地外文明未解之謎①：外星人是否真的存在？
【光明網科技】外星人（學名為「地外智慧生命」或「地外文明」，英文「Extra-Terrestrial Intelligence」，簡稱「E.T.」），是一個令人好奇、並引發無限想像的熱門話題，也是一門前景誘人的交叉學科——天體生物學（astrobiology）的研究課題。關於外星人探究的若干問題一直爭論不休，至今仍是未解之謎；而這些未解之謎在某種程度上激發了人們不斷探索宇宙奧秘的熱情，同時豐富了人類的創造力和想像力。
科幻片《E.T.》中的外星人(劇照)
一、外星人是否存在?
宇宙空間之大，遠遠超出了人類的想像；即使是我們所處的銀河系，其直徑也高達十萬光年。據估算銀河系中擁有數千億顆恆星，其中又有大量類似於我們太陽的G類恆星，這類恆星比較穩定，且壽命一般都比較長。另外，恆星周圍普遍存在行星，這噎被大量的天文觀測依據所證明。
既然恆星數量極多，行星數量更多，在銀河系內某個恆星周圍的行星上，具有類似於地球的自然環境不是完全沒有可能。而且，生命是相當頑強的，只要有水、有大氣、有合適的溫度，產生生命是完全有可能的。有了生命，有了適合生命的環境，生命就可以進化，直到出現智慧生命，這個推理也是合理的。因此可以說，地球之外存在外星人的可能性也很大，有的外星人的科技水平可能噎超過了我們人類。
隨着人類對地球之外越來越多的了解，過去20年裏，人們已知的太陽系外行星數量從零增加到了約800顆。其中葛利斯581d是天秤座中一顆名為葛利斯581恆星軌道上的一顆行星,它也是在太陽系之外發現的為數不多幾個與地球大小相當的行星之一。葛利斯581d所處的位置非常有利於液態水的存在,因此有可能存在生命。由於這個類地行星的表面極可能覆蓋着深厚的水體,它也成為首個「海洋行星」最有力的候選者。
科學家們認為，要探索地外生命的可能性，就要先了解地球上的生命，而地球上已知的複雜生命形式的存在要求非常苛刻。產生這樣的生命的行星不能太大或太小，而且離它的「母恆星」要正好不遠不近。他們研究地球之外的其他天體上是否存在生命的問題，是通過分析哪些天體上具備存在類似地球上生命的必要條件。這包括能夠合成有機物的各種必要元素、適當的條件和必要的時間。地球上產生生命的基礎是碳、氧、氫、氮、磷等。但是其他天體上產生生命的基礎不一定是這些元素，可能是其他元素；它們存在的條件和進化道路有可能與地球上的生物很不相同，其性質和形狀與地球上的生命可能完全不同。
恩利克·費米（Enrica Fermi 1901.09.29——1954.11.28），美國物理學家
1938年諾貝爾獎得主、美國物理學家恩利克•費米在1950年和別人討論外星人問題時，突然冒出一句：「他們都在哪兒呢？」這句看似簡單的問話，就是著名的「費米悖論」。費米悖論隱含之意是，理論上講，人類能用100萬年的時間飛往銀河系各個星球，那麼，外星人只要比人類早進化100萬年，現在就應該來到地球了。換言之，費米悖論表明了這樣的邏輯悖論：命題A.外星人是存在的——科學推論可以證明，外星人的進化要遠遠早於人類，它們應該噎來到地球並存在於某處了；命題B.外星人是不存在的——迄今為止，人類並未發現任何有關外星人存在的蛛絲馬跡。費米悖論無論是對於天文學界，還是對於科幻圈來說，都是一個開放式問題。每個人都可以提出自己的答案，在真正接觸到外星人之前，沒有人知道這個問題的正確答案。不過從數學概率上分析，在浩瀚的宇宙里，應該有着眾多的類似地球的適合於生命存在的星球。
美國天文學家法蘭克•德雷克於1960年提出了一條用來推測「銀河系內可能與我們接觸的文明數量」的方程，這就是著名的「德雷克方程」—— N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL(其中N代表銀河系內可能與我們通訊的文明數量，Ng銀河系內恆星數目，Fp恆星有行星的比例，Ne每個行星系中類地行星數目，Fl有生命進化可居住行星比例，Fi演化出高智生命的概率，Fc高智生命能夠進行通訊的概率，FL科技文明持續時間在行星生命周期中占的比例)。美國天文學家、科普作家卡爾•薩根估計，依據德雷克方程，存在地外智慧生命的星球數量應該為100萬顆；美國科幻作家艾薩克•阿西莫夫則認為，這樣的星球應有67萬顆；而法蘭克•德雷克本人較為保守的估計為10萬顆。
