的最有说服力的论据是“速度指数曲线”的想法。
　　这是一张简单的图，它说明我们这个文明旅行技术的发展随着时间的推移而按指数规律变得越来越快。在人类社会进步的最初10万年里，我们可以达到的最快速度大约为15千米/小时——狩猎者奔跑的速度。大约4000年前，随着马的驯化，这个速度翻了一倍多。到了19世纪末，由于火车和汽车的发明，速度又翻了一倍。在接下来的50年里，飞机的发明使速度增加了3~4倍。喷气飞机的问世又增加了几倍。最后，在过去40年里，宇宙飞船的建造使人类旅行的最大速度再次加快4倍（大约可达40000千米/时）。这个变化可以画一张指数函数曲线图，如果曲线继续下去，可以看见到2140年人类的速度可以达到光速的5％，而到22世纪末可以达到光速的10％。
　　虽然这听上去像是好消息，可对方舟里的人来说，它彻底摧毁了他们存在的理由，因为早在他们抵达目的地之前，他们几乎肯定会被他们离开时留在地球上的那些人的后代超过。后来的这些人将乘坐最新设计的宇宙飞船旅行，以比他们快许多倍的速度，从他们旁边掠过。
　　方舟想法的另一种形式是长期殖民。物理学家蒂普勒也曾借助于这种想法：我们有朝一日能够通过“行星跳”的方式殖民银河系。他这种想法的依据是南太平洋的岛民利用“岛屿跳”的办法散布到太平洋的各个小岛，然后再巩固下来。采用这种模式，
他认为有两个时间因素要考虑。其一是星际旅行所需的时间（t1），其二是建立一个殖民地和准备下一次跳跃所需的时间（t2）。旅行所需的时间，保守些的估计是在1000~10 000年的范围内。殖民化和巩固的合理时间大约要延续100代人。
　　利用这个系统，即使旅行速度比较适中（毕竟，他把星际旅行的时间安排在 1000~10 000年的范围里），由于速度按指数规律增长，人类将在短得惊人的时间里在整个银河系殖民。第一批人经过长期旅行从地球到达行星A。这批登陆者将安营扎寨，经过约100代人的时间，他们将会积累足够的资源发射两艘新的飞船。这次是在行星B和行星C上着陆，如此周而复始。请记住旅行者的技术将不断改进，因为知识没有理由失传，很可能旅行时间（以及巩固阶段）将随着技术的进步而显著地缩短。这将使银河系的殖民化更加迅速。
　　即使我们假设每一步所需的时间是一个常数，旅行时间和巩固时间合在一起的平均值为 10 000年（t1＋t2＝10 000）；假设在一个平均大小的星系里有10亿颗合适的行星,那么所有这些行星将可以在不到100万年的时间里抵达并被殖民（见第十章）。
　　有一种很清醒的想法，认为地球也可能曾经是殖民地，不知因为什么缘故，殖民进展不是很成功。殖民化的“波”往前推进，把我们留在后面（见第九章）。如果情况真是这样，那么这种殖民化的过程可能意味着我们银河系中所有的人类生命都来自一个母行星——人类的发源地。人类可能在一颗行星上形成，在那儿比其他的星球上更早开始进化。抑或，这种殖民过程将在未来由我们自己来完成，地球将是人类的老家，也许是独一无二的家，在未来的几千年里，我们将遍布整个银河系甚至于更加遥远的星系。⑥
　　综观这里提供的各种实际的星际旅行方法，前景似乎十分平淡。当然，假设我们能够生存下来，那么人类将会在1~2个世纪的时间里使整个太阳系成为我们的家。在我们的孙子一代，我们应当能够享受到月球上去的周末旅行，到火星上去度假。开采小行星的矿藏将在并不遥远的将来为我们提供实际的矿产资源，即使太阳系的更遥远的地方，边远的行星——天王星、海王星和冥王星有朝一日也将被彻底地探测。在未来1000年的时间里，几乎可以肯定人类将生活在太阳系的每一颗行星上。这件事本身十分激动人心，但是对于寻找外星生命，尤其是智慧生命，并与他们沟通却没有提供什么希望。要寻找外星生命，我们必须冒险到那些星球上去，必须以比我们今天能够想象的更快的速度到达那里。到那些星球的旅行时间应该至多是几个月时间而不是在几千年里完成。从事星际旅行研究的理论家认为（即使最前瞻的理论家也不例外），只有两种方法可能达到这一点。
　　这些想法都试图改写物理法则（而根据定义，它们是不可违背的）。它们都属于新兴的、或者说边缘物理学的范畴，而且纯粹是理论上的；这两种想法不论从哪一方面来说在可预见的将来都是不切实际的。尽管如此，这些概念也许蕴含着希望的种子，有朝一日，我们遥远的后代将能够利用这些方法轻松地穿越上千万光年，就像我们今天横跨大西洋一样。
　　第一个设想是一种称作“蛀洞”的理论结构可能是通向群星的途径。蛀洞的想法是从早已被公认并被反复验证的现已被视为传统物理学的理论——爱因斯坦的广义相对论推论出来的。但是，要想勾画一幅图画来说明蛀洞如何存在，并且如何把它作为一种可能的星际旅行手段，则要求将广义相对论扩展到极限（有人说超出了极限）。
　　长期以来，科学家认为当一颗恒星燃料耗尽时，便开始衰亡，衰亡的方式取决于它的质量大小。如果它的质量是我们太阳质量的3倍左右或者更大，那么它开始收缩，产生冲击波，结果引起巨大的爆发——自从大爆炸以来最剧烈的爆发。这就称为超新星。即使这时，因为这颗恒星开始收缩时十分巨大，所以超新星核心仍剩有某些残存物质。它开始坍缩，迫使物质变得更加稠密，以至于将亚原子粒子维持在一起的那些强大的力占了压倒优势，这颗恒星变成了一大锅沸腾的基本物质和能量。这就是黑洞。其所以这么称呼，是因为它的质量非常大，密度非常高，甚至连光都无法逃离它的引力场。
　　爱因斯坦的广义相对论于1916年发表。它是比较局限的狭义相对论的推广。狭义相对论只考虑了以恒速运动的观察者。但是，在这一理论发表后，爱因斯坦开始研究物体不断加速时的情况。他设想一架处于自由落体状态下的电梯，一束光线进人墙上的一个小孔。电梯里的人觉得光沿直线行进。但是，对于电梯外面的观测者来说，光却是沿曲线行进的。爱因斯坦指出这一弯曲是由于电梯正在加速引起的。他接着说，由于引力是一种形式的加速，光会因此而弯曲。
　　在爱因斯坦之前，物理学家以三维的眼光看待宇宙，时间被视为一个额外的量。在广义相对论里，时间是一维，就像长度、宽度或高度一样，现代的观点认为宇宙实际上存在于所谓的“四维时空”中。
　　我们能使四维宇宙形象化的唯一方法是在三维中表达它。想象一下一张平摊的橡皮垫。现在，在它中间放一个重球——球周围的垫子因此而变形。同样，时空在一个像恒星这样大质量的物体周围扭曲。让一颗小石子在靠近重球的橡皮垫上滚动。它沿着一条曲线滚动，恰似恒星附近的光一样。黑洞质量非常之大，它的引力场非常之强，它使空间严重扭曲，以至于在它里面形成了一个“奇点”。在这个点上时空的弯曲变得无限尖锐，以至所有的物理学定律全都不再有效。正如许多科学家[ 包括最先提出蛀洞的两名科学家——加州理工学院的索恩（Kip Thorne）和莫里斯（Michael Morris）]所推理的那样，当两个奇点互相“发现”对方，并且相互连接在一起时就形成了蛀洞。
　　只要设想蛀洞的一端在地球附近（例如，正好在太阳系的边缘），而另一端开口在某一遥远的地方，也许离我们上万光年之遥，就会明白为什么蛀洞对星际旅行者来说很有用了。由于时空弯曲的特性，蛀洞提供了一条捷径，免去了用常规方式从A点（靠近地球）到B点（蛀洞的另一端）之间的旅行。许多光年的一次星际旅行所需要的只是先做一次短途旅行到蛀洞口（这种旅行利用原子聚变发生器只需要几星期而利用反物质驱动只需几天时间），而后从蛀洞另一端出去，再做短途旅行即可到达目的地。
　　我说“所需要的只是……”，但事实是要到达蛀洞口——即使它就在我们太阳系的边沿，恰恰就是我们的问题所在。虽然蛀洞的想法免去了穿越成千甚至上万光年的正常空间所需的时间，因而这种想法显而易见极具吸引力，但实际障碍却是巨大的。
　　首先，蛀洞目前仍然纯粹是揣测。它们并非与已知的宇宙法则相悖，但也不能肯定就一定存在。就算它们确实存在，必定也十分罕见。第二个问题是，在利用蛀洞之前，无法知道该蛀洞和宇宙的哪个部分连在一起。更何况，即使它能为我们所用，它也只能提供非常有限的服务，连接起点到一个固定的目的地。这就有点像连接伦敦和某个神秘地点的公路，一路上没有岔道也没有拐弯。
　　即使我们忽略不计这一弊端，我们也还必须考虑这种联接的性质，从我们对于黑洞的了解来看，“天然”蛀洞实际上提供的是一条变幻莫测的通道。黑洞里面可能是宇宙中条件最险恶最不适宜居住的地方。那儿的引力作用会立即把任何物体分解成某种由基本粒子和能量组成的“汤”——即使能抵御这些力，一旦陷入黑洞的桎梏，就将无法逃逸。因此，利用把宇宙中两个不同地点的黑洞连成蛀洞的想法似乎并不切合实际。唯一的可能途径是宇宙中某处存在着某种可以通过的黑洞，但它们也许很难找到。
　　有可能绕过这一难题的一种方法是关于“白洞”的想法。恰如它的名称，这些理论上的天体与黑洞正好相反。根据理论家们的看法，白洞不吸收物质和能量，而像是完美无缺的发射器，或者说像是“宇宙自喷井”。因此，如果黑洞和白洞相接，它们就可以像一个单程蛀洞，回避从蛀洞“远端”冒出来的逻辑推理问题。不幸的是，关于这一方案的详细数学分析表明，这样的系统将是不稳定的，白洞将很快消亡，飞船无法通过。
