人類為什麼要走進太空？！

07-05

進入太空、探索宇宙，是人類永恆的嚮往和追求。霍金教授於NASA成立50周年紀念活動的講座。以下，Enjoy：

霍金開通微博的事情，想必大家都知道了吧，目前粉絲已飆升近450萬！

4月13日，霍金更新一條微博，宣布啟動「突破攝星」計劃，研發「納米飛行器」。以下是微博正文：

Greetings to everybody in China from NYC. At the One World Observatory in New York City, Yuri Milner and I launched a mission to the stars. Mark Zuckerberg lent his support by joining the board of our new initiative, Breakthrough Starshot.Within the next generation, Breakthrough Starshot aims to develop a 『nanocraft』 – a gram-scale robotic space probe – and use a light beam to push it to 20 percent of the speed of light. If we are successful, a flyby mission could reach Alpha Centauri about 20 years after launch, and send back images of any planets discovered in the system.Albert Einstein once imagined riding on a light beam, and his thought experiment led him to the theory of special relativity. A little over a century later, we have the chance to attain a significant fraction of that speed: 100 million miles an hour. Only by going that fast can we reach the stars on the time-scale of a human life.It is exciting to be involved in such an ambitious project, pushing the boundaries of ingenuity and engineering.

我在紐約向中國的各位問好！在紐約城的一號樓觀景台，我和尤里·米爾納啟動了「突破攝星」計劃 (Breakthrough Starshot)，馬克·扎克伯格也加入了該計劃的董事會，為「突破攝星」助一臂之力。在一代人的時間內，「突破攝星」旨在研發出一台「納米飛行器」 —— 一台質量為克級的自動化太空探測器—— 並且通過光束把它推動到五分之一的光速。如果我們成功的話，這個飛掠任務將會在發射後二十年左右到達半人馬座阿爾發星，並發送回來在那個星系中發現的行星的圖片。愛因斯坦曾經幻想在宇宙中乘著一道光線飛馳，這個思想實驗為他的狹義相對論奠定了基礎。一個多世紀後，我們有機會可以達到光速的一小部分：一億英里每小時。只有通過這麼快的速度，我們才有希望在人類的時間尺度內到達那些恆星。這個項目耗資巨大，雄心勃勃地希望探索人類創新和工程學的極限。能參與這樣的項目，非常令人興奮。

看完之後，不知道大家是否和我一樣有疑問，人類為什麼要進入宇宙、探索太空？

霍金下面的這篇演講或許可以回答大家的疑問：

為什麼我們要進入太空？為什麼我們要花這麼大的精力和金錢只為去獲得幾塊月球岩石？有沒有更好的理由去解釋？

某種程度上，這樣的情況很像是1492之前的歐洲，人們很可能會爭議哥倫布的環球航行只是在浪費金錢，然而新大陸的發現使舊社會發生了深刻的變化。試想不是這樣，我們可能就沒有巨無霸或肯德基。

向宇宙探索將有更大的影響，它將全面改變人類的未來，又或許能確定我們是否有任何未來。它不會解決任何地球上我們眼前的問題，但它會給我們一個新的視角使我們既向外看又向內看。而且這可能使我們團結起來面對共同的挑戰。這將是一項長期的戰略，很長很長，可能會是幾百甚至幾千年。我們已經把「漫遊者」開上了火星，並將探測器降落在火星的衛星土衛六（泰坦）上。但如果考慮到人類的將來，我們必須要將我們自己送上去。太空旅行並不便宜，但只佔用世界資源中的一小部分。自從那次阿波羅著陸之後，美國宇航局的預算一直沒有多大改變，但卻從1970年佔美國國內生產總值的0.3%開始下降，一直降到現在的0.12%。

即使我們人為地將國際預算增加20倍來更有效地進行太空旅行，這些花費也僅僅佔了全世界生產總值的一小部分。

有人可能會指出應該用現有的錢來解決如今在地球上的問題。例如氣候改變和環境污染，而不是把錢浪費在可能無果而終的對新星球的研究當中。我並沒有否定解決氣候變化、全球變暖的重要性，不過我們可以在做這些的同時，依然可以分出全球經濟收入的1/400來進行宇宙探索，難道我們的未來不值得這1/400的付出嗎？

