苗千| 生命的界限

美籍義大利裔物理學家恩里科·費米（Enrico Fermi）1950年曾經提出了一個著名問題，後來被人們稱為「費米悖論」，問題的大意是，考慮到宇宙驚人的年齡（大約為137億年）和數目眾多的星系，宇宙中早就應該遍布著生命現象，那麼為什麼人類至今也沒有發現在地球之外的任何生命形式？

對於這個問題，半個多世紀以來人類一直沒有找到合理答案。考慮到人類科學水平進步的速度，如果銀河系內的其他行星也存在生命的話，只要他們比人類早發展幾百萬年，也早就應該有了驚人的科學成就，即使不能漫遊銀河系，起碼也可以讓人類發現他們的存在。那麼，他們究竟在哪兒？科幻作家劉慈欣在他的小說《三體》中針對這個問題，提出了一個「黑暗森林」假設，說宇宙中高度發達的文明都在盡量隱藏自己的存在，以免被其他文明消滅，但這畢竟只是小說家的幻想。

美籍義大利裔物理學家恩里科·費米

那麼，地球上的人類文明，是否是宇宙中獨一無二的存在？對於這個問題人類顯然還沒有明確的答案，但是最近，兩位物理學家的研究很可能為解決這個問題提供了一個重要的新思路。2014年12月5日，以色列希伯來大學的物理學家斯維·皮蘭（Tsvi Piran）和西班牙巴塞羅那大學的物理學家勞爾·希梅內斯在《物理評論快報》（PRL）雜誌上發表論文《伽馬射線爆發在宇宙生命滅絕中的可能角色》（Possible Role of Gamma Ray Bursts on Life Extinction in the Universe），探討宇宙中的生命為何如此稀少。兩位物理學家認為，即使在宇宙中的其他行星上可能出現和地球類似的生命形式，無處不在的伽馬射線爆發也有可能會對脆弱的生命產生毀滅性的打擊，這有可能是宇宙中生命現象如此稀少的一個主要原因。生命的產生，不僅需要一個穩定的恆星，一個環境適合的行星，這個系統形成的時間，以及它在星系中的位置也對生命的出現至關重要。

大約每一天在宇宙中的某處都會發生一次伽馬射線爆發，這種現象堪稱宇宙中最絢爛的焰火，但是它給周圍可能存在的生命帶來的是毀滅。人類在20世紀60年代才發現了這種現象，對於它發生的原因至今還不大清楚，伽馬射線爆發釋放出的能量相當於幾千個地球在幾秒鐘內被蒸發。在剛剛發現伽馬射線爆發時，人們認為這種現象都發生在銀河系內部，否則這些伽馬射線很難穿越遙遠的星繫到達地球，但是隨後人們發現，觀測到的大多數伽馬射線爆發實際上都來自於其他星系，其中一些甚至來自於宇宙中最遙遠的星系。目前探明的距離地球最近的伽馬射線爆發也距離地球有1億光年的距離，有些探測到的伽馬射線爆發甚至距離地球有數十億光年，難以想像當時爆發所蘊含的能量。

人們目前認為，恆星的死亡造成的引力坍塌，或是兩個緻密天體（比如中子星）的碰撞合併，都可能造成伽馬射線的爆發，在短短十幾秒內就有可能發射出太陽一生中所發射能量的總和（太陽的壽命約為100億年），而這對於附近的生命來說是滅頂之災，一場伽馬射線爆發可能會造成它周圍幾光年內所有生命的滅絕。生命非常脆弱，人類只能在環境非常類似地球的行星上生存。這兩位科學家證明，因為宇宙在不斷膨脹，此前宇宙中星系比現在更加緻密，宇宙中的伽馬射線爆發也更加頻繁，因此在任何區域都無法存在生命，直到50億年前，生命才有可能出現。在星系的核心區域，因為恆星的密度更高，伽馬射線爆發更為頻繁，因此生命存在的可能性也就越小。銀河系內25%的恆星都聚集在距離銀河系中心6500光年以內的區域里，在這個區域內，過去10億年內有95%的可能曾經遭受過致命的伽馬射線爆發的襲擊。距離銀河系中心1萬光年的範圍內，因為頻繁的伽馬射線爆發，都很難有生命存在，因此生命更有可能出現在星系的邊緣（地球就位於銀河系的邊緣，距離銀河系的中心大約有2.7萬光年的距離）。

一場大規模的伽馬射線爆發，可能會滅絕周圍5000光年範圍內的生命，而較小規模的伽馬射線爆發造成威脅的範圍也相應較小。根據建立的數學模型計算，在此前的10億年內，地球有60%的可能性曾經遭受伽馬射線爆發的襲擊，而在之前的50億年內，地球有90%的可能性曾經遭受伽馬射線爆發的襲擊，這可能造成地球上的生命大滅絕（太陽系自身的年齡大約為46億年）。

在論文中，兩位作者利用數學模型計算，如果在地球附近的一顆超新星發生爆炸，發生了一場劇烈的伽馬射線爆發，超高能量的伽馬射線會使地球的大氣層頂層發生電離，摧毀地球的臭氧層，人類也就失去了臭氧層的保護，這將使地球表面的生物受到來自太陽紫外線長達幾個月的照射，生活在地球表面的生物都將滅絕。對照地球上曾經發生過的5次生命大滅絕的時間，其中最早的一次，在4.4億年前地球上發生的奧陶紀大滅絕就有可能是由伽馬射線爆發引起的生物滅絕，因為生活在地球表面的生物被滅絕的數量遠多於地球內部的生物被滅絕的數量。

伽馬射線爆發的時間以兩秒鐘為界限，分為長、短兩種，長時間的伽馬射線爆發的毀滅性遠大於後者。也有科學家認為，在銀河系中存在相對較多的金屬元素和其他較重的元素，在這種條件下發生毀滅性伽馬射線爆發的概率較低。長時間的伽馬射線爆發更有可能發生在金屬含量較低，主要是氫和氦元素組成的星系中。

關於宇宙中伽馬射線爆發對生命現象的毀滅，雖然還無法完全解決費米悖論，但是已經給人們提供了一個新的思路，認識到在極大的時空尺度下，宇宙環境對於生命來說可能是極為危險的，生命現象即使出現，也有可能一再被毀滅。但是生命的定義是什麼？生命的形式是否是單一的？這就是由費米悖論所引發的另外的疑問了。

地球上的生命無法抵擋伽馬射線爆發的威力，但是起碼可以探測在宇宙中的哪些區域發生過這種「天災」。2004年，美國航空航天局發射了SWIFT伽馬射線爆發探測器，如今已經在近地軌道上工作了10年，它攜帶著三組工具，可以自動探測和記錄宇宙中的伽馬射線爆發事件，然後在幾十秒內迅速確定爆發的方位，之後把數據傳回地球。至今為止，它已經記錄了宇宙中超過900起伽馬射線爆發事件，所幸全都發生在距離地球遙遠的地方。如果說伽馬射線爆發是一場焰火，人們只是在安全的地帶發現了焰火的餘暉而已。