人類探索太空的哲學與行為

06-30

「我的目標很簡單，就是把宇宙弄個明白——它為何如此，它為何存在。」

「愛因斯坦錯了——他說『上帝不玩骰子』。對黑洞的研究表明，上帝不光玩骰子，甚至有時候他會把我們弄糊塗，因為他把它們丟到了我們看不見的地方。」

「如果外星人拜訪我們，我認為結果可能與克里斯托弗·哥倫布當年踏足美洲大陸類似。那對當地印第安人來說不是什麼好事。」

「人類移居到其他行星不再是科學幻想。它可以成為現實。太大和太多的威脅讓人們無法對未來抱有希望，尋找人類可移居的新家園的需求因此變得緊迫。」

「永遠記住，要仰望星空，而不是注視腳下。感受你所看到的，探求宇宙存在之謎。永保好奇之心。」

　　——斯蒂芬·霍金

多年來，霍金和其他一些科學家仰望璀璨星空，既渴望又擔憂，既熱切又踟躕

2018年3月14日，偉大的物理學家、堅韌的宇宙探索者、浪漫的時間騎士——斯蒂芬·霍金，在他位於英國劍橋的家中去世，享年76歲。

多年來，霍金和其他科學家引領著人類仰望璀璨星空，既渴望又擔憂，既熱切又踟躕。不能繼續探究萬物之謎的霍金，帶著無限遺憾魂歸星辰大海。

而人類探索宇宙的腳步，不會因此放緩，也從不曾稍有停歇。霍金對於宇宙的疑問、渴望與擔憂，將繼續引領人類去仰望星空，破解萬物之謎。

孤獨者

2017年3月24日，南美洲安第斯山脈高原沙漠里的射電望遠鏡陣列記錄到了一次閃光，來自離太陽最近的恆星——4.3光年之外的比鄰星。在大約10秒內，比鄰星的亮度上升了1000倍，隨即迅速回落，彷彿什麼也不曾發生。大約一年後，天文學家將它解讀為一次耀斑爆發。

耀斑是恆星表面的突發閃光，通常伴隨著劇烈的物質拋射，就像平穩燃燒的火球噴出轉瞬即逝的烈焰。在比鄰星近50億年的生涯里，這個事件微不足道，對於有著千億恆星的銀河系、有著千億甚至萬億星系的宇宙，就更不值一提。但它到底有那麼一點特別之處：有智能生物注意到了這次閃光，努力用理性手段推測其緣由，還發出了無人認領的傷感和關切——比鄰星的一顆行星在這次耀斑中遭受劇烈輻射，就算上面有過生命，也應該灰飛煙滅了。

這顆行星叫做比鄰星b，科學家在2016年才確認其存在。它是一顆岩石行星，大小與地球相似，位於母星的宜居帶中，也就是與恆星距離適中、可能有液態水存在的區域。這幾個特徵雖然遠不是生命存在的充分條件，但足以讓人在已發現的數千個太陽系外行星里對比鄰星b另眼相待，何況它還近在鄰居家。

現代影視製作技術讓無數活靈活現的外星人在宇宙間橫行，然而人類還是要面對現實：地球是目前已知的唯一有生命存在的地方，其他地方別說智能生物，連細菌也沒有發現過。

在電影《超人：鋼鐵之軀》里，超人的養父對他說，「你就是『我們孤獨嗎』這個問題的答案」；外星反派發給地球人的第一條信息，是「你們不孤獨」。「我們孤獨嗎」確實是困擾人類的終極問題之一，所有的天文學研究和太空探索計劃多少都與這種孤獨感有關。

人類曾以為自己身處宇宙中心、萬物皆備於我，但從伽利略第一次將望遠鏡對向天空開始，這種傲慢在事實面前逐漸崩塌。地球不是宇宙的中心，太陽不是宇宙的中心，銀河系只是萬億星系中的一個。所有星系與星系際空間的氣體塵埃加起來只佔宇宙5%的質量，另有27%是我們根本不知道是什麼的暗物質，還有68%是更加不知道是什麼的暗能量。我們逐漸發現自身及地球在萬物體系中沒有特殊地位，這一認知成為科學哲學中的「平庸原理」。在接受自身的渺小後，孤獨感就隨之而來。

人類在1992年才首次發現太陽系外行星，但這是由於尋找遙遠行星在技術上很困難，絕不表示它們多麼稀有。一種比較流行的估計是，把宇宙中的類地行星平分給地球上的沙粒，每粒沙子能分到10顆，在宇宙面前，恆河沙數成了一個很小的量詞。有這樣大的基數在，宇宙中的文明總數應該是一個驚人的數字。但是，「他們在哪裡？」

