世界上有沒有外星人！宇宙存在外星生命的概率有多大

但是，當我們用這些儀器掃描太空時，並沒有感覺到宇宙中充滿著工業化的活動。夜晚是那樣的平靜，只能接收到來自恆星、氣體雲以及星系的信息。我們有一種感覺，在歷史的長河中，已經出現過幾十億個文明世界，但是今天只有很少幾個文明世界對外宣布他們的存在。似乎這些工業化文明並不是長久向人間釋放巨大的能量，當然，這並不排除在有限的時間內釋放能量的可能性。我們可以這樣假設一下，與我們相類似的一個新的文明世界，在一個相當短的期間內向宇宙空間照射，然後又莫名其妙地消失了。外星文明的毀滅和地球文明類似，瑪雅文明也毀滅了。他們為什麼會匆匆地消失呢？也許他們用核戰爭毀滅了自己——在他們能向宇宙空間表現他們自己存在的同時，他們剛好掌握了使用核武器。也許他們被宇宙事故摧毀了，例如，他們撞上了一顆小行星，但這種可能性不大。不過，我們相信最有可能的是，一個文明世界從宇宙舞台上最終的消失，是由其本身日益增長的工業尖端化引起的。我們只能通過檢測他們在空間所消耗的能量來尋找他們。但想必他們已經懂得——正如我們現在逐步認識到的一樣——保護資源是發達的文明世界最重要的信條之一。正如我們現在所做的那樣，他們也將發明出一種技術來保護他們的能源，也將制定一項對他們有益的能源保護法。於是他們便大量地從太空中消失了——不是因為他們真的已經消失，而是因為他們的工業變得更加尖端化了。現在，我們已能在我們自己的文明世界裡看到許多這樣的事例。例如電纜電視的普及以及地面上用光纖電纜傳播的電話和電視信號。如果電纜電視能覆蓋住整個地球表面的話，那麼最能反映地球上智能生命的東西就將從宇宙中消失。第二個最能表現出我們存在的東西就是一些大國的防空雷達系統。但是，如果全世界能達到這樣一個和平，以至可以拆除掉所有軍用雷達的話，那麼另一個最能表現我們存在的標記將消失。從實際意義上來說，我們的文明世界將變得非常難以探測——儘管他遠遠比我們今天的世界更完美。假如現在存在外星人，那要怎樣尋找他們 探測行星中的生命我們相信文明世界不斷地湧現，並向宇宙中放射各種電磁波。但是沒有過多久，他們就變得像聖誕樹上閃爍不定的小燈一樣，令人難以捕捉了。有許多古老的和相當發達的文明世界仍在那裡存在著，只不過我們很難發現他們。這樣，一個結論就得出來了，宇宙間存在著一個光輝燦爛的文明世界群體。在這個群體之中，文明世界的總數量大體上是不變的，但其具體成員卻隨著時間的推移而發生著變化。外星文明的探測在某一特定的時刻內，從我們銀河系中能探測出來的文明世界的數量，只不過是產生文明世界的速率與他們向宇宙空間發射大量能量所用的平均時間長度的乘積。我們已經計算過，產生文明世界的速率大約是每年一個。可這樣的文明世界維持其可探測狀態又能達到多少時間呢？當我們在銀河系中探測出其他一些文明世界，並確定出他們壽命的最典型的資料後，我們才能搞清楚這個問題。一些人以為這些文明世界進入可探測狀態的時間並不比我們地球的情況長多久，大約30年或更多一些；而其他一些人則認為，諸如空間爆炸等現象將能使我們長時期地觀看和探測到他們，這個時間也許是幾百萬年。如果我們取個中間值，並假設這些文明世界維持其可探測狀態的平均時間是一萬年的話，那麼我們將得出一個極其重要的結論：在我們銀河系中可探測到的文明世界的數量約達一萬個，這是一個相當可觀的數字。