……

當我們去到太空，我們會發現什麼呢？地球之外存在著外星人還是說人類是孤獨的呢？我們相信地球上的生命是自發性產生的，所以生命也有可能會出現在其他適合的星球上，而星系中存在大量這樣的星球。

但我們卻仍然不清楚生命是如何誕生的。在原始的海洋中，依靠原子的隨機碰撞而形成如同DNA分子般複雜事物的可能性非常低，然而也有可能存在過一些能夠聚合成DNA的更為簡單的大分子，或是其他一些有能力完成自我繁殖的大分子。儘管在一個合適的星球上，生命誕生的幾率也非常小，但宇宙是一個無限大的空間，生命總會在某個地方出現。但若可能性真的如此之低，那宇宙中兩種獨立衍生出來的生命會相隔著非常遙遠的距離。

然而還有一種可能性被稱為泛種論，泛種論猜想生命在行星之間散播或者經由流星攜帶至另一個恆星系統。

我們知道地球曾經被來自火星的流星擊中，有些甚至來自更加遙遠的地方，我們目前仍沒有證據可以證明這種理論。但這依舊是一種可能性。

泛種論中關於生命散播的一個重要特徵就是與地球鄰近的生命形態，也是會以DNA作為基礎。

而相對的另外一種獨立衍生的生命形態也以DNA為基礎的可能性極其微小，所以遇到外星人的時候你要注意了你可能會感染到一些你無法抵抗的疾病。

關於生命形成的一個觀察證據是我們所發現的源自35億年前的化石，地球形成於46億年前，在最初近5億年處於極熱階段而無法形成生命。通過跟一個有100億年壽命的類地行星的比較，生命在接下來溫度下降的5億年里形成是有可能的。

這表明無論是因為泛種論還是生命獨立形成，可能性都是較高的。如果可能性不高，那至少需要差不多100億年才能形成生命，而如果是泛種論，太陽系或者附近恆星系統中的所有生命都會是以DNA作為基礎。

當然在星系中的其他區域也可能會有原始生命，但卻似乎沒有出現任何高級智能動物。我們未曾發現外星人來訪過的跡象，我並不完全相信UFO的報告，為什麼他們總是以怪異的形態出現呢？

假若政府有意把這些報告隱瞞著，並自己保留起來用以對外星人的科學研究，那麼到目前來說這似乎一項失敗的政策。

此外，儘管有像SETI這樣的廣泛搜索地外文明的項目存在，我們仍沒能接收到來自外星的電視節目信號，這可能表明，在地球周圍的幾百光年範圍內沒有外星文明處在我們人類的這種發展階段，發布一種被外星人綁架的保險似乎是一個非常安全的賭注。

為什麼我們至今還沒收到來自外星人的消息？卡爾文的這幅漫畫表達了這樣一種觀點，裡面寫道：「有時候我會在想宇宙中其它地方存在著外星人的一個確鑿證據是他們沒有嘗試著來聯繫我們人類。」

嚴肅的說，有三種可能性可以解釋這個問題。第一，在一個適合的星球上出現原始生命的可能性非常低。

第二，原始生命出現的可能性比較高，但生命進化出像我們人類這樣的智力的可能性非常低。不能因為我們進化出了智力，就可以假定智力是達爾文提出的自然選擇的必然結果。

目前尚不清楚智力會否為長期生存提供優勢。即使我們所謂的智力招致了自我毀滅的惡果，細菌和昆蟲會也會生存得很快樂。

這是第三種可能。生命出現並進化出智力，當他們的科技水平達到可以發送無線電信號時，他們也同時有能力製造核彈和其它的大規模殺傷性武器，也就使他們長期處於自我毀滅的危險中。

讓我們希望這不會是我們這個問題的答案，我個人比較傾向於第二種可能性。原始生命相對來說比較普遍，但智能生命非常罕見。有些人會說也還沒出現在地球上。離開地球後我們還能否存活很久嗎？我們在國際空間站的經驗表明人類離開地球後，數月內是可以存活的。

