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人类探索太空的哲学与行为

来源:用户 RT,我想知道:人类探索太空的哲学与行为 收藏 编辑:杨美丽

“我的目标很简单,就是把宇宙弄个明白——它为何如此,它为何存在。”

“爱因斯坦错了——他说‘上帝不玩骰子’。对黑洞的研究表明,上帝不光玩骰子,甚至有时候他会把我们弄糊涂,因为他把它们丢到了我们看不见的地方。”

“如果外星人拜访我们,我认为结果可能与克里斯托弗·哥伦布当年踏足美洲大陆类似。那对当地印第安人来说不是什么好事。”

“人类移居到其他行星不再是科学幻想。它可以成为现实。太大和太多的威胁让人们无法对未来抱有希望,寻找人类可移居的新家园的需求因此变得紧迫。”

“永远记住,要仰望星空,而不是注视脚下。感受你所看到的,探求宇宙存在之谜。永保好奇之心。”

  ——斯蒂芬·霍金

多年来,霍金和其他一些科学家仰望璀璨星空,既渴望又担忧,既热切又踟蹰

2018年3月14日,伟大的物理学家、坚韧的宇宙探索者、浪漫的时间骑士——斯蒂芬·霍金,在他位于英国剑桥的家中去世,享年76岁。

多年来,霍金和其他科学家引领着人类仰望璀璨星空,既渴望又担忧,既热切又踟蹰。不能继续探究万物之谜的霍金,带着无限遗憾魂归星辰大海。

而人类探索宇宙的脚步,不会因此放缓,也从不曾稍有停歇。霍金对于宇宙的疑问、渴望与担忧,将继续引领人类去仰望星空,破解万物之谜。

孤独者

2017年3月24日,南美洲安第斯山脉高原沙漠里的射电望远镜阵列记录到了一次闪光,来自离太阳最近的恒星——4.3光年之外的比邻星。在大约10秒内,比邻星的亮度上升了1000倍,随即迅速回落,仿佛什么也不曾发生。大约一年后,天文学家将它解读为一次耀斑爆发。

耀斑是恒星表面的突发闪光,通常伴随着剧烈的物质抛射,就像平稳燃烧的火球喷出转瞬即逝的烈焰。在比邻星近50亿年的生涯里,这个事件微不足道,对于有着千亿恒星的银河系、有着千亿甚至万亿星系的宇宙,就更不值一提。但它到底有那么一点特别之处:有智能生物注意到了这次闪光,努力用理性手段推测其缘由,还发出了无人认领的伤感和关切——比邻星的一颗行星在这次耀斑中遭受剧烈辐射,就算上面有过生命,也应该灰飞烟灭了。

这颗行星叫做比邻星b,科学家在2016年才确认其存在。它是一颗岩石行星,大小与地球相似,位于母星的宜居带中,也就是与恒星距离适中、可能有液态水存在的区域。这几个特征虽然远不是生命存在的充分条件,但足以让人在已发现的数千个太阳系外行星里对比邻星b另眼相待,何况它还近在邻居家。

现代影视制作技术让无数活灵活现的外星人在宇宙间横行,然而人类还是要面对现实:地球是目前已知的唯一有生命存在的地方,其他地方别说智能生物,连细菌也没有发现过。

在电影《超人:钢铁之躯》里,超人的养父对他说,“你就是‘我们孤独吗’这个问题的答案”;外星反派发给地球人的第一条信息,是“你们不孤独”。“我们孤独吗”确实是困扰人类的终极问题之一,所有的天文学研究和太空探索计划多少都与这种孤独感有关。

人类曾以为自己身处宇宙中心、万物皆备于我,但从伽利略第一次将望远镜对向天空开始,这种傲慢在事实面前逐渐崩塌。地球不是宇宙的中心,太阳不是宇宙的中心,银河系只是万亿星系中的一个。所有星系与星系际空间的气体尘埃加起来只占宇宙5%的质量,另有27%是我们根本不知道是什么的暗物质,还有68%是更加不知道是什么的暗能量。我们逐渐发现自身及地球在万物体系中没有特殊地位,这一认知成为科学哲学中的“平庸原理”。在接受自身的渺小后,孤独感就随之而来。

人类在1992年才首次发现太阳系外行星,但这是由于寻找遥远行星在技术上很困难,绝不表示它们多么稀有。一种比较流行的估计是,把宇宙中的类地行星平分给地球上的沙粒,每粒沙子能分到10颗,在宇宙面前,恒河沙数成了一个很小的量词。有这样大的基数在,宇宙中的文明总数应该是一个惊人的数字。但是,“他们在哪里?”