然而，英國天體生物學家安德魯• 沃森曾參照地球智慧生命的演化過程,建立過一個數學模型,分析結果顯示,在其他行星上找到智慧生命的可能性非常低。他認為,任何一顆行星都不會為生命的演化提供無限長的時間；像地球這樣的行星,其適合生命生存的時期受太陽亮度的影響,超過一定的時間後,適合生命生存的時期將隨之結束。其結論是：如果假定生命演化的時間為40億年,那麼,在一顆類地行星上出現智慧生命的可能性不超過0.01%。
雖然我們還沒有掌握外星人存在的直接證據,但現代天文學確證：地球人的出現是宇宙演變的結果；由於自然法則在宇宙中具有普遍性，導致地球人誕生的因素也會出現在蒼茫宇宙的某處。因此，不少科學家堅信：宇宙中存在外星人。（未完待續）
※本文為作者授權光明網科技頻道刊發，未經許可禁止轉載※
作者簡介
趙曉明：柏林大學博士，現工作於歐洲南方天文台
文字來源：光明網
http://tech.gmw.cn/2012-10/03/content_5267740.htm
地外文明未解之謎②：如何聯繫外星人？
2012-10-06 11:45:42 來源：光明網科技 查看評論 進入光明網BBS 手機看新聞
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【光明網科技】外星人（學名為「地外智慧生命」或「地外文明」，英文「Extra-Terrestrial Intelligence」，簡稱「E.T.」），是一個令人好奇、並引發無限想像的熱門話題，也是一門前景誘人的交叉學科——天體生物學（astrobiology）的研究課題。關於外星人探究的若干問題一直爭論不休，至今仍是未解之謎；而這些未解之謎在某種程度上激發了人們不斷探索宇宙奧秘的熱情，同時豐富了人類的創造力和想像力。
阿雷西博射電望遠鏡
二、如何聯繫外星人?
上世紀50年代開始，科學家們就積極地尋找外星人；而尋找的方法就是通過監聽外星人發出的信號和傳送信息給外星人，以便取得聯繫。1959年，意大利天文學家朱塞佩•科可尼和美國物理學家菲利普•莫里森合寫了一篇題為《尋求星際交流》的經典文章，發表在《自然》雜誌上。他們聲稱人類和外星人可以通過無線電信號交流。他們還研究了進行星際無線電波交流的最佳波長，這個波長是氫原子的21厘米波長。這篇文章直接引發了用射電望遠鏡探測宇宙間是否存在外星人的提議，大大激發了人們尋找外星人的熱情，也增強了科學家們探究地外生命的信心。
1960年，在美國西維吉尼亞綠堤國家射電天文台，法蘭克•德雷克就實施了使用26米直徑的射電望遠鏡探索地外文明的計劃——他命名為「奧茲瑪計劃」。當時他認為果真檢測到了這樣的信號，但後來發現這只是當時軍方進行的秘密軍事試驗發出來的；其餘的信號都是混亂的雜音。這項計劃通常被認為是最早的搜尋地外文明(SETI)計劃，雖然法蘭克•德雷克沒有檢測到任何地外源信號，但他的方案卻引起了其他天文學家的興趣。從此,各種監聽外星人發送信號的計劃，如「鳳凰計劃」、「獨眼神計劃」、 「多蘿西計劃」、「在家搜索地外文明計劃」(SETI@home)等就應運而生了。
「在家搜索地外文明計劃」的徽標
1977年8月15日，美國俄亥俄州立大學的「大耳朵」射電望遠鏡從人馬座方向採集到一個明顯的窄頻無線電信號，長達72秒。在信號峰值，信號傳輸比深太空周圍輻射強30多倍。觀察到這個反常的信號後，吃驚不已的業餘天文學家傑里•伊曼在計算機打印出的數據旁潦草地寫下了「Wow！」，隨後人們便以「哇！」命名這一信號。科學家們說，這個信號需要使用一個22億瓦的發射台，比地球上現有的任何無線電發射台都強得多。他們認為「哇！」信號是迄今唯一被發現的最有可能來源於地外文明的信息。