　　除了利用天然蛀洞，对热衷于此的人来说，寄于厚望的是人造蛀洞。
　　自从索恩和莫里斯于1987年在《美国物理学杂志》的一篇论文中首次提出蛀洞以来，⑦世界上有成百上千位理论物理学家在研究这一设想，并不断地围绕这些超前的数学结构理论添加新的理念。其中受到该领域研究人员怀疑的一项结论是：为了构造一
个可以工作的蛀洞必须满足一组很严格的条件，其中包括一些很明显的事实，即蛀洞的结构必须符合广义相对论，蛀洞内的“潮汐力”必须保持在最小值。他们还提出了蛀洞必须符合的形状和创造蛀洞所需的物质材料的质量。不幸的是，数学证明为了制造一个人造蛀洞，需要所谓的“特异物质”，它具有“负质量”这一异乎寻常的特性。
　　虽然热衷于蛀洞的人坚持认为这种不可思议的想法可以在物理定律的框架内实现，大多数科学家如今却摒弃了这一想法。如果他们是正确的话，那么看来蛀洞就永远不能制造了——无论文明变得如何先进，因为物理法则是不能违背的。如果他们错了，而蛀洞的支持者是对的话，那就必须找到特异物质，并在建造和使用蛀洞之前大批量地制造这种特异物质。
　　第二种可能的方法是伸展或扭曲物理法则，这可能比人造蛀洞的想法更加不着边际。这就是卷曲驱动的想法，或者说“超空间”旅行。就像方舟的想法一样，这种假想的星际旅行方法俘获了科幻作家和爱好者的想象，它是电视连续剧《星际迷航》的重要想法之一。
　　卷曲驱动曾被形象化为这样一种装置——它使航天飞机能够避开必须以亚光速旅行的规定，免去必须符合物理定律的麻烦。即使这样，它仍戏剧性地伸展了某些传统的物理概念。
　　也许能更确切地描绘卷曲的另一个名称是“冲浪”。这是因为它建立在巧妙地操纵时空本身的基础上，从而使太空车在某种“波浪”上运动。宇宙飞船应该能够改变时空：位于飞船后面的时空膨胀，而飞船前面的时空则收缩。这就意味着即使飞船本身的运动比较慢，出发点也会被往后“推出”巨大的距离，而目的地则被向前“拉近”了。
　　这听上去十分荒唐，可它在广义相对论法则的范围内又是可能的。困难不在于理论上不可能，而在于在可预见的将来实际上行不通，因为要做到这一点需要的能量超出了人们的想象。
　　对太阳的观测表明它的质量使时空弯曲，它使光线正好偏折1／1000度。对于想要利用时空扩张和收缩的宇宙飞船来说，时空扭曲的程度必须远大于此。在某些方面来说，飞船就有点像一个黑洞。以此为依据计算所需要的能量，结果听起来照样令人沮丧。要制造一个典型飞船大小（比方说一个直径为20米的盘状体）的黑洞，我们大约需要将30 000个地球的质量压缩到这个狭窄的空间中去。用能量来表示，这大约相当于太阳一生输出的全部能量。
　　那么我们对推进系统的这番审视得出了什么结论呢？说我们永远也不可能到达别的恒星系统显然是荒谬的——将近两个世纪以前，在史蒂文森的“火箭号”机车首次实验之前，一位著名的物理学家发表了一个严正声明，说人类的身体无法承受每小时30千米以上的速度，火车上的乘客将会粉身碎骨。只要人类的态度不出现戏剧性的逆转，我们天生的发现欲望不泯灭，我们就将继续去面对和克服摆在我们面前的技术难题，无论是地球上的或者是在空间探索领域中的困难。然而，空间研究耗资巨大——尽管它本身魁力无穷，相当多的人对它并不熟悉，他们把它看成是浪费金钱，而没有认识到我们早已在30多年的空间探索中获益匪浅。基于这些事实，至少在不远的将来，发展将会很缓慢。
　　我们很可能将探索我们太阳系最遥远的幽深之处，但是，正如此处强调的那样，要抵达遥远的恒星则需付出坚持不懈的巨大努力。最终，所有的问题将会被克服。也许最初到其他恒星系统的飞行将是速度很慢的无人驾驶飞船，宛如一头老牛拉着一辆破车在通往目的地的旅途上颠簸，一路上它不断地被比它先进的车辆超过。
　　无论采用哪种方法，人类终有一天会站在环绕另一颗恒星转动的行星上，感受到那颗恒星的热量。不仅如此，总有一天，我们将研究出能够产生以接近光速的速度旅行的宇宙飞船所需的巨大能量的方法，甚至还可能设法绕过爱因斯坦和其他科学家揭示的法则造成的限制。当那一天到来时，我们将开始进行真正的星际旅行。
　　但是，也很可能早在那一天到来之前，来自其他星球的生命将先行抵达地球——也许他们只比我们先走了很微小的一步。说不定他们早已来过……而又悄然离去。
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　　①据最近宣布，与“先驱者号”的通信联系已被切断，因为它传回的信息不值得运转接收器去接收。无人驾驶的卫星“先驱者10号”目前正以每小时28000英里（约45000千米）的速度行进，与太阳的距离为冥王星的2倍。它以此速度到达那儿花了25年时间。从先驱者送回地球的信号以光速旅行到地球需要9个小时。
　　②半衰期指一放射性物质源衰减到其原有质量之半所需的时间。
　　③重同位素指一种原子在其原子核里中子数目比平常多。最普通形式的氢原子核里只有1个质子而没有中子。氢的第一个重同位素氘有1个质子和1个中子。最重的同位素氚有1个质子和2个中子。
　　④当时人们只知道质子和电子。中子直到3年后（1932年）才被发现。
　　⑤对这种想法感兴趣的读者，我推荐他们去读克拉克（Arthur C．Clark）著的科幻小说《与拉玛相会》。
　　⑥对于那些对这个假说感兴趣的人，我推荐另外一本科幻著作，阿西莫夫的《基地》三部曲，若需更加详尽的分析，则请看我本人所著的作者传记--《阿西莫夫：独立特行的一生》。
　　⑦索恩为他的朋友萨根发明了蛀洞的想法。当时，萨根正在写一本小说《接触》，讲述的是人类与外星人通信联络的故事。萨根写信给索恩，请他提出一种科学上貌似真实的方法，外星人可以用这种方法，在一段切实可行的时间内，跨越恒星际距离。
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第九章 外星人的“名片”
　　即使上帝不存在，也有必要创造一个。
——伏尔泰（Voltaire）
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　　请设想一下这个情景：一个硕大的不明飞行物（UFO）盘旋在沙漠上空。激光束从飞船下方射出，把巨大的石板搬到指定的位置上，目瞪口呆的游牧牧民骑在骆驼背上，或躲在离得很远的有利位置上在一旁观看。那一边，似乎--众神正在施展他们难以置信的神力。后来，当飞船离去后，沙漠里留下了三座巨大的金字塔，每一座都堪称地球表面最大的人造物。世世代代以来，迷茫而又惊讶的游牧民在他们的神话和圣书里传颂这些故事。他们把外星人的飞船描绘成众神的喷火使者，把他们的宇航员描绘成乘坐金色战车的大使。
　　根据有些人的说法，大约5000年前，这一情景可能真的在大金字塔所在地吉萨发生过，并且在不同的时代在世界各地都发生过类似的情况，--英格兰的巨石阵，复活节岛上的石雕和秘鲁的马丘比丘古城。①先进的文明为什么建造、或者帮助当地居民建造这些东西？这仍然是超自然现象研究的重大的未解之谜。从认为它们是“宇宙发射器”到认为它们是通向群星的“出人口”，可谓众说纷坛。
　　一些热衷于古代宇航员说法的人甚至走得更远。他们提出人类本身就是外星来访者“播下的种子”。这些外星人在几十万年前来到地球，对进化给予轻轻的一推——就像克拉克所著的《2001：太空奥德赛》一书开始所描述的那样。
　　对许多人来说，在遥远的过去曾有外星文明访问过地球这个问题是不容置疑的——他们认为答案就在许多石头建筑物和遍布世界各地的古代纪念碑上。但这种想法是否又是另一种歪理，或应属于科学幻想的范围呢？
　　维多利亚时代的玄学家和神秘学家，编织了种种伪科学网，试图“解释”外星文化如何与地球人接触，以及宇宙生命社团如何在精神上和科学上远远超过了我们这种希望加人星际旅行者快乐大家庭的生物。神灵会就属于这样一类群体：他们的头目据称能与居住在其他世界的、生存于不同层次上的超级生物的灵魂接触。20世纪初，随着科学的普及，当科学实际上变得远比某些秘教信徒和唯灵论者那种陈旧观念更加激动人心时，人们对神灵会信徒和其他神秘主义者的兴趣便逐渐消退了。人们忽然之间对确凿的事实更加感兴趣——对科幻作者应用诸如相对论、火箭制造和火星上的生命这类新概念展示的令人惊讶的世界更加感兴趣。虽然对普通人来说这些概念大部分都极难理解，但不管怎么说却十分迷人。
　　有一段时间，关于曾有过古代宇航员，或外星访问者到过处于文明幼儿期的地球这类想法没有增添什么新内容。但是在 20世纪70年代初，一位名叫冯·丹尼肯（Erich Von Daniken）的瑞士研究者兼作家在他出版的一系列畅销书中，阐述了他疯狂而又怪异的想法。
　　在他的第一本书《众神之车?》（1969年首版）里，冯·丹尼肯重述了几乎已被遗忘的这一想法：地球上古代伟大的建筑物——吉萨金字塔，巨石阵，印加人和玛雅的寺庙，复活节岛上巨大的雕像和凡此种种——可能是来访的外星人建造的（或者至少是在友善的地外文明的影响之下建造的）。
