论文部分内容阅读
宇宙间发生了一些惊心动魄的事情。一个叫做生命的事物出现了——引人注目的、放纵的、群居的物质形式，质量上不同于岩石、气体和尘埃，而由同样的材料，同样单调的到处都有的元素构成。
生命有一种显而易见的形式——它可飞一般地跑，或者咆哮，或者在窗口上蜷曲。然而众所周知，要从绝对意义上来定义生命，却十分困难。我们说生命就是复制、生命使用能量、生命具有适应性，有些生命形式已发展为很大的中央流程网络。至少在一个例子中，生命已成为深刻的自我意识。
这种生命有一个大问题：浩瀚的宇宙还有别的生命吗?
进入新世纪，恐怕没有什么科学秘密比这个问题更诱人而又更难以回答的了。在我们关于大自然的知识中，地外生命代表了一个巨大的缺口。有了哈勃太空望远镜这样的仪器，科学家们已发现大量令人困惑的宇宙迷宫，但至今他们仍只了解唯一的一个有人居住的星球。
我们都有自己的推测和想象。已故天文学家卡尔·萨根估计，单在我们银河系里，就有100万个科技文明。他的同事弗兰克·德雷克提出10 000个的数字。彗星研究先驱约翰·奥罗算出，银河系散布着100个文明。怀疑论者认为，在这银河系里，我们可能还是孤独的。
所有的估计都是高度推理性的。事实上，还没有任何地外生命的确实证据。虽然证据的缺乏并不意味着不存在证据，但我们还没有发现任何外星微生物，哪怕一个单一的孢子，更不必说外星飞船上掉下的毂盖了。
我们有关地外生命的念头是萨根所谓“似是而非的推理”，通常充满未知事件、预感、空谈和想当然。即使我们相信地球之外一定有生命，我们也面临第二个问题：我们对这个生命的情况一无所知。我们不知道外星人究竟是什么样子；我们不知道这个生命是否建筑在碳原子的基础上；我们不知道它是否需要液态水作为媒介，它是否会游泳，或者会飞，或者会挖洞。
尽管疑云笼罩，地外生命仍成为科学探索中一个越来越令人激动的领域。这个领域叫做宇宙生物学，或太空生物学，或生物天文学——为了掩盖无知，每隔几年，名称似乎就会改变。
无论它叫什么，这都是一种倾注了乐观主义的科学。现在我们知道，这个宇宙可能挤满了行星。1995年以来，天文学家们已探测到至少22颗行星在绕着别的星球旋转。NASA希望建造一架叫做“类地行星搜寻者”的望远镜，来搜寻类地行星，考察它们鲜活世界的大气层特征。
2008年，一罐火星岩石由火箭载回地球，伞降到犹他州沙漠，供科学家们在一个密闭的实验室里仔细研究。未来几年，探测器还将四处活动，并在某一时刻进入木卫二。这个冰封的世界显示出许多地表下海洋的迹象，那儿很可能隐藏着一个黑暗而寒冷的生物圈。
持续努力地搜寻外星微生物，是发现某些大型智能的、并可沟通的生物的一个补充。40多年来，搜寻外星智能生命的尝试似乎还没有回报，人们尚未收到来自外星文明的确定的信号，但信号处理技术却变得日趋完善。乐观主义者认为，调到正确频道只是个时间问题。
谁也不知道，这些调查什么时候或者是否能够取得突破。整个领域弥漫着高涨的热情，不过我敢打赌，突破如果不是数十年，也需数年。