1950年,物理学家恩里科·费米与同事吃午饭闲聊,在UFO、外星人漫画和超光速等话题后,他忽然发出了这样的疑问。人们后来把与此相关的纠结称为“费米悖论”,其核心在于地外文明估计数量之多与实际证据之少(其实目前还没有)之间的矛盾。如果银河系中有大量先进文明,为什么我们从来没有发现过外星飞船或物品?就算星际旅行很困难,为什么连电磁信号也没有?是他们故意保持沉默,还是——根本就没有外星人存在?

南美洲安第斯山脉高原沙漠里的射电望远镜阵列

思考者

1960年,天文学家弗兰克·德雷克提出一个公式,用7个参数估算地外文明数量,也就是把费米悖论细化为7个方面的问题:星系中恒星诞生的速度有多快?有多少恒星拥有自己的行星?有多少行星的环境适合生命存在?在环境适宜的行星里,有多少真的出现了生命?这些生命有多少进化出了智能、建立了文明?有多少文明的技术水平高到足以在太空中显露踪迹?这样的文明能存在多久?这就像拼成木桶的7块板子,每一块都对桶的容量至关重要,而最短的那块最重要。

到现在,科学家只对前两个问题摸到一点边:银河系每年大概有相当于3个太阳质量的物质变成恒星,平均每颗恒星有1.6颗行星。这些估计当然有不小的误差,但数量级上应该不至于错得离谱。第三个问题要困难一些,由于行星自己不会发光,寻找起来比恒星困难得多,目前的观测结果很可能没有代表性。最早发现的太阳系外行星多数是木星那样的巨型气态行星,类似地球的岩石行星很少。随着观测手段进步,新发现的行星有相当一部分是大小介于海王星与地球之间的“亚海王星”或“超级地球”,在太阳系里没有类似的行星,其表面环境如何、有没有液态水存在,很大程度上还只能靠猜。

另外4个问题更加难以捉摸,涉及的领域远远超出了天文学范畴。生命的起源这个天大谜团还没解开,一切相关估计都只能算是开开脑洞。有人提出生命的种子是彗星和陨石带到地球上的,但这只是把起源问题挪了个地方,并没有从根本上解决。上世纪50年代,著名的米勒-尤里实验显示,对无机物气体混合物进行电击,模拟地球原始大气中的闪电作用,能产生多种小分子有机化合物,包括几种作为生命基本元件的氨基酸。这一度让人们非常振奋,但随后热情逐渐冷却:原始大气成分可能与当初认为的很不一样,小分子有机物与生命之间的天堑也不是那么容易跨越。

近年来有一种受关注的理论认为,生命诞生于海底地质活动喷出的热液中。海水与矿物质的化学反应,加上岩石微孔结构形成的天然“细胞壁”,催生了最早的细菌。地球生命的第一位祖先从未见过阳光,靠深海热液提供的能量和无机物生活,在能把我们煮到半熟的环境里繁荣生长。人类直到近几十年才发现地球上还有这样的生物存在。这个说法得到了不少新证据支持。如果事实真是这样,那么细菌形式的生命应该十分常见,火星上很可能曾经有过,木卫二冰层下的海洋里说不定现在就有。

如果能发现这样的细菌,我们对生命的认识将出现一次飞跃。所有地球生命都使用同一种遗传密码,用ATCG四个字母的各种排列组合写成自己的DNA之书,这是偶然还是必然?生命在绘制蓝图时是不是只有这一种可选方案?有其他星球的生命作参照,将可以拨开笼罩一些生物学根本问题的迷雾,让科学界为之疯狂。

然而大众也许不会那么激动,细菌与外星人之间的距离太远了。超人什么的不太现实,但八爪鱼也好,小绿人也罢,总得是某种拥有智能、对世界颇有看法还能与我们交流的生物,才能解除人类的孤独感吧。

但这一点可能不乐观。细菌约35亿年前在地球上诞生之后,很快就占据了各种各样的环境,发明了包括光合作用在内的无数种生物化学机制,但始终陷在单细胞的泥淖中。大约21亿年前,真核生物(有真正细胞核的生物)的出现才打破僵局,有了植物、动物和人类。从单细胞到多细胞的突破,重要性不亚于生命起源本身,它是必然还是偶然?所有的真核生物都有着共同祖先,也就是说真核生物在地球上可能只诞生过一次。有科学家提出,细菌在能量生产方面受到根本束缚,所以无法突破,真核生物的诞生是两个细菌以难以置信的方式结合所致,这样的事件可能在宇宙中就只发生过一次。换句话说,也许宇宙中多的是细菌,却再没有其他复杂生物。在一度认定自己平庸之后,人类忽然发现自己并不平庸,但也许注定孤独。