　　这是一个奇妙而比较友好的想法。它所用的大标题“上帝是宇航员吗？”震撼和冒犯了传统的宗教界；它俘获了那个时代的人的感情——后嘻皮士的压抑和所谓的“宝瓶座时代”的黎明；使人产生了一种希望的感觉，它以某种奇特的方式，安抚了我们集体的自我，使那种感觉不安全的人有一种更加强烈的自我重要感。但是，渐渐地，冯·丹尼肯受到了批评，甚至是那些愿意相信他的人的批评。
　　继《众神之车？》出版后不久，一部名为《新星》的美国电视节目披露了书中所包含的观点。冯·丹尼肯曾经宣称发现了古代陶器碎片，上面的绘画可以解释为不明飞行物，他说它们是古代外星人曾经来访的证据。但是，节目制作人员揭露这些全是粗制滥造的赝品，他们甚至还设法成功地跟踪报道了制造这些陶片的工匠。
　　冯·丹尼肯还宣称玛雅人知道金星年的长度有584天，这个明确的证据足以说明外星人曾经访问过玛雅人，是外星人传授给他们的。其实，金星一年的准确时间为225天。这一事实直到最近才发现，是科学家利用天文学家称为多普勒频移的效应，揭示金星复杂的轨道特性时发现的。
　　冯·丹尼肯在他的书获得成功以后，似乎彻底忘乎所以。他在瑞士投资了一家酒店。因受指控犯有欺诈罪和挪用钱财罪，被判3年徒刑。最近他重又回到写作上来，出版了一本新书《众神的回归》。在书里他重提在70年代销售了几百万册的书中所述的主题。考虑到千年末对所有精神的或神秘的事物的困惑，此举委实是精明狡诈。然而，尽管冯·丹尼肯所述的尽是奇想和欺骗，这些奇谈怪论中是否至少有一丁点儿真理，哪怕是半点真实？
　　首先，让我们来看一下冯·丹尼肯和其他人的观点，毫不奇怪，这些奇谈怪论前后不一致，而且不同的爱好者对地球历史的解说不一样，其中有些比其他人走得更远。
　　最直截了当的理论是大约在公元前3000年一个先进文明的旅行者来到地球，向古代埃及人传授了一些他们的知识。埃及人把这些新知识运用在建造金字塔上。热衷于这种说法的人指出尼罗河流域的工程技术人员在大约 4600）年以前，似乎突然之间学会了如何妥贴地建造金字塔。在距离吉萨大约100英里（约160千米）的阿尔法尤姆，有一座毁坏了的金字塔——梅登金字塔。据说里面有几个墓室采用了雪松做桁条。据称这就是迅速学习的明证。相信的人还强调分布在世界各地的许多所谓原始文化的建筑都惊人地相似，这表明它们师出一门。
　　这种推理中特别重要的是π（圆周率），或者说3．142的运用。根据考古学家考证，这个数字的重要性是阿基米德（Archinmedes，公元前3世纪生活在希腊）发现的。大金字塔的底座周长与其高度之比几乎正好是π的2倍（精度在几英寸之内）。在墨西哥境内特奥蒂瓦坎的太阳金字塔的底座周长和高度之比恰好是π的4倍。π这个数字随机运用两次的概率非常之小。支持外星影响说的人宣称，埃及人和古代墨西哥人曾经与天外来客群体有过接触。那些来访者可能就生活在他们中间，教他们数学、工程学和建筑学。这些就反映在主要金字塔所在地的数学组合上。
　　这里当然要问一个为什么？为什么外星来访者要这么做呢？
　　根据一些热衷于这种说法的人所说，外星来访者的动机纯粹是利己的——他们想要建造一种装置，为他们的目的服务。这种“装置”究竟是什么又有各种各样的解说。有的说金字塔、巨石阵和其他纪念碑的用途各不相同，他们说，金字塔可能是通往其他恒星的“出入口”，或者是供外星人伙伴在星际旅途中用的“路标”。
　　据推测，一个路标或宇宙发射器是外星来访者留下的某种装置，它可以用做飞行的信标，或者发射在地球上收集到的信息。很难确定“出入口”究竟是什么。它可能是任何东西，从外星人控制的用于星际旅行的蛀洞到一个技术上优越的生物用来在太空中传递物质和物体的先进设备。
　　正如我们前一章里所述，利用蛀洞进行星际旅行的想法在最近几年里变得很流行。认为某个先进文明利用安装在大金字塔里的这样一种装备的想法至少激励了一部平庸的电影——《星门》的问世。不幸的是，没有一丝一毫的科学证据支持这一想法。很遗憾，古埃及人留下的关于他们在建造什么和如何建造的记录实在少得可怜。
　　其他稍微严肃一点的猜测有：受过最新教育的埃及人在“众神”离去后，设计和建造了金字塔，这些建筑物是对他们的老师表示敬意的一种形式。另一种稍有变化的说法是——据猜测（或如热衷于此说的人所坚持的那样），古人试图将金字塔按他们观测天空得到的某些恒星的位置来排列，以创作一个巨大的天空“模型”。安排在中间的恒星系统（有人说是猎户座）则是外星来访者的家。
　　还有些从古代宇航员的简单传说变化而来的说法：在埃及金字塔和英格兰的巨石阵建造之前的年代里，外星人曾不时地到地球上来。人类社会接受了来访的一群外星人（或几群外星人）的教育。外星人为什么到地球上来，当然是未解决的首要问题。答案有许多种选择，从外星人的航天飞机坠落，留下陷入困境的占领者，到认为访问计划故意不设定目的的种种想法。另外一种想法是外星人在执行“方舟计划”而羁留在地球上。
　　与外星访问者的中心想法稍有变化的一种理论，是认为在遥远的过去高级生物抵达地球，我们的进化因天外来客的到来而加快，甚至认为人类是他们“播下的种子”。
　　有些人对整个“物竞天择”的进化论思想提出质疑。他们指出，根据某些理论家的说法，我们过去发生巨变（进化）的时间并不充足，这些变化竟使我们在大约5000万年以前从地鼠一样的哺乳类动物进化成智人再到现代人。事实上，一些生物学家对这个问题的争论还很激烈，到现在还不能完全解释清楚，不过，绝大多数头脑清醒的科学家都认为没有必要为了解释进化论中的一个小瑕疵（它几乎肯定用不了多久就会通过正统的方法解释清楚），而匆匆忙忙地得出关于外星影响的肯定结论。
　　想要找到某些不同寻常的人类起源的想法是人类可以理解的弱点，但是它决不会因为想法很美好就会变成事实。我们对于生命在宇宙中演化的方式知之甚少，断言生命的形成很困难而必须依靠“播种”则未免过于匆忙草率。它是一种宗教式的妄说，只不过是创世论神话的变异而已。如果我们接受除了我们的文明之外，还有别的高级文明已经、并将继续在其他星球上进化的想法，那么说那些文明的开始发展可能比我们早得多也是符合逻辑的。但是相信这样一种高级文明在几千万年之前就来到地球、并把我们推上进化成人类之路，却着实是巨大的跳跃（即使是根据这种观点来推理）。
　　那么，古代外星人来访的证据究竟是什么呢？
　　因为所有的物理线索都早已消失，几乎没有任何证据能够支持这种想法。此外，除非人类是某个庞大得难以想象的宇宙计划中的一部分，否则外星智慧生物似乎没有实际的理由要干预地球上自然进化的过程。当然，也可能我们确实是某个庞大计划的一部分。真是这样的话，我们将永远不会知道这一点。既然没有明确的证据证明这种以信仰为基础的理论，那就没有必要再深究下去了。
　　认为古时候在地球上曾经有过先进文明，它们曾经辉煌一时这种想法的支持者们提出，这些社会也许起源于那些羁留在地球上的外星来客。热衷于此的人指出许多神话和传说中都提到在遥远的过去存在过的、已经消失了的先进文明——例如，传说中的大西洲②。据说，它们保留下来的精湛技术比正统考古学家考证到的、最古老文明的确切痕迹要早几万年。可惜，证据仍然不是遗失就是太模糊，无法支持各种各样的解说。
　　假如能够提供任何形式的支持证据，对正宗的历史和史前历史来说，最佳的选择是认为外星访客大约在5000~6000）年以前到达地球，影响了地球上早已存在的文明，然后又消失了。然而，尽管它比充分发挥的外星人“播种人类”的想法稍微平淡些，却仍然无法提供确凿的证据。这种想法的全部证据都是间接的、围绕收集到的古代之谜的解说。最近几年，更有些是以发现进人太阳系的无人驾驶探测器为基础作牵强附会的猜测。
　　持异见的考古学家（我指相信古代宇航员一说的那群调查人员）收集了一组发现，他们宣称可以证明在我们过去的各个时期存在外星人的干预。这可以明确地分为几个大类。
　　首先，是在世界各地不同时代各种文化的古代物品和记载中找到的“证据”。其次是关于古代巨石块用途的解释和关于它们如何建造的理论。第三是人造物体，那些据称可能是外星访客留下的或代表某种超出正统考古学家所接受的古代文化发达程度的人工造物。最后，热衷于此的人说，最近从前往其他行星的探测器传回地球的图片使我们瞥见了更加广阔的宇宙，而这如果解释正确的话，可以为我们提供一个窗口，了解据他们认为是我们“真实”的历史。
　　第一种类型的证据（从古代记载中找到的）提供了最丰富多彩和乍一看似乎令人信服支持古代宇航员理论的材料。这部分是因为文化和时代之间有趣的一致。尽管根据正统考古学研究的结果，它们彼此间没有任何物理上或物质上的联系。我们早已知道古时候，几乎可以肯定至少有两个民族知道π的数值，我们也知道他们是如何运用。的。这两个民族生活在不同的时代，而且据了解也没有任何接触。这些考古学家可以提供许多极容易引人遐想的古代著作，它们同样也有相似的一致性。其中有许多提出了大量关于他们起源的问题。我们以古代印度的教科书《摩河婆罗多》③为例。书中有几处描述了所谓的“伏曼纳斯”（Virmanas），这个字的意思是“飞行机器”。在书中，伏曼纳斯有时被描述成军事上用的飞行车辆，常常是由印度诸神驾驭。其中有一种叫做“阿格尼亚”（Agneya）的武器，它出现在一段特别精彩的段落里。具体是这样描写的：　　一支闪光的火箭喷吐着无烟的火升入空中。突然间，一道浓雾包围了军队。罗盘上所有的方位点顿时一片漆黑。邪风大作。云朵耸立着向天空升腾，血像雨似地洒落下来。所有的元素似乎一片混饨。太阳仿佛在旋转。世界被那武器的热量烤焦，似乎在发高烧。大象在那武器的能量灼烤下，惊恐地乱窜，想要寻找躲避这种恐怖力量的地方。河水在沸腾，水里的生物仿佛都要烧焦了。