但有别的事实支持搜寻外星生物。大致说来，一是宇宙看起来是可居住的；二是生命散发有关自身的信息，如果不是别的什么东西，它通常会留下一点残留物、一个印记、一个回声。如果宇宙包含了许许多多的生命，那么生命就不太可能永远隐藏在未知领域。
外空生物学家们来到地球上最差的地方，或者至少最极端——最干旱、最寒冷的地方，他们能找到的最像火星或木卫二环境的地方。
要是你想跟踪亚利桑那州立大学外空生物学家杰克·法默，那么你可以在死亡谷、在蒙诺湖附近的岸边找到他，要不就发现他在南极洲冰架下游泳。如果寻找克里斯·麦凯，你可以到智利的阿塔卡马沙漠或北极圈以北的某个岛上。
微生物在对我们来说十分恶劣、而对它们来说却是必不可少的环境中，会非常兴旺。
最诱人的可能性是，宇宙中生命的嗡嗡之声在几个世纪之后我们会找到它。一名外空生物学家恒久不变的乐观，是被知识激发的。这个知识就是：生物主要是由氢、氮、碳和氧等四种宇宙中最普遍的化学活性元素构成的。而生命总是与非生命不可分割地交织在一起的，即使最锋利的剃刀也无法完全地把它们分割开。
我们还知道，一个起作用的生态系统无需阳光或者光合作用。20世纪初．研究者们就发现，华盛顿州地下深层玄武质岩就含有丰富的与光合作用世界完全隔绝的微生物。甚至更复杂的生命也能适应对它们不利的环境。当“阿尔文”号深海潜艇的科学家们来到海洋中脊探险时，他们发现了覆盖着虾和无孔管蠕虫的热风口。
天外来客
寻找地外生命的支持者与怀疑论者都不相信UFO的故事(一般要追溯到1947年在华盛顿州雷尼尔山附近的一些飞碟目击物)，因为它们有时被描述得没有了必要的合理性，更不要说那些显得疯狂的事情了。大多数人基于同样的本能，想要知道有关宇宙的真相。这么多的人会采纳一种与主流科学截然相反的外星人理论(这些研究机构中，美国空军历时22年调查了UFO报告)，正说明了外星生命的特别吸引力。
正如许多作家已经注意到的，外星人对有些人来说，就等同于天使、恶魔和幽灵。外星人是现代天文学和工程学的一种推测，但外星人也有来到地球与人类相处的古老的冲动。使人们如此感兴趣的是，甚至科学家们都会承认，外星人可能在某个地方生活得好好的。因此，他们所需要的一些外星人来到地球的故事，只不过是关于运载工具的想象。
许多科学家并不想知道为什么外星人要驾着飞碟在地球上到处乱窜——他们想知道为什么它们不这样。1950年，物理学家恩里科·费米问他的同事一个后来很著名的问题：它们都到哪里去了?理论上讲，人类可能在大约100万年后开拓银河系，如果可能的话，那么来自更加古老文明的宇航员也可能做到。所以，它们为什么还没有来到地球呢?这就是著名的费米悖论。
它们在观察我们只是没有来打扰我们吗(动物园假说)?它们曾经来过并留下古器物，然后觉得无聊又离开了吗(这就是假定外星人是金字塔等等的建造者的“古代宇航员”观点)?或者，可能对所有智能物种来说，星际航行费用太高，也太费时(从地球到太阳那边最近的恒星不少于40．2万亿千米)?或者可能是，至少在我们银河系范围内，技术最先进的物种就在地球上?