另一方面，這也間接地說明，在1000萬顆星球中只有一顆星球上存在著文明世界，而在我們找到第一顆這樣的星球之前，我們又必須搜索多少顆星球呢？再者，這些星球間的距離，也就是說各文明世界間的平均距離大約是1000光年。這樣，要探索任何文明世界都必須採用這樣一種方法——這種方法可以在1000光年或者更長的距離上探測出智能生命那巧妙的表現形式。那麼要想在大約1000萬顆星球中探索出某種文明活動，最有指望的探測方法又是什麼樣的呢？正如我們在下文中可以看到的那樣，我們當然不能指望「他們」派宇宙飛船來。我們相信，完成這個事業只能靠我們自己所擁有的各種手段到太空中去尋找。問題的關鍵是我們如何去實踐。我們不是擬人主義者，不能用我們自己的工業技術為準繩來衡量其他那些光彩奪目的文明世界。總之，我們是一個原始的文明世界，天曉得宇宙間五光十色的工業技術已發達到何種天地？的確，在考慮他們那裡與我們這裡的工業技術時，我們將不可避免地受到物理法則以及宇宙間的排列分布的制約。值得慶幸的是，「山重水複疑無路，柳暗花明又一村」，在探究這個問題過程中，我們還是一步步地在前進。我們應該能清楚地認識到，肯定沒有一種工業技術總處於最能被探測出來的狀態。

可以肯定，形形色色的文明世界在其發展的各個階段上將採用不同的工業技術，這樣對於每一種文明世界都要採取不同的研究方法。另外一點應該強調一下，我們所能搜索的只能是工業技術，因為在大多數情況下，工業技術最容易被檢測出來。我們馬上想起了一個方法——火箭。當我們從小說上或生活中得知火箭是遨遊太空的最好方式時，卻沒有注意到幾乎整整一個時代都過去了。應該感謝電視和電影，他們已使全世界的大部分人都相信，矗立在地平線上的星際火箭，無論從哪方面來說都比現代化的噴氣式飛機更昂貴、更難建造、更難操縱。這些問題當然無關緊要，因為最關鍵的問題是1000光年的距離——經過我們計算得出的各文明世界之間的平均距離——太遙遠了。實際上，如果真的採用我們現在的火箭，那麼要花上3000萬年才能飛完這段路程。現在的火箭要在太陽系中飛行的話，還不成問題，但要想在恆星間通航旅行，我們還需要更快的運載工具：這是一種能在相當短的時間內，以接近光速的飛行速度穿梭於恆星之間的宇宙飛船。尋找最佳能量這裡出現了一個難題！我們面臨著不可避免的狹義相對論的推斷，當一個物體的運動速度接近光速時，它將變得非常重。當然火箭也不例外，如果它變重，那麼就需要更多的燃料來使其加速；但這時燃料自身重量迅速增加，這樣循環往複不已。誰都能從數學角度推演出這個惡性循環，結果表明，飛行速度達到光速的火箭是不能用我們現有的火箭發動機來驅動的，我們必須想像出某種核動力推進系統——這種系統遠比我們今天的工業技術所能生產的推進系統更高級。實際上，要獲得這樣一個宇宙飛船的推進系統似乎還是可以說得過去的，但我們必須假設能利用物理方面最有效的能源，例如，用物質和反物質的湮滅所產生的能量來推動宇宙飛船。當物質和反物質相結合時，它們將以伽馬射線的形式全部轉化為能量。於是由這種結合所產生的伽馬射線閃光就成了助推火箭的排出物。但是，你又怎麼能製造出足夠的反物質來給一個即使是很小的火箭加燃料呢？你又將採取什麼材料來製造能同時載有物質和反物質的火箭呢？很明顯，這些問題遠遠超出了我們現在的工業技術範疇。就算這些問題能解決，這種宇宙飛船的燃料需求量還是令人望而生畏的。