　　乍一看，这好像在描述核武器，热衷于此的人因此得出结论说这些伏曼纳斯必定来自地球以外。“云朵耸立着向天空升腾”这类描述严然是一幅蘑菇云的景象，但是它也完全可能是在描写火山爆发或者一场森林大火。
　　感情色彩更加浓郁的是“所有的元素似乎一片混沌”。任何一个稍有科学常识的人都知道在原子弹爆炸时，元素会发生嬗变，但是《摩河婆罗多》的作者对于现代化学知之甚少。对他们而言，物质是由一些“元素”构成的。他们所指的元素类似于希腊人的四种元素——火、土、空气和水。事实上，这一段（以及其他许多古代书本上的描写）完全可以有不同的解释。可能这段记事原本是描写一种自然现象，比方说火山爆发。故事经过一个又一个的作者无数次的重述，掺杂了许多水分进去。
　　下面这一段更精彩。它摘自一份象形文字的译稿。原文是根据大约3500年之前埃及法老图特摩斯三世（ThutmoseⅢ）的一份目击报告。　　时值22年（指图特摩斯三世在位第22年），冬季的第3个月，是日6时，生命院祭司见一火圈从天而降。它没有头。嘴里吐出一股臭气。身体长一竿（约5米），宽一竿，悄无声息。祭司内心感到万分恐惧和迷惑，他们匍伏在地上。他们向法老报告……几日之后，这些东西的数量越来越多。它们的光辉比太阳更明亮，一直伸展到天的四柱。这些火圈布满了整个天空。
　　再一次，古代外星来客说的支持者认为这一段描述了典型的不明飞行物的情况，与20世纪的许多报告没有什么差别，怀疑者则认为这些记载描述的是某种自然现象。可能是球形闪电（一团压在一起的充电粒子，其表现与闪电一样），也许是龙卷风。
　　早期文明遗留下来的另一种记录形式是图画，那些记载了对绘画者个人或社会有重大影响的事物的图画。古代埃及人和南美洲的部落记录了有关他们的神的传说。在被视为支持古代宇航员说的图画证据中，最令人惊讶的是一幅在墨西哥帕伦克（Palenque）的古代玛雅寺庙里发现的画。它画了一个坐着的人，坐的地方看上去与现代的太空舱惊人地相似。画上的人挤在一个狭小的、塞满可以解释为控制面板和操纵杆的空间里。奇妙的机械装置的尾部似乎喷出一道火焰和烟雾，与美国国家航天局的火箭排出的烟雾不无相似之处。
　　这并不是古代留下的可以解释为描绘太空技术的唯一图画。根据一些非正统考古学家的说法，原始人似乎对身穿太空服的人十分着迷。在意大利北部的瓦尔卡莫尼卡穴居岩洞里，发现了一幅图画，上面画的人似乎可以解释为宇航员。他们穿着宽大的衣服，戴着看上去像飞行头盔和面罩的东西。另一种解释是它画的实际上是现在确定为小冰川时期穿戴新奇狩猎服饰的原始人。
　　类似的图画在北美洲古代印第安人住地曾经发现过，在乌兹别克和撒哈拉沙漠里的塔西利也曾发现过。当然，并不是所有这些绘画都可以解释为穿着御寒猎装的部落。但是合理的解释可能是身穿保护服，包括用来抵御沙漠风暴的保护装，甚至是宗教礼仪用的绳索。或者，艺术家画的是他们社会里的要人，可能比实际生活里的人更高大。只有在太空时代我们才可能（并且愿意）把它们解释为穿太空服的外星人。
　　这种说法的一个变种以口述形式从古代文化记载中保留下来。一个惊人的例子来自西非多根部落，他们居然知道一颗叫做天狼B星的恒星之存在——这颗恒星只有借助于一架高倍望远镜才能看见，而且直到1970年才首次拍摄成功。更令人吃惊的是那个部落里的人竟然知道它是现代天文学家所说的双星系统（一颗恒星围绕另一颗恒星转动）中的一员；该双星系统里比较亮的是天狼星。多根部落甚至还知道这颗恒星的轨道周期——大约为50年左右。
　　作家坦普尔（Robert Temple）曾经写过一本书介绍这一发现，书名叫《天狼星之谜》。他深信该部落里的人大约在3000年以前，从古埃及人那儿了解到关于天狼B星的情况。另外一些人甚至提出，这一信息是外星人传授给法老的。然而，天文学家指出这只是巧合而已，他们还指出，恒星系统中双星所占的百分比是很高的，至于轨道周期为50年则是侥幸猜中。
　　对于持异见的考古学家来说，地球上最重要的古代遗迹无疑是吉萨的大金字塔。自从早期的考古学家带着关于屹立在沙漠里的这些宏伟建筑物的故事回到欧洲起，金字塔就不断激起世界各地的超自然调查人员和神秘术士的想象。
　　原先古代世界七大奇迹之一（现今仅剩的一个）——大金字塔确实是极其壮观的建筑。它大约在公元前2500年建成，是世界上最大的金字塔。基座每边长230米，原本高147米。根据透视法，你可以沿基座的一边放人纽约市第五街的4个街区，同时圣保罗大教堂、西敏寺、圣彼得大教堂、巴黎圣母院和约克大教堂全都可以妥贴地放在金字塔里。大金字塔由100见万块以上的石砖砌成，每块重2．5吨。根据拿破仑（Napoleon Bonaparte，他被一致公认为喜欢夸张）说，大金字塔那儿的石块足可以建造一堵10英尺（约3米）高、1英尺（约30厘米）厚的墙环绕整个法国。
　　这些统计数字无疑十分惊人。相信外星来访说的人认为这样宏伟的建筑物不可能由古埃及人在没有某种高级技术帮助下造就。可惜，这决不是事实。正统考古学家构画了一幅图，详尽地描述了成千上万的奴隶如何把石头从船上卸下来，这些船则来自尼罗河下游的采石场。他们在图上标出专门为运输石头而设计修筑的路线，说明埃及的工程师完全具备建造这样伟大的建筑物的数学知识和施工技巧，并说明他们如何利用边长的大小、高度与顶点以及方的底座面积之间的精确的数学关系。爱丁堡大学的沃特金斯（Trevor Watkins）博士曾经说过：“埃及人和其他人没有留下关于金字塔建造工程的理学士论文并不意味着他们没有这类著述。”
　　其他人则比较谨慎。伦敦科学博物馆的赖特（MichaelWright）说：“说外星人帮助建造了古代地球上的奇迹纯属无稽之谈。人有耐心，有毅力，只要用合适的工具，就能够做任何想要做的事情。”[1]
　　有许多理论试图解释金字塔的目的和用途。甚至那些坚定不移地相信外星人来访的人意见也各不相同。然而，凭借我们自己的先进技术，金字塔的某些谜也许在不远的将来就可以解开。
　　1993年，一个以加腾布林克（Rnndolf Gatenbrink）为首的德国研究小组利用专门设计的微型机器人在大金字塔里面拍摄到一条以前未曾发现的长60米的通道。在通道尽头，机器人发现一个20厘米×20厘米、装着金属托架的门。利用装在机器人上的特殊激光设备，加腾布林克可以确定门后有一间秘室。这一发现自然使研究古代外星来访者理论的人激动万分。他们满怀希望，期待门最终被打开以后，将可以发现确凿的文件证据支持他们的想法。加腾布林克是位很稀罕的人物——一位严肃的科学家却又是作家冯·丹尼肯的朋友。很少有人对这项新的研究成果比那个相信外星宇航员的瑞士人更激动了。
　　他说：“大金字塔里新发现的秘密是没有任何人能够否认的。它们将支持我的理论，即外星人曾经到过地球。他们通过人为变异的方式创造了智慧生物，他们将会返回到地球上来。”[2]
　　这里，冯·丹尼肯提出：地球不是智慧生物形成的天然宝地——通过自然选择进化是不够的。因为某种原因，如果生命要进化成为智慧的文明生物，外星人不仅来过，而且必须要到地球上来。这种理论不仅要人们相信外星生命随时巧妙地运用可以进行星际旅行的先进技术，而且人们还必须接受，因为某种缘故地球上的生命必须有一个更先进的文明激励，才能达到目前的物理和社会发展水平。对于许多科学家来说，最后这个概念不符合基本的科学原则。
　　持异见的考古学家为了支持他们的说法，指出一位名叫凯斯（Edgar Cayce）的美国女通灵人预言在世纪末之前，在大金字塔的一间秘室里将会发现重要的记录。可还是老问题，证据不足。它很可能被证明只不过是侥幸猜中（即使真在那儿发现了这类文件）。大多数科学家都理智地把这种超自然的说法看成纯粹偶然的巧合，许多正统考古学家对这些猜测实际上持否定态度，他们认为研究超自然的人是沉迷于幻想的怪人。[3]
　　另一个可以与大金字塔相提并论的古代大石块是巨石阵。在神秘术士和持异见的考古学家中，关于它的构造的奇特理论，与那些用来说明金字塔的构造和用途的理论可谓异曲同工。巨石阵在位于威尔特郡的索尔兹伯里北面8英里（约13千米）处。最早的建筑，在吉萨的大金字塔之前几百年就已开始建造——大约在公元前2800年。与大金字塔不同的是，巨石阵的建造延续了几乎1800年。权威的考古学家认为它的建造可以分成4个时期。第一个阶段始于公元前2800年左右而第四阶段大约于公元前1100年结束。
　　关于原始部落人建造这个场所的用途和建造这样巨大而雄伟的建筑的手段也是众说纷纭。相信古代宇航员说的人再次提出，巨石阵处于沿线状——臆想的“力”线或自然能线——交织的诸多位置之一，这些线在某些关键点（例如巨石阵）上相交。这些线的实际用途，以及为什么认为它们很重要，至今对于研究神秘术的人来说仍然是个谜。对科学家而言，它们不过是虚构的“沙漠中的线条”而已，这些拟想中连接欧洲各地的石头圆圈的纵横交错的线条其实说明不了什么。
