王立銘專欄 | 生命的秘密（結束篇）：外星人究竟什麼樣？

題圖：火星車「好奇號」的自拍。圖片來自：NASAs Curiosity Mars rover

前言：

如果真的有一天，宇宙突然揭開了她那神秘的面紗，把百億年光陰里孕育的壯麗生命全部展現在地球人類面前，我們仍然有理由相信，地球人會懷著對所有生命的敬畏之心，繼續有尊嚴地生存，生活和探索下去。

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本文是「生命的秘密」系列的第七篇，也是最後一篇。首先要謝謝一直追到今天的讀者——保持好奇心和持久的興趣可不是我們這個時代的標籤。 在這個熱鬧的時代里還有很多人關心這種美好但是無用的話題，是對我這個作者最大的鼓勵。

這篇作為尾聲的文章里會有很多大開的腦洞。我個人的信念是，地球生命和人類智慧的特性，代表了宇宙間生命發生髮展的許多基本規律。從地球人到外星人，也許遠隔億萬光年，也許形態天淵之別，但是他們之間仍然會有奇妙而神秘的聯結。

01

能量獲取

先說能量。我們可以有把握地斷言，只要我們掌握的物理定律仍然有效，任何生命都必須具備使用能量的能力。根據熱力學第二定律，只有這種能力才能避免生命沿著混亂度增大的軌道，滑向不可避免的衰亡。

然而，宇宙間存在的能量形式確實是多種多樣的。即便我們相信化學滲透假說，確信地球生命的肇始來自對化學勢能的利用，我們也不能簡單地把同樣邏輯推廣到整個宇宙。外星人如果真的存在，他們當然也可以像地球上的植物一樣，從恆星的光熱中獲取能量，生存繁衍。他們當然也可以和至今仍生存在深海熱泉附近的生物一樣，利用在行星幼年時期就禁錮在其內部的能量。這兩種能量在宇宙中分布廣泛，確實包含著孕育生命的巨大機會。

而除了這些地球生命熟知的能量來源，還有哪些可以利用的能量來源？宇宙塵埃雲里殘存的熱能？彗星撞擊的巨大機械能？恆星和黑洞引力場的能量？微波背景輻射的能量？真空中量子漲落的能量？更重要的是，如果真的有外星生命利用這些能量來源，它們又是如何將這些能量轉化和儲存在體內的？地球生命的辦法是將能量轉化為化學勢能，再轉化為可通用的能量貨幣ATP分子，並且可以藉助工具飛向外太空。外星生命也如此嗎？它們是靠什麼辦法攜帶和保存能量的呢？當它們試圖離開孕育生命的最初環境， 走向更深邃的宇宙空間，會不會正是能量攜帶和保存的問題，禁錮了它們的腳步，讓它們無法與我們相會呢？

02

感覺世界

能量的另一個重要意義是讓生命產生感覺。通過對人類視覺的討論，讀者們應該知道，感覺系統的工作也需要來自客觀世界的能量：視覺依賴於光線的傳播和照射，嗅覺和味覺依賴於化學分子的隨機擴散，聽覺和觸覺依賴於機械波的震動。

那麼按照這個邏輯，我們能否推論，宇宙間任何能量形式，至少在理論上都可能被某種生命的某種感覺系統所感知？宇宙中大質量天體的相互作用產生了引力波，是不是意味著某些外星生命能夠發展出引力波感覺？在原子內部起作用的力量，強相互作用和弱相互作用，是不是也能演化出相應的感覺系統？有沒有生物能夠感知基本粒子的各種奇妙性質，像是位置、運動和自旋，從而從容游弋在微觀世界中？有沒有生物巡遊在無邊無際的大宇宙，利用恆星發射的射電信號判斷自己的位置？

不過，如果允許我繼續開一開腦洞，我的猜測是如果有一天外星智慧生命駕臨地球，它們還是很有可能和我們地球人類一樣，是依靠視覺來感知外部世界的。

這倒不是簡單的人類沙文主義思想，而是因為光信號（或者說廣義的電磁波信號）比起基本物理世界的各種已知信號來說，有著無以倫比的優勢。

相比化學信號，光的傳播要迅速得多，這使得智慧生命可以採集到更多來自遠方的信息、能夠更快地感知到外在世界的變化；相比機械能信號，光的傳播不需要特定的介質，使得智慧生命可以脫離行星環境的束縛；相比幾乎不會和物質世界發生作用的引力波，光信號的採集要容易很多，這使得智慧生命可以採集到物質世界的更多細節。說到這裡我不禁有那麼一點點人類沙文主義的情懷：極端依賴視覺信息輸入的人類能夠成為地球上唯一的智慧生物，可能還是有必然性的吧？

當然，駕臨地球的外星生命，倒不一定恰好和地球人一樣看到同樣的色彩。比如來自紅巨星星系的外星生命，它們的眼睛可能完全看不到地球上翠綠的植被，因此會徑直把飛船停靠在濃煙滾滾的火山口；而來自炎熱的中子星附近的智慧生命，估計更有可能看得到X-光光譜，因此可能對醫院或者核電站充滿好奇。估計到時候，人類怎麼與之交流會是件非常有挑戰性的事情，而如果天外來客充滿惡意，那麼地球人類利用主場之利隱藏自己倒是會容易得多。