著名科學家伯納德·M奧利弗博士，曾經計算過這類能以光速的7/10的飛行速度往返於遙遠的行星與地球間的多級火箭的燃料需求量。他做過這樣的假設，如果火箭的凈載重量是1000噸，這其中包括最終返回地球的宇宙飛船船身，那麼火箭的總重量將達到34000噸，這並沒有什麼奇怪的。在這個總重量中大概有16500噸的物質，這部分物質很容易獲得：就像從附近的河裡取水一樣方便。但是火箭還需要16500噸的反物質，這可真令人目瞪口呆了。地球上根本沒有反物質礦藏，我們必須採用某種加工方法來製造反物質，可我們現在對這種加工方法卻一無所知。不管怎麼樣，依照愛因斯坦的著名的方程式，我們能計算出在這些加工過程中所需要的能源的最低限額。作為一個比較，我們可以看到，如果以目前全美國每年動力產量為基數來計算的話，要花上50萬年才能為這樣的火箭做一次飛行提供所需的燃料。當然，要想探測出宇宙間其他的文明世界，我們很可能不得不發射出上千萬這類火箭。很明顯，正是由於能源的緣故，才使得這個問題似乎可以肯定了：無論對哪個文明世界來說——即使其科學技術是如何的先進和發達，以致可以發射這種火箭——都將在這個極其昂貴的造價面前一籌莫展。順便提一句，這種火箭另外還有一個不利的副作用，即如果操作不慎的話，那麼當它們起飛時，會把整個地球的大氣層燒盡。這些計算清楚地表明，我們不能指望廣泛地採用這種火箭來進行星球間交往，因為這類火箭的飛行時間是幾百、幾千甚至幾百萬年。看來，製造這類火箭的事情肯定與我們無緣，它要留給將來某種能以上述時間來計算壽命的生物了。重要的認識至此，我們得到了幾個重要的認識。第一，永遠也不值得向太空中派遣像宇宙飛船一類的實物。向宇宙空間發射出如何建造這樣一個實物的詳細信息也總是比發射實物本身容易得多。第二，對一個遙遠的文明世界發動進攻或進行合理的經濟開發永遠是得不償失的。恆星間遙遠的距離構成了一個有效的隔離，以防止各文明世界相互掠奪。假若那些能回憶起世界史的人真的擔心來自地球之外的威脅，那可是太沒有必要了。因為他們確實不了解，能導致地球上世界大戰的有限時空跟宇宙間的時空相比，有著天壤之別。最後，因為任何先進的文明世界都必須合理而經濟地利用它們的能源，並解決這些問題，所以認為UFO是來自其他文明世界的觀點純屬無稽之談。基於另一種考慮，這些問題在本書中還有論述。難道我們就這樣絕望地放棄了嗎？難道宇宙間的時空是如此的浩淼，以至於那些文明世界註定要在銀河系中永遠孤零零地漂流嗎？不。正是那些使星際間宇宙飛船航行成為不可能的物理法則，給我們提供了一個星球間相互聯繫的最快、最有效、最節省能源而又最經濟實用的途徑：電磁波——光波、無線電波、伽馬射線等，不一而足。這些以光速傳播的輻射線非常之便宜。例如，利用現有的射電望遠鏡，我們可以成功地將一個60個字的電報發射到10光年遠的另一個射電望遠鏡上去，而這個發射只耗用10美分的能量。僅此一例就足以說明為什麼在宇宙間尋找其他文明世界的過程中，研究開發電磁輻射遠比研製火箭的成功把握要大。其他文明世界也會得出同樣的結論。我們期待著各文明世界能相互發現對方，並把電磁波作為主要手段來相互發送信息，如果有可能的話——這種可能性極小——採用某些具有實體的運輸工具進行星際間的交通往來。尋找外星生命的頻率依我們的論據，是否可以就星際間最佳接觸和聯絡得出一個更精確的選擇方案呢？