　　对于持异见的考古学家来说，巨石阵之重要性的关键在于他们认为这些建筑物绝无可能是公元前3000年左右的原始部落建造的。然而正统考古学家可以清楚地描写它是如何完成的。近年来已发表了几篇学术论著详尽地描绘了古代不列颠人采用的方法和他们利用当时现成的材料的技术。
　　第一阶段建造的建筑十分原始——只不过是建在墓地上的一个粗糙的圆圈。第二阶段（大约在公元前2100年左右），被称做“宽口陶器文化”的人修造了一条通往目的地的土路，现在它称做林荫道。它通往环绕第一阶段的纪念碑的原始石堆。他们还在较早的圆圈里面建了两个巨石圈（巨大的、开凿粗糙的、耸立的石块）。这些石块是从威尔士西南部的普莱斯山脉运来的。
　　巨石阵的内圈安放着巨大的楣石显示了纪念碑的独特风格。它很晚才建成，差不多比最早的粗糙石圈晚1000年。这些称做砂岩的巨石是从相隔将近20英里（约32千米）的马尔伯勒唐斯运来的。它们被凿成石斧的形状堆砌在一起。建造者的技巧在史前欧洲堪称绝无仅有，也许只有埃及石匠的技巧可与之媲美。那种认为巨石阵和金字塔的建造只有在外星人的帮助下才能完成的说法，极大地侮辱了人类努力的精神。
　　除了巨石阵和吉萨的金字塔以外，在地球的另一面还有一个奇迹被持异见的考古学家当作炮弹提出。这就是在秘鲁的纳兹卡平原上发现的标记。
　　从空中看，这些标记看上去可以构成一幅很大的网络图案。大部分标记是直线，与其他形状互相交错连接——有时像是伸展几英里遍及整个平原的鸟或动物图形。据认为，这些标记和巨石阵一样，是在很长一段时期里建成的，很可能是在公元600~1200年之间什么时候建造的。令人惊奇（对考古学家来说有价值）的是，只有从空中才能清晰地看见它们的图案。这些图案直到航空时代初期，现代探险者首次飞越纳兹卡平原时才为世人发现。
　　当这一发现广为人知时，研究超自然现象的人和相信古代宇航员说的人开始猜想，纳兹卡平原上的线条是来访的不明飞行物的着陆地。冯·丹尼肯甚至猜想这些奇形怪状的线条可能是航天飞机或太空车辆的停机坪。[4]
　　正统考古学家认为，这些图案并不比印加古道更加超自然。然而，乍一看，这些图案很难与那些似乎不通往哪儿的“道路”相提并列。传播超自然解释的人认为这种理论比他们自己的理论走得更远。正统考古学家的说法可能是正确的。最近有人指出，如果我们有许多城市被神秘地毁坏的话，1000年以后，我们的公路系统从空中看，就像许多通往不知何处的道路。
　　不论这些线条和图案的目的如何，有一点已经澄清——没有必要借用天外来客来解释这些标记是如何建造的。考古学家雷希（Maria Reiche）已经证明：实际上，地表下面颜色较深的岩石相对而言较易暴露。1992年，皇家古代纪念碑委员会的考古学家布朗纳（David Browne）指出，刻在纳卡兹平原岩石上的线条由10 000人花10年的时间即可完成。此外，因为这些线条据说是在几个世纪的时间里完成的，这样需要的工人就更少了，也许一次不超过1000人。他关于这些线条和图案的解释是，它们可能被认作“灵路”——宗教仪式用的通往苍天的道路。这与正统考古学解说相吻合，正统考古学证明，古代人为了建造宗教象征和祭天场所心甘情愿地付出了巨大的努力。
　　如果这种解释正确的话，那么，金字塔、巨石阵和纳兹卡平原的线条可以被看作与西敏寺和罗马的圣彼得大教堂一样——为表达对上帝或神的忠诚而不惜代价，不遗余力。
　　除了那些历经时间沧桑和人类社会变迁的宏伟建筑物，还有许多比较小的人造物品同样可以说明一个文明的特性，揭示当时的技术水平和社会关注的事物。
　　对持异见的考古学家来说，他们的圣物——支持他们理论的证据，应该是像一具镶着假牙的5000年前的头盖骨那样的东西，或者是一架经碳14年代测定法确定为公元前4000前3000年的冲锋枪。令人沮丧的是，那种性质的证据迄今没有发现。不过，公正地说，即使真的曾经有几百名掌握先进技术的外星访客到过地球，这类非地球的事物经过这成千上万年以后也会变得模糊不清。不过，相信外星人曾经造访我们的人还是可以指出一条可以说迄今为止发现的最有价值的证据。
　　1936年，在伊拉克工作的考古学家发现了现在称做“巴格达电池”的东西——一种具备一个完好的工作电池的所有部件（除了电池里的酸性物质）的装置。然而，这不是本地商店里丢弃的电池，据估计已有2000年之久。研究人员把它复制了一个。利用果汁作电池的酸溶液，它产生半伏电压。虽然这不可能发很多电，持异见的考古学家却因此提出溶液可能强烈得多，或者这一系统采用现代电解技术来涂覆物体。无论哪种方式，这一发现都表明2000年前已经有了高度精湛的技术。这当然可能是人类创造的技术，可奇怪的是好像没有其他相关的发现。人们指望曾有某个社会研究出这种电池，并以某种方式应用它，而且在一段时期里开发出相关的技术。
　　然而，有许多种反对意见。首先，在这么长时间以后，一个民族创造的其他仪器设备早已灰飞烟灭，巴格达电池是靠运气才有幸被发现的。这种猜测是合乎情理的。第二，有一种想法认为它可能是当时的一位“列奥纳多·达·芬奇”（Leonardo da Vinci）的一次性发明创造。第三，某些社会的确在某一方面非常先进，而在其他方面仍然很落后。古代南美洲土著人的建筑技巧高超卓著，却从未发明创造过轮子。
　　持异见的考古学家的最后“证据”来源是过去几十年里的空间飞行（特别是无人行星际飞行）收集的资料。据称，他们坚持认为一般的论据无法解释这些资料提出的异常现象。
　　当然，最重要的两条是所谓的“火星人脸”和“火星金字塔”。人们首先注意到它们是在1976年9月“海盗2号”探测器拍摄的照片里。
　　从美国国家航天局提供的唯—一张照片来看，据说是火星人脸的形状（在火星的西多尼亚地区被发现）看上去确实很像人脸。④估计大约长1英里（约1．6千米）左右，高约1500英尺（约460米）。一些研究人员声称，这一结构是智慧生命建造的，是他们给我们的一个信号，告诉我们说我们在宇宙中不是孤独的——其理论是当我们进步到能看见火星表面的这一物体时，我们将会接受宇宙中的其他地方存在着（至少是曾经存在过）生命，它们在遥远的过去创造了这一塑像。
　　火星上的“金字塔”与埃及的金字塔不同。它们要大得多——足有1000米高——并且似乎有5面而不是4面。一些人严肃地指出它们按精确的几何图形排列，显示了严密的数学安排，它与在我们自己的金字塔里观测到的比例相似。
　　虽然火星表面有人造纪念碑的整个想法似乎很离奇出格，却得到了一些严肃的研究人员的支持。美国国家航天局一位前顾问霍格兰德（Richard Hoagland），相信火星上的金字塔是外星智慧生命根据精确的数学计算建造的。该局的另一位物理学家奥莱里（Brian O’Leary）博士原先是一位怀疑论者，最近开始承认那些人像或许有些奇异之处。[5]卡尔·萨根有一次曾经评论说那些物体“看上去……表情忧郁”。[6]
　　除非有更多的照片和期盼已久的载人火星飞行能提供更多的证据，否则我们无法了解火星人脸和“金字塔”的真实性质。虽然国家航天局曾经说过“轨道勘测者”将经过那些地方。但那些物体可能只是光学幻觉。从杂乱或半杂乱的资料中发现图案被公认是人类心理上的才能。火星人脸或金字塔可能什么也不是，而只是我们把熟悉的事物套用在不熟悉的事物上而已。
　　那些拼命想要相信其他行星上有生命、认为我们的过去处于某个更大的宇宙谋划之中的人，列举了许多似是而非的证据，但是却没有一条满足持怀疑态度的科学界的严格要求。科学家应该冷静地看待这些事物，保持健全的客观性。
　　我希望本书清楚地阐明，关于宇宙中充满生命的想法并不是超自然的，高度先进的外星生物可能曾在遥远的过去访问过我们的想法并非不合逻辑或者不可能。但是有一点必须清楚——我们无须求助于这种理论，金字塔和巨石阵完全可能在宗教狂热的驱使下凭借我们自身的智慧建成；古代作品中描绘的可能是自然现象。而火星人脸几乎可以肯定不会比一颗陨石的形成更加令人激动。不过，比较明智的做法大概是在我们能够确凿地证明这些事物之前，密切关注在正统宇宙观范围内所存在的最大可能性。
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　　①马丘比丘（Machu Picchu），古代印加要塞城市，在秘鲁中南部安第斯山中，西班牙人未能至此，是少数保存完好的前哥伦布时期城镇中心之一。--译者
　　②大西洲（Atlantis），最先由柏拉图提及，臆断在直布罗陀之西，据称最后陆沉海底。--译者
　　③摩河婆罗多（Mahabharata），印度古代梵文叙事诗，意译为“伟大的婆罗多王后裔”，描写班度和俱卢两族争夺王位的故事。--译者
　　④有消息说还有一张从不同角度拍摄的照片，看上去不像人睑，但是美国国家航天局没有发表这张照片。
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第十章 独立日