然而當遇上了零重力會引起一系列不良的生理反應和骨質弱化，同時也會帶來液體和外星人等實際問題。

因此也就需要在某個行星或者月球上建造長期的人類基地。通過把基地安置在地表之下，我們可以減少熱量的損失和抵禦流星或宇宙射線。而當在與外星組成的社區中要維持地球的自身獨立時，該行星或月球也可充當一些原材料的來源。

在太陽系中，哪些是人類可以殖民的地方呢？最明顯的是月球，它靠近地球並相對容易到達，我們已經登陸過月表並駕車橫越過。

但從另一方面看月球比較小，而且沒有像地球那樣的大氣層或者電磁場可以偏移太陽輻射粒子，那裡也沒有液態水。不過在南北極的隕石坑裡，有可能存在著冰，月球殖民地可以利用核能或太陽能來使它變成氧氣的來源，月球可以成為我們探索太陽系中其它星球的基地。

很明顯火星是下一個可選項，它與地球的距離相當於我們離太陽的一半，所以接收到的熱量也減少了一半。火星曾經有過電磁場，但在4億年前就已經衰變了，令火星暴露在太陽輻射之下。這也剝離了火星的大部分大氣，現在只剩下相當於地球百分之一的氣壓。

然而火星上一些類似徑流河床和乾涸湖的地表說明火星在以前肯定有更高的大氣壓，但現在的火星不可能存在液態水了。

因為其在近真空的環境中會被蒸發，但這表明了火星曾有過一個可以讓生命自然地或通過泛種論形成的溫暖而濕潤的時期。現在的火星上沒有生命的跡象，但如果我們能找到火星曾經存在生命的證據，那將會證明在合適星球上進化出生命的可能性相當高。

自1964年的水手4號以來，NASA已經向火星發射了大量的航天器，並且通過一系列的人造衛星來進行調查。而最新的一顆是火星勘測軌道飛行器，這些人造衛星為我們展示了太陽系中的很多深谷和高山。

同時NASA也在火星表面登陸了許多探測器。最近的是兩輛火星探測車，它們傳回了很多乾燥的沙漠景觀的照片，不過仍然有大量的水以冰的形態儲存在火星的兩極，火星殖民地同樣可以利用它們來製造氧氣。

火星也有過火山活動，這能把殖民地可以使用的礦物質和金屬帶到地表來。

月球和火星是太陽系中最合適進行太空殖民的地方，水星和金星都太熱，而木星和土星則是沒有固態地表的氣態巨行星。

火星的衛星都太小，而且沒有什麼超過火星的優勢，木星和土星的一些衛星倒還有可能，尤其是泰坦，即土衛六，它比月球要更大和更重，而且有一層稠密的大氣。

由NASA和ESA合作的卡西尼－惠更斯項目已經在泰坦上登陸了一台探測器並傳回了泰坦地表的照片。很可惜，由於遠離太陽，它的氣溫非常低，而且我也不會熱衷於住在一個液態甲烷的湖旁邊。

若考慮在太陽系以外呢？我們的觀察表明相當大部分的恆星有行星圍繞著。目前我們只能檢測到像木星和土星那樣的巨型行星，但我們有理由相信它們周圍也會有小一點的類地行星，並且有一些會位於與恆星的距離剛好可以讓液態水存在於其地表的宜居住區。

在離地球30光年的範圍內，我們已經觀測到1000顆恆星，如果其中的百分之一有類地行星位於宜居住區，我們就會有10個候選的新世界，現在的科技已經能使我們不斷重訪這個行星，但我們應該將星際看作一個長期的目標，這裡的長期指的是起碼超過接下來的200到500年，而人類已經作為一種獨立的物種存在了將近兩百萬年。

我們的文明起源於約10000年以前，而發展速度仍在穩步提高。如果人類要在數億年內繼續繁衍生息，我們就必須大膽地去一些從來沒有人涉足的地方。

非常感謝大家的聆聽！