尤其是對十分寬闊的電磁波頻譜來說，是否有某種頻率更易被整個宇宙的文明世界所採用？回答是肯定的。很明顯，宇宙已經發展到像我們這樣的程度，以至肯定可以產生出某些適合於星際通訊的特定頻率，而這些頻率肯定比其他頻率要經濟合算得多。有兩個要素決定著這些特定的頻率，其一，就是電磁輻射的量子特性。電磁輻射是由發射出去的光子所形成的，每一個光子所具有的能量正好和頻率成正比。例如，一個可見光光子的能量大約比典型的無線電波中一個光子的能量強100萬倍，而它們各自所載送的信息量卻都是一樣的。這就是說，雖然無線電波中的光子和可見光的光子承載同樣多的信息，但前者的能量只是後者的百萬分之一。最佳頻率帶：外星人可能在那裡如果事情就是這麼簡單的話，那麼人們將無可非議地採用非常低的無線電頻率來進行星際通訊。可是現實總是不隨人意，另一個宇宙現象又使得事情複雜化了：這個現象就是銀河系中來的無線電雜訊。不管建造什麼樣的射電望遠鏡，這種雜訊都將進入其中。而且，按照牧師法則，這種雜訊還消除不掉。事實表明，這種特殊的雜訊尤其在低頻段上顯得更強。當雜訊進入射電望遠鏡中時，它將干擾我們的無線電接收機，於是本來穩可以接收到的任何信號的光子，就無法接收了。其結果需要比一個光子多得多的光子才能進行可靠的通訊。正因為需要更多的光子，所以每一份信息的成本及能耗就上升了。

換句話講，在最低的無線電頻率上，銀河系射電雜訊的相對增加，使每一份信息的花費提高了。另外，還存在著一個不可避免的雜訊源——無線電雜訊，它是從構成現在宇宙的原始火球來的一種輻射形式。這就是充滿整個天空的暗弱的微波背景輻射。我們自己以及其他任何文明世界，通過對以上三種現象的研究所得出來的知識，可以確定出用什麼樣的頻率在銀河系中通訊是最經濟合算的。可以這樣講，對於所有文明世界來說，答案都是一樣的。這就是一個接近3000兆赫的無線電頻率，這個頻率正好是我們地球上最典型的雷達頻率。實際上，存在著一個相當寬的頻帶——從1000～40000兆赫，如用這個頻帶內的頻率來發射信號的話，其發射成本是大致不變的。在這個頻帶內有幾個特殊的頻率，它們分別是氫原子輻射頻率（在1420兆赫）；氫氧根的輻射頻率（接近1667兆赫）；水分子輻射頻率（接近22000兆赫）。氫是宇宙間最豐富的元素，氫和氫氧根相結合就構成了水。正如我們大家所知，水是構成生命的最基本的物質。由於以上這些原因，人們才聯想到，我們不僅要利用在這個最理想的頻帶內所有頻率來收發信息或進行星際聯絡，而且，我們尤其要利用這三個與人類生息相關的頻率。也許是由於這些巧合，人們把無線電頻譜中的這個區域稱之為「水洞」，並認為這是一個探索宇宙空間智能生命的最主要的頻段。人們普遍認為，宇宙中像人類這樣的智能生物可能會在這個「水洞」里相遇。不過要注意，這個「水洞」不是地球上或宇宙中的某個地球概念，而是無線電頻譜上某一特定的頻段。射電望遠鏡值得高興的是，我們現在已具備了能在這個無線電頻帶上探測信號的最先進的射電望遠鏡。在英國、德國、前蘇聯以及美國的許多地方都建有大型的射電望遠鏡，並配有能接收這些最佳頻率的極尖端的無線電接收機。目前，最靈敏的射電望遠鏡設在波多黎各的阿雷西博附近，它是一個直徑為300米的射電望遠鏡，其總的能量接收面積比全世界所有其他射電望遠鏡的能量接收面積總和還大。它有一個強有力的無線電發射機，該發射機能發射出那些最適合於星際通訊的頻率。實際上，由這個發射機所發射的無線電波束，很有可能被銀河系中任意一個地方的、與之相類似的射電望遠鏡檢測出來，只要那個望遠鏡正好指向阿雷西博。