　　“霍拉旭，天地之间有许多事情，是你们的哲理里所没有梦想到的呢。”
——莎士比亚《哈姆雷特》第1幕第5场
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　　请暂且把怀疑放在一边，假设它全是真实的。想象一下如果一艘外星人的飞船在伦敦特拉法尔加广场着陆，会发生什么情况。
　　许多人认为这件事早已解决：对他们来说，外星人已经在地球上了，几千年来，他们一直在访问我们。对于相信不明飞行物的人来说，问题不是什么“如果”或者“如何”甚至“为何”，而是“何时”。
　　自从不明飞行物现象成为一个全球媒体的话题以来已经有50年了。飞碟如今已经是现代世界的一个偶像。无论你认为我们见过的这些偶像是垃圾箱盖还是另一颗星球来的宇宙飞船，它们都将留存下来，并将进一步被吸收成为人类的集体体验。不明飞行物将永远不会从我们的心中消失殆尽，因为这一偶像能够成为“真实”的唯一途径，就是发现在星际空间邀游的高级外星生命。这种情况可能会发生，但是相反的事却永远也不会发生——人类永远也不能肯定地说这样的生命绝对不存在。
　　每一位评论员在其他星球上是否存在生命这一话题上，都像是在沙漠里的某一点画了一条线。每个人都表达一种观点。有的认为，地球以外存在任何一种形式的生命的想法都值得怀疑。另外许多有思想的人得出结论说：生命很丰富，但是没有一种生物达到具有智慧和自我意识的水平。
　　你们想必已经很清楚，我完全不同意这种观点。我相信如果在一颗星球上形成了生命，那么，这种生命形式将必然会进化。会有意外的灾难和挫折，自我毁灭和进化的困境，一如在我们星球上发生过的，但是生命总会找到一条生路。
　　还有一些人对于其他星球上的生命持一种我觉得很奇怪的观点。美国物理学家蒂普勒属于那种持有特异观点的人他认为宇宙中不可能存在智慧生命，理由是如果真有的话，他们早就把我们摧毁了。在他的想象中，任何先进的技术应该在很久以前就能够生产机器人探测器，它们必定已经遍布整个银河系，其中也包括地球。既然没有发生这种情况的证据，他确信地球以外不可能有智慧生命存在。①
　　如此断然宣称极端的怀疑，这一声明甚至比费米轻率的评论更加荒唐可笑。他的决断本身就有许多含混不清的地方。在我看来，蒂普勒的声明显示了科学思维最糟糕的一面。他拒绝接受任何与他的想法相左的意见，独断地坚持着他的观点。别人都奇怪究竟什么促使他得出如此轻率鲁莽的信念一一究竟是源自某种扭曲的人格还是儿时的创伤？蒂普勒的想法类似于中世纪的思想，那种隐秘地认为我们是特殊的、以人类为中心的观点。持相反观点的人指出外星人也许超越了想要控制星系的想法，但是蒂普勒淡然作答说，他的理论是基于他对地球上所有生命的行为方式的了解。
　　实际上，蒂普勒和相信“不可能有什么外星生物，因为我们不曾遭遇他们”的其他人留下了许多未解释清楚的东西。他们无视这一可能性，即我们之所以至今不曾遭遇外星人，是因为还没有达到能进行跨越星系的通信联系的阶段。更为重要的是，他们忽视了一点：地球是空渺浩瀚的宇宙之海中一个无足轻重的小点，偏处银河系的一隅，它很容易被忽略。
　　那么，还有什么其他合理的解释呢？
　　首先，我们至少该谈谈认为某些不明飞行物的目击者真的遭遇了外星技术的想法。从纯粹感情的角度来说，这一解说可能是人们最求之不得的了（只要外星来访者是友善的！）。许多世纪以来，有关看到和与外星生物发生个人接触的报告不计其数。最近几十年来，这类报道数量剧增。媒体最早对这一现象大肆报道始于第二次世界大战结束后不久。②几乎所有这几百万起UFO报道的情况都可以用幻影、气象效应。谎言、误解、臆想和心理障碍来解释，可是有几件事情仍然无法解释清楚。这并不是说，他们真的遭遇了另一个星球来的高级生物，而只是迄今还没有找到能够解释它们的说明。
　　在我看来，星际旅行要求非常高，我们在未来几千年里都难以达到，这一简单的事实就意味着一个文明为了掌握在宇宙中方便快捷的旅行方式，必须发展到非常先进的阶段，把在恒星际旅行的时间缩短到几小时，或者像《星际迷航》和《星球大战》以及其他许多作品中所描述的那样，只需要几分钟。正如我已经在本书中花了一些篇幅解释的那样，那些比我们早几千年开始发展的外星生物可能早已达到这一水平了。
　　然而，这还不是问题的全部。相信外星人已经发展了星际旅行完全是合情合理的，但是我和其他许多人不接受认为他们定期访问我们的那种观点。这是因为，就我们所知（我承认这是根据非常有限的知识得出的假设），他们没有理由这么做。一种先进的文明做事需要理由，就像我们一样。那种认为高级的外星人把地球上的人和动物抓去做实验，或者，据有些报道说，与他们发生性关系的想法是荒诞的。那些相信这类事情的人不是智力有障碍就是没有好好想过。理由何在呢？
　　认为我们正在目击一个被掩盖的、在政府和外星生物之间达成协议的阴谋这种想法同样是不可信的。还是那个理由——为什么？像《X档案》和《黑暗天空》这样的电视片都是精彩绝伦的娱乐节目，但是它们不能替代真实的生活，或者说不符合逻辑。诸如被外星人诱拐和隐秘组织的占领活动这类剧情对高度发达的生物来说实在太不值一提了。如果他们能够跨越星际空间旅行，根本就不需要这类笨拙的手段。
　　依我所见，外星人造访我们的想法十分诱人，但却是违背逻辑的。我认为那些已经研究出先进的技术。能够在宇宙中自如地旅行的外星人完全可能偶尔到过地球，甚至很久以前在地球上呆过一段时间，但是认为他们在干扰我们的发展则完全没有根据。
　　科幻作家，特别是《星际迷航》的创造者，通过大量不同的手法，令人吃惊地详细描绘了他们的想法和预言。这在他们采用的一些社会学和心理学箴言里，在剧情透露的他们写作的动机和动力中表现得再明显不过了。这种想法的一个非常好的例子就是不干预的思想，这也为我提供了为什么没有确凿的接触证据的另一种理由。
　　一个先进的文明，一个掌握了星际旅行技术并具有在银河系里成长经历的文明，真的会想要与我们这样的生物接触吗？
　　我们是一个粗野而残忍的物种，不过，这些性格与我们的成功也密切相关。很可能我们的决心、我们的动力和寻根问底的好奇心就是使我们干最肮脏勾当的同一种力量的反面。如果真是这样的话，那么几乎可以肯定它也是一种普适的模式。也许任何动物进化成具有自我意识和自我动机的技术物种时也都会这样，它们还会有为自身的至尊而奋斗的心理矫饰。
　　随着我们在感情上的进化，作为一个社会，我们正在努力（并已取得某种程度的成功）处置我们比较负面的本能，解放思想，克服可能毁灭我们（因为我们现在已经有了这么做的武器）的某些动物本能。这并不是说我们将要或者能够完全克服好斗的本能（那样做也未必就是一件好事），但是我们正在渐渐地学会控制这些天性。
　　考虑到这一条，外星人会如何看待我们呢？会是互相平等的吗？他们会欣赏毕加索（Picasso）、陀斯妥耶夫斯基（Dostoyevsk）、达尔文和布努埃尔（Bunuel）的作品，而否定贝尔森、波斯尼亚和西班牙的宗教裁判吗？一位母亲的爱能够与杀人狂杰克（Jack he Ripper）的勾当相抗衡吗？
　　完全有理由相信一种高级的外星人将会经历与我们相似的困境、灾难和胜利。他们也同样会有战争年代，然而难道他们真的想要再陷人战争的泥潭？也许贝拉德（J．G．Ballard）说得对。当“阿波罗11号”在月球上着陆后，他说：“我若是一个火星人，那我就要逃跑了。”
　　我们星系里可能有各种不同类型的外星文化，从最热爱和平的到最凶暴的嗜好战争的，可我却看不出他们有什么理由要在我们目前的发展阶段卷入我们的生活。如果真有一大批这样的外星生物，那么也许他们就会有一个类似星际联盟那样的组织，联盟里滋事者的干预必将会受到大多数外星人的阻止。同样，在我们的技术发展到一定阶段而变得很讨厌之前，那些具有和平意愿的外星人是不会让我们知道他们之存在的。如果真是这样，当我们研究出我们自己的星际旅行方法时，他们就可能会有意识地与我们接触。
　　这听上去好像又是一种阴谋理论，只不过是建立在星系的范围内而不是涉及我们政治领导人的阴谋。实际上，它仅仅是推测，却为我们至今不曾与外星智慧生物接触这一事实提供了一种可能的理由——他们在有意识地回避我们。
　　如果在不太遥远的将来的某一天，我们醒来时发现我们与外星智慧生物遭遇了，将会发生什么情况呢？
　　这个问题的答案自然取决于首次接触时的形式。也许最平淡无奇的情况（即便如此，生活也会发生变化）是探测到可能被证明来自某个人为信号源的信号。它也许就在我们“本地”环境（比方说，在地球周围50光年的半径范围）内，那就意味着信号发送者可能仍在附近，有可能与之建立某种形式的通信联系——纵然非常缓慢。如果信号来自较远的地方，那它可能是很久以前发出的，这就很难建立联系了（即使可能的话）。
　　还有一种可能性，即我们可能探测到位于几千光年以外的一颗遥远恒星发来的信号。这就意味着下面两种情况之一：要么发送信号的外星人已经灭绝，要么他们的技术发展超出了我们的想象，并且很可能正在飞往银河系内我们所在地的途中。如果一个信号从这么遥远的地方发来，那就几乎不可能建立建设性的通信联系，因为每条信息都需要花费几千年才能抵达它的目的地。