50多年來，科學家們除了採取被動的方法來監聽外星人發送的信號外，還通過各種方式主動聯繫它們。如何聯繫它們?科學界主流認為，這就必須與外星人進行宇宙交際。要進行這一活動，首先遇到的無疑是「語言」的問題。
意大利哲學家、天文學家伽利略曾說過：「數學是上帝用來書寫宇宙的文字」。基於這種理念，卡爾•薩根深信,宇宙中的技術文明無論差異多大,都有一種共同的語言——數學語言。中國數學家、語言學家周海中在1999年發表的經典文章《宇宙語言學：一門新興的邊緣學科》中指出，數學語言具有準確性、簡潔性、抽象性、邏輯性、普適性、形式化等特點，是宇宙交際的理想工具。
荷蘭數學家、天文學家漢斯•弗羅登塞爾在1960年出版的專著《宇宙語：一種為宇宙間溝通而設計的語言》中設計了一種以數學為基礎的人工語言——宇宙語(Lincos),這種人工語言靠發射不同波長的無線電波來表示不同的意思。例如可以用短的無線電波信號代表數字,長的無線電波信號代表加減符號,利用它們之間的不同組合來表示不同的含義。加拿大天文學家伊萬•達蒂爾和史蒂芬•杜馬斯對漢斯•弗羅登塞爾的宇宙語進行了改良,於1999年和2003年將載有他們設計的數學語言信息通過射電望遠鏡發送到遙遠的太空。今年8月15日，在發現「哇！」信號整整過去35年後，美國國家地理頻道與阿雷西博天文台合作，將所收集的網友對外星人的推特留言編成數學語言信息，向「哇！」信號的最初太空方向發射信息作為回復。美國國家地理頻道稱，我們希望外星人的科學家——如果真的存在的話——比我們運氣好，能夠解密人類的答覆。
科幻片《外太空殺人小丑》中的外星人用激光射線槍對着白宮官員的腦門(劇照)
也有科學家認為可以用圖像語言作為星際交流的共同語言。1974年11月16日,法蘭克•德雷克等人利用全球最大的阿雷西博射電望遠鏡(直徑達305米),將他們自行設計的圖像語言信息發往距離地球24000光年的武仙座球狀星團M13；這份「電訊」由1679個二進制碼0和1組成,其內容包括化學分子的原子數量、地球人的體形和太陽系的構成。2008年6月12日,英國科學家利用歐洲非相干散射協會(EISCAT)設在挪威的射電望遠鏡,將著名零食生產商「多力多滋」的產品廣告內容轉化為圖像語言發送到圍繞大熊星座中47UMa恆星旋轉的一顆行星,該行星距離地球42.4光年。
還有科學家認為音樂語言也可作為星際交流的共同語言。2001年3月，在烏克蘭葉夫帕托里亞天文台舉行了人類有史以來第一場獻給外星聽眾的音樂會；音樂會上演奏的都是些經典音樂作品。 2003年2月，在該天文台再次舉行了這樣的音樂會；演奏曲目遵照循序漸進的原則，從表達人類最基本的情感（如喜悅與憂傷、安寧與躁動、幸福與絕望等）的簡單樂曲，逐漸進行到複雜的、多層次的交響音樂。這些音樂語言信息都發往圍繞大熊星座中47Uma恆星旋轉的一顆行星。
銅質鍍金唱片
除了用語言之外，科學家們還用實物的方式與外星人聯繫。在日前離開太陽系的美國「旅行者1號」探測器里就有一張送給外星人的「名片」——這是一個刻有多種幾何圖案的鍍金銅片，探測器里還有地球上各種聲音的記錄，為的是讓外星人知道地球上也存在着生命。
儘管人們做出了各種努力，為什麼得到僅僅是外星人的沉默？「我們尋找的方向錯了嗎，還是時間錯了，還是方法錯了？」美國天體生物學家保羅•戴維斯在一個名為「寂靜之聲」的研討會上問道。那麼什麼時候才能聯繫到外星人呢？英國天體物理學家約瑟琳•伯奈爾最近在愛爾蘭都柏林舉行的歐洲科學論壇上表示，據她估計，人類在100年之內就可以跟外星人聯繫了。英國天文學家、皇家學會前任會長馬丁•里斯日前聲稱，未來40年內將發現外星人。而美國天文學家賽思•肖斯塔克對此事更為樂觀；他相信，在 2025年以前有望發現外星人。（未完待續）
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作者簡介
趙曉明：柏林大學博士，現工作於歐洲南方天文台
文章來源：光明網
http://tech.gmw.cn/2012-10/06/content_5278578.htm