如果不能使無線電電波能量聚焦的話，那麼這個望遠鏡要想發射出同樣的輻射水平，必須發射出20萬億瓦的能量，這相當於現在全世界總發電量的20倍。實際上，就其頻率與傳播途徑來看，從地球上發射出去的這個信號，比太陽的無線電輻射要強幾百萬倍。由此可以驗證，這些智能的無線電信號和其他大部分智能生命活動的表現形式形成了鮮明的對照，這些信號在宇宙間可能真是明亮的。1978年，阿雷西博台的射電望遠鏡對200個鄰近的星球進行了智能無線電信號的探索。因為射電望遠鏡是那麼靈敏，所以，如果某智能信號能覆蓋到整個地球表面，哪怕其總功率只有一瓦的一萬億分之一的話，它也能把這個信號探測出來。在現在的射電望遠鏡中，大約有10台能檢測出1000光年距離以外的無線電信號。另外，還有許多射電望遠鏡也都被用來搜尋星際間的智能信號，其發射頻率大多接近氫原子的輻射頻率。在這些天文台上，如西弗吉尼亞州格林班克的國家射電天文台；俄亥俄州德拉維爾的俄亥俄大學天文台；加利福尼亞大學的哈特克里天文台，前蘇聯的其他幾個天文台以及阿雷西博天文台，已經進行了一系列強有力的搜索。在加拿大全國學術研究委員會的阿爾貢昆射電天文台上，研究人員對那些頻率接近水分子譜線的信號，進行了一次靈敏的搜索。在大多數的觀測中，射電望遠鏡都是瞄準鄰近的、像太陽一樣的恆星。奧茲瑪項目對外星球無線電信號的第一次搜索，是在1960年由美國國立射電天文台完成的。在那次觀測中，啟用了一個直徑26米的射電望遠鏡，並配有一個單頻道無線電接收機，用以探測接近氫原子譜線頻率——1420兆赫——的信號。在這個稱之為奧茲瑪的項目中，科學家們對最鄰近的兩顆類似太陽的恆星鯨魚座τ和波江座ε進行了大約200小時的觀測。當然，今天我們可以用類似阿雷西博天文台的射電望遠鏡在零點幾秒內，重複這類觀測的全過程。在最近的研究搜索中，採用了電子檢測儀器，它們能同時監測儘可能多的頻道。我們可能看到，作為一個最典型的例子，阿雷西博天文台的儀器可同時監測3024個頻道。而1978年，在該台進行的一次搜索中，通過對計算機網路進行一些特殊調整，可同時監測65536個頻道。同時監測儘可能多的頻道這一點甚為重要，因為在信號發射過程中，如果把信號的頻率壓縮在頻譜的某一相當窄的頻帶上，那麼這個無線電信號的強度將大大增加，而且也更容易被探測出來。

然而，要想檢測並接收頻帶這麼窄的信號，無線電接收機，必須將其頻率調諧到非常接近所發送過來的那個信號的頻率。如果在星際間通訊中採用這種頻帶極窄的信號，那麼對幾個頻道進行監測顯然只能覆蓋住無線電頻譜中的極小的一部分，這樣的成功可能性很小。假若我們想在一個合理的時間內，對頻帶頗寬的「水洞」里的信號進行研究，我們必須同時監測大量的頻道。目前，有人主張建立一個能同時監測100萬個頻道的專用無線電接收機，以此來搜索地球以外的智能無線電信號。而最終的目標是建立一個一次能監測10億個頻道的無線電接收系統。儘管這個接收系統可能要耗資成億成兆的美元，但它畢竟還沒有超出我們今天的工業技術範疇。
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