1950年，物理學家恩里科·費米與同事吃午飯閑聊，在UFO、外星人漫畫和超光速等話題後，他忽然發出了這樣的疑問。人們後來把與此相關的糾結稱為「費米悖論」，其核心在於地外文明估計數量之多與實際證據之少（其實目前還沒有）之間的矛盾。如果銀河系中有大量先進文明，為什麼我們從來沒有發現過外星飛船或物品？就算星際旅行很困難，為什麼連電磁信號也沒有？是他們故意保持沉默，還是——根本就沒有外星人存在？

南美洲安第斯山脈高原沙漠里的射電望遠鏡陣列

思考者

1960年，天文學家弗蘭克·德雷克提出一個公式，用7個參數估算地外文明數量，也就是把費米悖論細化為7個方面的問題：星系中恆星誕生的速度有多快？有多少恆星擁有自己的行星？有多少行星的環境適合生命存在？在環境適宜的行星里，有多少真的出現了生命？這些生命有多少進化出了智能、建立了文明？有多少文明的技術水平高到足以在太空中顯露蹤跡？這樣的文明能存在多久？這就像拼成木桶的7塊板子，每一塊都對桶的容量至關重要，而最短的那塊最重要。

到現在，科學家只對前兩個問題摸到一點邊：銀河系每年大概有相當於3個太陽質量的物質變成恆星，平均每顆恆星有1.6顆行星。這些估計當然有不小的誤差，但數量級上應該不至於錯得離譜。第三個問題要困難一些，由於行星自己不會發光，尋找起來比恆星困難得多，目前的觀測結果很可能沒有代表性。最早發現的太陽系外行星多數是木星那樣的巨型氣態行星，類似地球的岩石行星很少。隨著觀測手段進步，新發現的行星有相當一部分是大小介于海王星與地球之間的「亞海王星」或「超級地球」，在太陽系裡沒有類似的行星，其表面環境如何、有沒有液態水存在，很大程度上還只能靠猜。

另外4個問題更加難以捉摸，涉及的領域遠遠超出了天文學範疇。生命的起源這個天大謎團還沒解開，一切相關估計都只能算是開開腦洞。有人提出生命的種子是彗星和隕石帶到地球上的，但這只是把起源問題挪了個地方，並沒有從根本上解決。上世紀50年代，著名的米勒-尤里實驗顯示，對無機物氣體混合物進行電擊，模擬地球原始大氣中的閃電作用，能產生多種小分子有機化合物，包括幾種作為生命基本元件的氨基酸。這一度讓人們非常振奮，但隨後熱情逐漸冷卻：原始大氣成分可能與當初認為的很不一樣，小分子有機物與生命之間的天塹也不是那麼容易跨越。

近年來有一種受關注的理論認為，生命誕生於海底地質活動噴出的熱液中。海水與礦物質的化學反應，加上岩石微孔結構形成的天然「細胞壁」，催生了最早的細菌。地球生命的第一位祖先從未見過陽光，靠深海熱液提供的能量和無機物生活，在能把我們煮到半熟的環境里繁榮生長。人類直到近幾十年才發現地球上還有這樣的生物存在。這個說法得到了不少新證據支持。如果事實真是這樣，那麼細菌形式的生命應該十分常見，火星上很可能曾經有過，木衛二冰層下的海洋里說不定現在就有。

如果能發現這樣的細菌，我們對生命的認識將出現一次飛躍。所有地球生命都使用同一種遺傳密碼，用ATCG四個字母的各種排列組合寫成自己的DNA之書，這是偶然還是必然？生命在繪製藍圖時是不是只有這一種可選方案？有其他星球的生命作參照，將可以撥開籠罩一些生物學根本問題的迷霧，讓科學界為之瘋狂。

然而大眾也許不會那麼激動，細菌與外星人之間的距離太遠了。超人什麼的不太現實，但八爪魚也好，小綠人也罷，總得是某種擁有智能、對世界頗有看法還能與我們交流的生物，才能解除人類的孤獨感吧。

但這一點可能不樂觀。細菌約35億年前在地球上誕生之後，很快就佔據了各種各樣的環境，發明了包括光合作用在內的無數種生物化學機制，但始終陷在單細胞的泥淖中。大約21億年前，真核生物（有真正細胞核的生物）的出現才打破僵局，有了植物、動物和人類。從單細胞到多細胞的突破，重要性不亞於生命起源本身，它是必然還是偶然？所有的真核生物都有著共同祖先，也就是說真核生物在地球上可能只誕生過一次。有科學家提出，細菌在能量生產方面受到根本束縛，所以無法突破，真核生物的誕生是兩個細菌以難以置信的方式結合所致，這樣的事件可能在宇宙中就只發生過一次。換句話說，也許宇宙中多的是細菌，卻再沒有其他複雜生物。在一度認定自己平庸之後，人類忽然發現自己並不平庸，但也許註定孤獨。