　　另一种可能就是外星人接收到我们发出的信号。如我在前面所提到的，75年来（自从最早发明无线电以来），我们一直在宣告我们作为一个技术文明而存在。因此，在距离我们75光年半径范围内的任何文明都有机会发现从地球泄漏出去的信号，或者故意播发的信息。有些评论家指出我们让外星人知道我们的存在是在玩火。这种恐惧没有什么逻辑根据，因为任何能够造访我们以图施暴破坏并生吃我们的智慧生物应该早就知道我们的存在了，甚至可能一直在观察我们的发展。
　　另一种可能的接触方法是通过发现一种人工制造物，不论是他们造的或者是我们造的都行。
　　在上一章里，我提到了“火星人脸”。如果不可能的事发生了——我们重返火星并证实它的确是人造的雕像，那么，我们将不得不彻底重新评价我们关于文明进化的理论，我们在宇宙中的地位，甚至我们行星的历史。但是即使证实了这些骇人的事实，我们也无计可施。
　　显而易见，前往火星的载人飞行将会尽早实施。世界各国有望齐心协力共同努力，在未来几年内我们将能够站在火星的表面上。但是，到那时制作这种雕像的生物可能早已灭绝。也许他们在几千年甚至几百万年前早已远去；也许如我在前面一章里已经详尽地阐明的那样，这类生物仅仅是在遥远的过去的某个时候从我们身边经过而已。
　　还有一种可能是外星人发现了我们发送的某个探测器——“先驱者10号”、“先驱者11号”，或者某个“旅行者”。在未来的几十年里，会有更多的探测器发往外行星。这些探测器的设计允许它们越出轨道前往星际空间。当然，它们要经过几十万年才能抵达离我们最近的恒星（假定它们能够存活很长时间）。但是，一个能够在宇宙之中自由自在地旅行的高级文明可能在这些探测器抵达另一颗恒星之前俘获它们。“先驱者10号”现在仍然在发送无线电波（虽然我们已经不再监听它了），如果外星生物有跟踪无线电波这种奇妙信号的多功能设备，那就会发现它们。
　　无论是哪种形式的接触，设在美国的国际航天科学院的研究人员早就开始准备应付这类重大事件了。他们拟定了一份文件，名为《关于探测地外智慧生命的活动原则的声明》。这是一份优秀明智的文件。它列出了有朝一日我们真的与外星人接触的时候，应该采取的步骤。这份文件根据与在空间旅行初期起草的《关于各国在开发和利用外层空间，包括月球和其他天体的活动原则的条约》相同的原则，这份文件十分正确地把联合国和国际科学团体放在任何行动的中心。《声明》中包括建议地球上各国在对外星球来的信号或者着陆作出系统反应时互相合作，任何一国不得单方面接触，在向公众宣布之前必须对接触的性质作彻底的调查，寻找地外智慧生命组织在通过联合国与政治家通力合作中，应该带头调查和保持联络。它还十分正确地指出，如果接触是通过从遥远的星球发来的信号，那么必须经过仔细判断和慎重考虑之后才能作出应对，没有必要匆忙应答。毕竟所有的信息可能要经过许多世纪的旅行才能够到达它的目的地。③
　　然而，这些想法显然激动人心，但真正的大问题是：假如天外来客才到此一游一天，这对人类将意味着什么？
　　尽管如此，这全都取决于来访者的意图。有些人相信这类接触早已有之，并且把罗斯维尔坠毁事件引为访问失败的例子。现在罗斯维尔事件已经过去50年，即使是一些最铁杆的不明飞行物爱好者也开始相信那件事是虚构的骗局了。需要的是明白无误的接触，就像《地球停转之日》里那样直截了当的接触。
　　如果一个外星族能够抵达地球，那么他们肯定掌握高度先进的技术。他们真要决定霸占我们地球的话，我们根本不可能是他们的对手。电影《独立日》的情节只不过是娱乐而绝非现实。即使我们假设那种先进的生物真像影片中的外星人那样完全没有道德，他们能够成功地大批到达地球，而直到最后一刻也不为地球上的人发现，那么，像他们那样先进的技术肯定不会受到计算机病毒的侵害。不过那是好莱坞的影片。实际上，外星生物可能对我们的星球根本不感兴趣，理由很简单——因为地球上有智慧生命，如果星际旅行没有问题的话，为什么要花那么大的力气去消灭整整一个文明呢？
　　很清楚，在这最后一种分析里，如果一种侵略成性嗜好战争的外星人出现在轨道上的话，那几乎可以肯定就是人类的末日，根本不会有影片《独立日》那种结局。但是也不必害怕这种想法。很可能在将来某个阶段，外星人认为我们准备就绪的时候，他们将会与我们联系。这对我们和我们的未来究竟意味着什么乃是地外文明研究方面最饶有兴味的问题之一。在友好的“实体”接触中，受影响的关键领域里最富于戏剧性的将是宗教信仰、科学、政治以及我们每个人作出的反应，我们对于种族形象差异的反应。
　　没有一种宗教排除其他行星上存在生命的可能性，但是有一些采取了天真的、以人类为中心的姿态。基督教徒相信在其他星球上发现生命与《圣经》的教义并不冲突，反而更加强化上帝创造了一个充满各种形式生命的多姿多彩的宇宙的想法。即使是福音主义新教正统派也觉得这种理念没有什么问题。据一家报纸报道，福音主义新教人士威尔斯（Keith Wills）获悉在陨石艾伦山84001中发现可能是火星化石的东西时，说：“尽管目前这全都是假设，就我而言，可以接受火星上可能有简单形式生命的想法。我深信上帝化了7天时间创造了世界。这与《创世记》里说的没什么差别，上帝创造了世界，在上面放置了生命，根据他自己的形象造了人，具有灵魂。精神和肉体。如果其他星球上有生命，那决不会是人类。”[1]
　　对于伊斯兰教的信徒来说，也没有什么实质性的冲突。有趣的是他们坚持认为人是用水做的，别的星球上要有生命的话必须有水——这也许是极端罕见的例子，居然在以宗教信仰为基础的前提下得出了科学上正确的结论。
　　尽管有这些充满信心的话语，然而对于任何具有强烈宗教意识的人来说，高级的外星生命到达地球引起的巨大震动都是难以想象的。所有的宗教都建立在教义上，由神话传说支持并且依赖于认为我们在某些方面相当特殊的信仰。当那个重大日子来临时，宗教将是人类文化中首先（也许是最容易）摧毁的方面。
　　然而，如果宗教被如此彻底地动摇了，那么又有什么能够取代它呢？有人曾经说，如果人类没有宗教，我们就会相信任何东西。一个更加先进的高级生命的到来对于我们天然的宗教冲动究竟意味着什么？如果我们有无可辩驳的证据证明银河系里充斥着生命，存在着一个联邦式的众多世界的社团，这怎么可能当真与那些信徒们自负地谈论的离奇想法取得一致呢？它们会被扫到一边去吗？我们将会迎来一个新的启蒙时代吗？
　　但愿如此。归根到底，有组织的宗教究竟为人类做了什么？诚然，它曾经激起一些伟大艺术家的灵感，他们以上帝的名义创作了许多精美作品，一些恢宏的音乐作品。一些精心写作的赞美主的荣耀的很值得一读的文学作品，可这些难道能抵消由宗教狂热引发的战争带来的创伤吗？它们能弥补宗教裁判所带来的苦难吗？

　　许多人相信正统的宗教只会给我们带来好处。也许一个更加先进的外星人将使我们明白究竟在哪儿迷失了，看清楚我们曾经是多么地执迷不悟和幼稚无知。

　　科学也有可能得到巨大的推动。希冀某个先进的外星文明满载着礼物——又是多维空间旅行车，又是医治癌症的良方——来到我们家门口是极其错误的。不过，如果真有这样的生物存在，而且他们认为我们已经准备就绪可以接触了，那么我们几乎肯定可以从他们那儿学到许多东西。他们的规则是否允许我们的发展出现这样大的飞跃（抑或他们确实觉得必须帮助我们）则是另一回事，许多人相信在我们可能被接纳加人那个团体之前还有一段路要走。
　　不过，这种接触的观点还有另一方面。不同领域的科学并不是在真空中发展的——所有的科学都是互相关连的。为了使人类能够从一种高级文明那里获得知识，我们必须吸收消化许多发现。例如，即使他们告诉我们一辆卷曲车如何工作，如果我们不具备建造这种飞行器的其余部分的技术那也是枉然。这技术包括导航技术、材料工艺、建造保护血肉之躯的宇航员不受不可预料的重力伤害的系统、通信设备等等，这份清单几乎没完没了。同样，如果我们没有掌握肢体移植的外科手术技术，那么我们就是学会如何生产完美的人造肢体又有什么用？激光唱片对于17世纪的人来说有什么用呢？
　　这是奉行不干预政策的原因之一，并且肯定将制约友善的外星人的行为，如果他们真的决定进行接触的话。由于这个缘故，可能永远也不会有外星人在特拉法尔加广场降落。可能性比较大的方式是一种“软”接触一一信息逐步地传播，信息内容的复杂程度逐渐增加，新的事物一步一步揭示出来。
　　这也将缓冲对地球上的政治家和首脑的打击。这些男女可能是最容易受到冲击的。我们不妨回顾一下，世界上的首脑每天都沉浸在一种妄自尊大的感觉之中，他们的权力越大这种感觉就越过分。假如美国总统突然发现他实际上并未拥有最高的权位，他会有什么感觉？
　　也有不同的意见认为这个问题对我们所有的人或多或少都会有影响，因为我们全都具有妄自尊大的意识。尽管科学发现和无可辩驳的事实已经证明，信仰某些抽象的东西不能使我们的社会运转，我们生存靠的是科学，所有的宗教信徒仍然把人类放在创世的顶点，仍然相信我们受到仁慈的上帝的关注和爱护。从哥白尼到霍金（Stephop Hawking）其间 500年的科学进展，实际上对于大多数人的思想影响甚微。只需看一下那些看似清醒的人追随占星术，极端迷信，相信“运气”就足够了。这种中古世纪遗留下来的思想很难改变，它隐含在我们日常生活的表面下。诸如外星人着陆这样一类的事件将彻底动摇我们根深蒂固的妄自尊大感觉。
