天文学家对生命的思考

如果你有机会去问天文学家,问他们是否相信有外星生命,虽然我们现在没有任何证据证明这一点,但我敢肯定绝大多数人都会说自己相信。

为什么天文学家没有事实证据,也依然相信有外星生命呢?就是因为宇宙学原理。我们不相信地球是特殊的,所以宇宙中应该有很多和地球类似的星球。

我们也不相信人类文明是特殊的,所以我们肯定不是全宇宙中第一个诞生的文明,否则的话也就不符合宇宙学原理了。所以那么多和地球类似的星球,上面肯定已经诞生了生命,甚至他们的文明程度远高于我们。

所以,外星生命早已存在,只是我们尚未发现。

其实,这里有个问题啊。我们人类文明现在能力有限,探索不到更远的地方,所以没有发现外星文明。这很正常。可是我们在宇宙中并不特殊,我们的文明是平庸的,但是为什么没有更发达的文明来发现我们呢?

这的确是个问题,而且很多人尝试给出了解释。比如,宇宙中的文明都有一个天花板,任何文明发展到一定阶段后都会自我毁灭。也就是说,没等到高级文明发现我们,他们就都已经自我毁灭了。

这是一种说法,还有一种说法,高等文明其实早就发现了我们,只是没有和我们联系,我们就像是野生动物园里的保护动物,被他们观察和研究。

如果你看过小说《三体》的话,肯定知道黑暗森林法则,这也是其中一个解释。因为各个文明都互相猜疑,所以谁也不愿意首先暴露自己。所以整个宇宙看起来才是静悄悄的。甚至这个假设还带来了一个大讨论,那就是我们是不是应该主动接触外星人?

不过,人类的好奇心也是防不住的。霍金曾经反对主动接触外星人,但是在他生命的晚年,却支持了一个项目,要发射探测器到比邻星去看看。比邻星是离太阳最近的一颗恒星,那可是三体人的老家啊。

所以我们还是要主动去探索。探索中最直接的方式就是亲自去看看。但是,宇宙这么大,我们的能力又非常有限。像是“旅行者1号”,它已经是飞得最远的探测器了,也只是刚刚脱离太阳风的影响范围。它要想脱离太阳的引力范围到达其他的恒星,还需要至少上万年的时间。

所以,我们需要进行取舍,优先选择最有可能的地方去探索。这就又要使用到宇宙学原理了,优先去探索那些和地球相似的星球。地球上有生命,那么和它像的地方也最有可能有生命。

所以,人类最开始就对金星和火星充满了期待,因为它们的大小和地球类似,到太阳的距离也非常合适。所以,人类的探测器最早也是去这两颗星球。

金星,前苏联和美国在上个世纪60年代就已经发射了探测器。整个金星都被温室气体覆盖,地面温度有400多摄氏度,可以把金属铅熔化。金星简直就是地狱。

火星也一样。当探测器到达火星后发现,这就是一个红色的戈壁,没有发现任何水的痕迹,更别说生命了。

其实当发现金星和火星不存在生命后,天文学家就已经对太阳系不抱什么希望了。金星火星没有,其他星球更不可能了。它们要么太近,要么太远,都不可能有液态水。

可是没想到事情发生了转机,太阳系里还是非常可能存在外星生命的。

不过我们的信心不是来自于太阳系里的行星,而是卫星。其中最振奋人心的还是2014年“卡西尼号”土星探测器的发现。它发现土星的卫星土卫二是一个被冰层覆盖的星球,而且在冰层下面有一个全球性的液态海洋,在这里已经具备了所有生命诞生的条件。甚至有人说,如果把地球上的深海微生物拿到土卫二,它们是可以继续繁衍下去的。

不过“卡西尼号”还只是远远地从土卫二身边掠过,没有登陆土卫二。后来“卡西尼号”燃料耗尽,在NASA操作下主动撞入土星销毁了。这也是担心探测器上携带的微生物会入侵土卫二原有的生态系统。所以,如果想要有更深入的研究,只有等以后再有探测器到达土卫二附近了。

这还是在太阳系内,我们靠探测器还可以去看看。要是太阳系外呢?那就更需要宇宙学原理的指导了。

在宇宙学原理的指导下,至少有两种方式可以帮我们去探索。

这两种方式的思考的角度非常不同,甚至可以说是两个极端。一个是考虑我们为什么会存在,我们存在的原因也应该是外星生命存在的原因。另一个是考虑我们如果一直发展下去会如何,我们会做的外星生命也会去做。

什么意思呢?

先说第一个,我们为什么会存在?考虑这个问题,其实就是通过了解地球生命的诞生条件,去判断哪些地方最有可能诞生生命。

就比如,对地球生命最重要的就是液态水。所以我们在探测系外行星,也就是太阳系外的行星时,就会特别关注它们是不是在宜居带。宜居带的意思就是行星距离恒星的位置不远不近,恰好可以维持液体水的存在。

这其实就是一个非常苛刻的条件了,因为宜居带是一个非常窄的范围。就比如我们太阳系,如果把太阳系的范围看做是一个足球场的话,宜居带只相当于用刻刀划下一道的宽度。

这么窄的一道,是不是符合条件的行星特别少呢?地球可能就只是一个巧合。

事实上并不是,宜居带中的行星比想象中要多得多。就比如,在2017年发现的一个系外行星系统,就有7颗和地球差不多大的行星,而且有6颗是在宜居带上。

这其实也给了天文学家更多的信心,宜居带的行星这么多,概率上来说也应该是有外星生命的。

这是第一种思考方式,是从“过去”寻找线索。第二种的思考方式就完全相反了,它是从“未来”寻找线索。

我们再来看一下第二种方式思考的问题。我们如果一直发展下去会如何?思考这个问题的原因,是我们相信,对于我们来说是未来的事情,更发达的文明应该已经做到了。

利用这个方法寻找外星文明,最经典的就是寻找戴森球了。注意,我这里说的是外星文明,而不是外星生命,没有形成文明是无法做到的。

戴森球是什么意思呢?戴森球,最先是由物理学家弗里曼·戴森提出的。

他通过研究人类文明知道,文明的发达程度和它对能源的利用程度是相关的。所以,一个高等文明发展到后来,肯定会把整个恒星的能量都利用起来。怎么做呢?最简单的方法就是用太阳能电池板把整个恒星都包起来,一点也不浪费。这个把恒星包裹起来的球,就叫戴森球。

如果真的这么做了,那么从远处看,这颗恒星的发光情况一定是非常异常的。所以,只要在宇宙中发现有哪些恒星的发光是异常的,那么它们附近很可能就有外星文明。

这个想法并不只是一个思想实验这么简单,如果你去看天文学的论文的话,经常可以看到天文学家们讨论戴森球。这是一个非常严肃的话题。

当然了,造成恒星发光异常的原因有很多,戴森球只是其中一个解释,所以现在也没有一个被大家公认的戴森球。

其实还有一个更直接的方法,那就是监听宇宙中发来的信号。如果有外星人的话,他们一定也像我们一样希望找到同伴,所以他们可能早就给我们发出了信号,只是我们还没有接收到。

由天文学家德雷克和卡尔·萨根发起的搜寻地外文明计划,也就是SETI计划。它就是组织地球上的射电望远镜接收宇宙中的电磁信号,看看是不是能找到外星人发来的信息。我们国家新建好的FAST天眼望远镜,是现在最大的单口径望远镜,它也会进行搜索外星文明的工作 。所以,如果真的有外星人的话,很有可能第一个接收到他们信息的就是我们中国人。

地球人,我们来了!

以上内容来自,高爽老师的《天文学通识》学习笔记。

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