1999 年 12 月，宇航員在哈勃太空望遠鏡上執行任務

旅行者

地球誕生於約46億年前，花了10多億年創造出細菌，又過了10多億年才有了真核生物。在5億多年前的寒武紀，才有了能在地質記錄中留下大量化石的生物，進入了生命跡象顯著的「顯生宙」。數次大滅絕與新生後，恐龍在約2.3億年前的三疊紀崛起，統治了大地1億多年，直到6700萬年前突然滅絕，給哺乳動物騰出發展空間。

人類祖先大約在1300萬年至600萬年前與黑猩猩分家，從樹上下來，在非洲稀樹草原上開始新的生活。此後他們多次走出非洲，擴散到除南極之外的所有大陸，逐漸變成我們。人類可能在20萬年前開始用火，約1萬年前發明農業，250年前進入工業時代，120年前開始在天然無線電波中摻進自己的聲音，57年前首次登上月球。

下一個冰期或下一塊隕石何時到來還無法確定，也不知道人類會不會在自然抹殺我們之前先幹掉自己。如果有外星文明觀察地球，能發現智能生物跡象的時間窗口太小了。

在空間和時間上，人類佔據的份額都如此渺小，但還是有那麼一點不普通的。我們可能是唯一會改造環境的物種，不只是被環境推著走；想必也是唯一會在努力活下去的間隙仰望星空、思考一些奇怪問題的物種。沒有人知道最早的天問發生在什麼時候，可以確定的是，文明之初就有人在思考世界的構成、地球的尺寸、日月星辰的運行。

我們總是試圖尋找一些高於生存本身的意義，堅持不懈地探究天道本原，不管那是某個人格化神明的意願，還是無意識無設計的自然運行規律。這類探究行為往往為實用目的所推動，但對人類心靈的震撼並不亞於實用價值。對海洋、極地、高峰的最早探索，還有航天和登月，在那些關於黃金、榮耀與勝利的夢想之下，是我們那不肯停留在原地的不安分的心。

1977年9月5日，NASA（美國國家航空航天局）的無人探測器旅行者1號發射升空，向外太陽系進發。它探測了木星和土星之後，繼續向太陽系外緣前進，到2018年年初與太陽距離達到141個天文單位，即日地距離的141倍，是當前離地球最遠的人造物體。

預計它將在2036年耗盡能源，與地球徹底失聯，但還會在茫茫宇宙間漂泊很久，直到被宇宙射線消磨殆盡，或者被什麼星球的引力俘獲而墜毀，抑或被什麼智能生物撿起來。

為著最後一種可能的情景，旅行者1號攜帶了一張直徑30厘米的鍍金銅質唱片，試圖盡量全面地向地外文明介紹人類自身。唱片里存儲著115張關於地球風貌、人類、知識和太陽系天體的圖片；55種地球語言的問候，以6000年前蘇美爾人使用的阿卡德語開始，以漢語方言吳語結束，內容是「祝你們大家好」；有風雨雷電、犬吠鳥鳴、火車飛機等「地球之聲」；還有來自多種文化的音樂，包括貝多芬的第五交響曲片段、中國古琴曲《流水》、查克·貝里的搖滾樂、非洲的打擊樂、新幾內亞人的歌聲，等等。

天文學家卡爾·薩根主持編纂唱片內容時，人們對發現地外文明的期待似乎比現在高一些、心懷的浪漫多一點，不像40多年後這麼冷靜。如今，飛碟和外星人跡象的都市傳說熱潮已經過去，但嚴肅的探索工作還在推進：來自不同國家的探測器繼續紛紛造訪月球；NASA很快要發射新的巡天衛星，尋找更多太陽系外行星；中國的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）於2016年落成，成為世界先進的深空探測基礎研究工具；美國太空探索技術公司（SpaceX）的「獵鷹重型」火箭攜帶著特斯拉電動跑車飛往火星之後，創始人埃隆·馬斯克表示，SpaceX建造的火星飛船最快將在2019年短程試飛；在理論範疇，物理學家已經將思維拓展到高維時空，試圖為所有的物質（以及暗物質、暗能量）和作用力找到統一的解釋。

不知道我們有生之年能不能看到突破，不知道人類何時能真正離開搖籃開始星際大航行，不知道生命形式是否會超出我們熟悉的範疇，甚至不知道人類認知能力是否足以理解宇宙和自身。當下唯一能確定的是，只要人類這個物種還存在，就總會有一些成員作為旅行的先驅，將人類足跡與思維的邊疆拓展到更遠的地方。