03

穩定繁衍

我們講到，生命的自我複製和繁衍是生命存在的基石。一座輝煌的生命大廈，如果不能持續複製和延續自己的生命，終將走向難以避免的衰退和死亡。

如果確實存在外星生命，對於複製和繁衍的意義我仍然深信不疑。

當然，我們沒有理由相信外星生命一定會使用DNA或者RNA作為他們的遺傳密碼本。說到底，DNA也好，RNA也好，無非是利用原始海洋里的豐富的元素儲備——碳、氮、氫、氧——比較容易自發出現的化學物質而已。宇宙間可以用來存儲信息、幫助生命複製繁衍的材料有千千萬萬種可能性。

但是話說回來，地球生命選中DNA和RNA還是有深刻內涵的。我們之前討論過，地球生命的實現者主要是那些有著複雜的三維立體結構、功能複雜的蛋白質。這些微型的生物機器在細胞內終日忙碌，從為細胞準備能量，幫助DNA複製，到生產更多蛋白質都離不開他們。這種選擇是有道理的，在我們這個三維的宇宙中，三維立體的結構顯然可以承載更複雜更精細的功能。但是這種複雜性對於生命的複製繁衍就是個大麻煩——它太難被忠實記錄和複製了！

而相對而言DNA和RNA的複製就要簡單得多。首先它們都是長長的分子鏈條，關於蛋白質製造的信息——以區區核苷酸的排列組合的形式——嚴格記錄在上面的。另外，用來編寫DNA和RNA密碼本的字母一共也只有區區四種——對於DNA來說就是ATGC四種核苷酸——相比而言蛋白質的組成單元就有20種氨基酸之多（而實際上還可以更多）。總結起來，複製一段一維的、僅有四個自由度的信息，當然要比複製一團三維的、有二十個自由度的信息容易得多。

因此我有理由相信，外星的可能生命，也會選擇同樣的邏輯，在擁有複雜的生命活動的同時，用精簡的方法——包括降低維度和減少自由度——保存和複製自身的信息。高度精簡的信息意味著複製和繁衍生命將會更容易、消耗更少、錯誤更少，在嚴酷多變的宇宙中生存下來就更容易。

04

持續變化

而在生命穩定複製和繁衍的背後，細微的變化悄然而至、潤物無聲。

我們在故事裡講到，為了在多變的環境中維持生存，生命必須引入和允許適當的變化。在地球生命中，這一點是通過在複製DNA或RNA時產生的隨機錯誤實現的。DNA複製過程中會出現極低頻率的隨機錯誤（大約每10^7個核苷酸出現一個錯誤），如果再考慮到各種主動的錯誤修復機制，錯誤率會下降到驚人的10^9分之一。而RNA複製的錯誤率要高得多，有時候能達到十萬分之一甚至千分之一。而我們其實可以看到，兩種策略都有其生存之道：對於大多數地球生物來說，高保真的DNA複製保證了物種的穩定遺傳，緩慢積累的變異又可以在數萬年乃至更長的時間尺度上適應地球環境的變化。而相比之下錯誤率更高的RNA複製又被很多病毒所利用，在短時間內產生快速變異，從而逃脫宿主免疫系統和各種藥物的圍剿。

那麼類推開去，不難想像高度保真和錯誤百出的複製過程，在宇宙間不同環境中可能有著各自特別的優勢。在一個高度穩定、亘古不變的行星上，高度保真的複製有利於物種永續；而在一個高山為谷、深谷為陵的動蕩世界，高度容錯的複製可能才能趟出一條生存之路。唯一不變的可能就是生命的持續變化本身。畢竟從溫度到元素構成，從背景輻射到天體形成，茫茫宇宙間沒有永恆不變的環境。

好，讓我們就此打住。

不得不說，在地球人類真的發現一種外星生命之前，對外星人的所有猜測和想像都只能是空中樓閣。畢竟就算是在小小的地球上，生命的形態也可以千差萬別多姿多彩，地底的一條蚯蚓和空中飛舞的一隻蝴蝶，可能永遠不會相遇。把空間尺度擴大上千億倍，宇宙生命的壯麗——如果確實存在的話——會遠遠超過地球人類的想像。

但是我希望，從我講述的故事裡，你們能看到人類這種卑微的碳基生命探索生命奧秘的堅韌努力和累累碩果。我們這種飛得不高、跳得不遠、力量孱弱、繁殖能力低下的物種，就是因為這種探索能力得以「君臨」地球生物圈。

因此，如果真的有一天，宇宙突然揭去了她神秘的面紗，把她百億年光陰孕育的壯麗生命一下子展現在地球人類面前，我們仍然有理由相信，地球人可以懷著對所有生命的敬畏之心，繼續有尊嚴地生存，生活和探索下去。

（全文完）

本文與王立銘的個人微信公眾號「以負墒為生」（Neg_Entropy）同步推送。

責任編輯：徐可

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