1999 年 12 月,宇航员在哈勃太空望远镜上执行任务

旅行者

地球诞生于约46亿年前,花了10多亿年创造出细菌,又过了10多亿年才有了真核生物。在5亿多年前的寒武纪,才有了能在地质记录中留下大量化石的生物,进入了生命迹象显著的“显生宙”。数次大灭绝与新生后,恐龙在约2.3亿年前的三叠纪崛起,统治了大地1亿多年,直到6700万年前突然灭绝,给哺乳动物腾出发展空间。

人类祖先大约在1300万年至600万年前与黑猩猩分家,从树上下来,在非洲稀树草原上开始新的生活。此后他们多次走出非洲,扩散到除南极之外的所有大陆,逐渐变成我们。人类可能在20万年前开始用火,约1万年前发明农业,250年前进入工业时代,120年前开始在天然无线电波中掺进自己的声音,57年前首次登上月球。

下一个冰期或下一块陨石何时到来还无法确定,也不知道人类会不会在自然抹杀我们之前先干掉自己。如果有外星文明观察地球,能发现智能生物迹象的时间窗口太小了。

在空间和时间上,人类占据的份额都如此渺小,但还是有那么一点不普通的。我们可能是唯一会改造环境的物种,不只是被环境推着走;想必也是唯一会在努力活下去的间隙仰望星空、思考一些奇怪问题的物种。没有人知道最早的天问发生在什么时候,可以确定的是,文明之初就有人在思考世界的构成、地球的尺寸、日月星辰的运行。

我们总是试图寻找一些高于生存本身的意义,坚持不懈地探究天道本原,不管那是某个人格化神明的意愿,还是无意识无设计的自然运行规律。这类探究行为往往为实用目的所推动,但对人类心灵的震撼并不亚于实用价值。对海洋、极地、高峰的最早探索,还有航天和登月,在那些关于黄金、荣耀与胜利的梦想之下,是我们那不肯停留在原地的不安分的心。

1977年9月5日,NASA(美国国家航空航天局)的无人探测器旅行者1号发射升空,向外太阳系进发。它探测了木星和土星之后,继续向太阳系外缘前进,到2018年年初与太阳距离达到141个天文单位,即日地距离的141倍,是当前离地球最远的人造物体。

预计它将在2036年耗尽能源,与地球彻底失联,但还会在茫茫宇宙间漂泊很久,直到被宇宙射线消磨殆尽,或者被什么星球的引力俘获而坠毁,抑或被什么智能生物捡起来。

为着最后一种可能的情景,旅行者1号携带了一张直径30厘米的镀金铜质唱片,试图尽量全面地向地外文明介绍人类自身。唱片里存储着115张关于地球风貌、人类、知识和太阳系天体的图片;55种地球语言的问候,以6000年前苏美尔人使用的阿卡德语开始,以汉语方言吴语结束,内容是“祝你们大家好”;有风雨雷电、犬吠鸟鸣、火车飞机等“地球之声”;还有来自多种文化的音乐,包括贝多芬的第五交响曲片段、中国古琴曲《流水》、查克·贝里的摇滚乐、非洲的打击乐、新几内亚人的歌声,等等。

  

天文学家卡尔·萨根主持编纂唱片内容时,人们对发现地外文明的期待似乎比现在高一些、心怀的浪漫多一点,不像40多年后这么冷静。如今,飞碟和外星人迹象的都市传说热潮已经过去,但严肃的探索工作还在推进:来自不同国家的探测器继续纷纷造访月球;NASA很快要发射新的巡天卫星,寻找更多太阳系外行星;中国的500米口径球面射电望远镜(FAST)于2016年落成,成为世界先进的深空探测基础研究工具;美国太空探索技术公司(SpaceX)的“猎鹰重型”火箭携带着特斯拉电动跑车飞往火星之后,创始人埃隆·马斯克表示,SpaceX建造的火星飞船最快将在2019年短程试飞;在理论范畴,物理学家已经将思维拓展到高维时空,试图为所有的物质(以及暗物质、暗能量)和作用力找到统一的解释。

不知道我们有生之年能不能看到突破,不知道人类何时能真正离开摇篮开始星际大航行,不知道生命形式是否会超出我们熟悉的范畴,甚至不知道人类认知能力是否足以理解宇宙和自身。当下唯一能确定的是,只要人类这个物种还存在,就总会有一些成员作为旅行的先驱,将人类足迹与思维的边疆拓展到更远的地方。

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