　　真会这样吗？其他因素会不会影响更大？
　　直到最近，其他星球上有生命的想法始终与相信巫术、幽灵和来世连在一起。现在，对地外智慧生命这一问题的兴趣和研究成了主流，几乎是司空见惯了。这得益于可能存在火星化石的消息、环绕其他恒星转动的行星的发现以及关于简单生命如何在极端条件下存活的新想法。但是，也许同样重要的是世界娱乐业造成的心理变化。
　　多少世纪以来作家们以地外生命为创作题材。公众对这个题材的兴趣有起有落。正如我已经讨论过的那样，凡尔纳、威尔斯、20世纪40年代黄金时代的科学幻想作家和50年代的B级电影，全都激起并丰富了人们对于外星生命的存在以及如何与它们接触的巨大兴趣。但是直到前几年，它还纯粹停留在对我们现在称为“皮猴突击队”的兴趣上。今天，事情就截然不同了。《独立日》是有史以来票房价值最高的影片之一。在电视上，近年来最成功的电视片是《X档案》。在因特网上，最受欢迎的研究课题之一（名列第二）是与地外生命有关的任何消息。
　　所有这些必定对我们的知识和感情产生影响。当然，谁也说不准是否真会与外星智慧生物接触，更不用说如何接触了。我怀疑我们是否比以前准备得更加充分了。一些人半挖苦地说所有这些又是一种阴谋——我们正在慢慢地小心翼翼地准备接受这条重大消息。
　　外星智慧生命存在的证据，不论它是如何发现的，都将是有史以来最大的消息，然而除非是实质性的接触，除非我们进行肉体上的接触并与其他智慧生命建立更加密切的关系，否则连这种消息也会逐渐淡退消隐。
　　我个人的感觉是，人类这条最重大的消息造成的震撼将会从根本上彻底动摇我们的世界及其社会。但是，一些人将会比另一些人准备得更充分。那些思想比较开放，接受新事物能力比较强，能够摒弃教条主义和偏见的人将会快乐而心甘情愿地拥抱这一变化。我们将满怀希望地看见一个崭新的、截然不同的世界从落日的余辉里显现，一个因此而变得更加美好的世界。
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①蒂普勒宣称这种想法是第八章所描述的“行星跳”模式的逻辑推理结果。
②这本身就是一种很有趣的巧合。突如其来的全球兴趣在时间上是否与第二次世界大战的战后余殃有某种联系？也许人们需要用某种现象去取代世界大战，或许是与冷战妄想狂有什么联系？媒体爆出不明飞行物始于美国，这事可能与美国人集体精神中的什么东西有联系，抑或只是因为美国拥有当时最先进的电子媒体。这本身就可以写一本书。
③若要了解关于该《声明》的更多的资料，请查该科学院的网页或‘Leonardo’e-mail address:isast＠sfsu.edu。
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  注  释
第一章 火星上的生命
1.Donald Brownlee, 'Ancient life on Mars?', Scicnce, Vol. 273, 16 August
1996, p. 864.
2. Leon Jaroff 'Life on Mars', Time, l9 August 1996, p. 44.
3. Ibid, p. 48.
.4. See Editorial in the New Sientist, l7 August 1996, p. 3; and W. Wayt
Gibbs and Corey S. Powell, 'Bugs in the Data? The Controversy 0ver Mar-
tian life is Just Beginning', Scientific American, October 1996, p. l2.
5. Robert Clayton,'Martians Land in Antarctica?', New Scientist, l7 Au- gust 1996,pp.4-5.6. Gibbs and Powell, ibid, p. l3. 7. Roger Highfield,'Organic Material In Martian Meteorite "Came From Earth"', Daily Telegraph, 16 January l988.
8. Roger Highfield, 'I Found Life On Mars Seven Years Ago,Says Briton',
Daily Telegraph,1 November 1996.
第二章 什么是生命？
l. Kevin Warwick, March of the Machines (London: Century, 1997), P. l9.
2. Primo Levi,The Life of Cosmos (London: Abacus, 1997), PP. 225-233.
3. Lee Smolin,The life of the Cosmos(London: Weidenfeld & Nicolson,
1997). See also David Concar, 'Thank Heavens for Black Holes',New
Scientist, 24 May 1997, pp. 38-41.
第四章 机会有多大？
l. Marcus Chown,'Seeds,Soup and the Meaning of Life',New Scientist 17
August 1996, p. 6.
2. Justin Mullins,'Other Worlds, Other Lives', New Scientist, l7 August
1996, P. 10.
第五章 来自远方的信号
l. As quoted in Frank Drake and Dava Sobel, Is Anyone Out there? - The
Scientific Search for Extraterrestrial Intelligence (London: Souvenir Press,
l993), P. 31.
第六章 伟大的行星寻猎
1. Robert Naeye,' The Strange New Planetary Zoo', Astronomy, April l997,
P. 42.
2. Ibid, p. 46.
3. Ibid, p. 49.
第七章 追求
1. As quoted in Robert Zubrin, The Case for Mar: The  Plan to Settle the Red
Planet and Why We Must(London: Simon & Schuster, 1996).
2' Quoted by David S. F. Portree in Astronomy, April l997, P. 104.
3. See John S. Lewiss, Mining the Sky: Untold Riches from the Asteroids,
Comets and Planets (Boston, MA: Addison-Wesley, 1996).
第九章 外星人的“名片”
1. Quoted in FOCUS, Relics of the Paranormal, December 1996.
2. Sarah Moran, 'The Truth is in the Pyramids', Uri Geller's Encounterse, De-
cember 1996.p.33.
3. See,for, for example, John North, Stonehenge (London:Harper-Collins,
1996).
4. Erich von Daniken, Chariots of the Gods? (London: Souvenir Press, l969).
5. Jenny Randles and Peter Hough, Encyclopaedia of the Unexplained (Lon-
don: Headline, l995).
6. John and Anne Spencer, The Encyclopaedia of the World's Greatest
Unsolved Mysteries(London: Headline, l995).
第十章 独立日
1. Daily Telegraph, 23 August 1996.
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转自:生物谷http://www.bioon.com/popular/outlife/