我们当代文化并没有创造地球以外生命的观念。外星人是好莱坞的传统角色而不是好莱坞的创造。2000多年前希俄斯岛的希腊哲学家多鲁斯写道：“在一片广阔的田野里只有一棵麦子，这是不合情理的；而在无限宇宙中只有一个生命世界，同样是不自然的。”4个 世纪前，乔尔丹诺·布鲁诺被处火刑，部分原因是他相信整个宇宙都存在有人居住的世界。像克里斯蒂安·惠更斯一样的天文学家，增补了论及地球以外生命特征的纯科学的著作。例如，惠更斯认为，外星人可能会像人类一样，也有一双手。
啊，火星
在所有讨论中共同缺少的是：一个真正有说服力的论点的要素，即证据。不过这种现象似乎因发现火星运河而改变。1877年，意大利天文学家乔范尼·夏帕雷尼发现了火星表面的河道。美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔和几位同事采纳了这个观点。
19世纪最后几年，罗威尔利用亚利桑纳州旗杆市附近建造的一架新望远镜，发现了数百条运河，并且认为，这些都是智能的火星文明的杰作。他写道，事实上，火星人肯定优于我们。他详尽地论述道，它们遍布全球的工程项目远远超越我们所拥有的能力。而一个生物种群在整个星球上和睦相处的能力则显示，它们具有比我们这个纷争不断的世界更加进步的特征。H．G．威尔斯在他的小说《世界之战》中，把这个观念稍微做了一点调整，在这部小说中，外星人带着致命的热射线和征服的梦想来到地球。
火星人，唉，除了文物之外，还有什么?当天文学家用功能更强大的望远镜遥望火星时，发现那儿并没有什么运河。罗威尔的所谓运河是在他的想象中创造的——有一句经典名言就是：“信念即所见。”当“水手4”号探测器拍回22幅火星表面的照片时，火星上的大草原和森林也被彻底否定了。火星是一个多坑的荒原，这使人联想到月球。
1976年，当“海盗”号登陆器在火星表面着陆，它们并没有发现引人注目的生命迹象，倒确实发现，火星表面没有有机分子的线索。虽然这次使命是科学技术上一个了不起的成功，但由于火星上缺乏可探测到的生命，外空生物学被打入冷宫20年。
20世纪90年代，风云变幻。生物学家们在探测地球上极端恶劣的外部环境中的微生物时，被激发重新看待太阳系的其他地方，探索是否存在可居住的星球。他们还发现了地球历史中早期出现的生命迹象。有趣的是，在地球上出现生命的那个时期，火星比现在要适宜居住得多。火星表面的图像表明，这颗行星曾一度流淌过河流，也许还有一个海洋。生命甚至可能已经在火星上开始，并乘着一颗陨星传播到地球。
是谁带来这颗最著名的火星陨石——ALH84001。1996年，休斯敦的三位．NASA科学家宣布，在南极洲发现的这颗土豆大小的岩石，含有好像是火星生命的化石。
1996年8月7日，NASA记者招待会上宣布了这一发现。每个人都意识到，历史的荣耀正是这些传说的微体化石——而错误的判断则将使历史蒙羞。NASA行政长官丹·戈尔丁提醒说，这并不是最后的结果，但他说：“我们可能发现了地球以外已经存在生命的最早证据。”
NASA研究小组做了一个引人注目的报告，这个报告备有图片，第一次令人震惊的微体化石图片，一幅看起来像一条蠕虫(其他的有点像“奇多脆”甜饼)。但另一方面也出现了异议，加利福尼亚大学洛杉矶分校的J．威廉·萧普夫、说，在越来越多的生物起源的可能性中，如果从1～10打分的话，我只能给所谓的火星化石打2分。因此，从那天起，一场无休止的科学论战就开始了。
NASA的科学家们不得不承认，他们的4条主要的证据线索都没能从生物学的角度加以解释。例如，他们本来已经发现，多环芳烃有时与生物有关，但也可以在汽车尾气中找到。他们发现磁铁矿颗粒，可能从微生物体内产生，也可能不会产生。从某种意义上说，这个研究提出了“一系列可能性是否意味着一种可能性”的问题。至少它撞到了一条萨根的格言，那就是：特别的主张需要特别的证据。
研究小组看见了它的结论所遭受的有力的攻击。一项破坏性实验表明，一些看起来像微生物结构的东西，只是表面上沾染更多的生物痕迹的岩石片。研究者们还在这颗陨石中发现了地球上的污染物。
曾几何时，科学家们不相信陨石会从天上掉下来；曾几何时，板块构造学——地壳巨大板块的运动、碰撞和俯冲——被视为一种非常奇怪的想法。火星岩化石今天所面临的处境与之何其相似?或者，它们更像那些火星运河?
如果说生命在地球上的出现是一个自然的过程，那么，同样的事情恐怕也可能在别的星球上发生。然而，当我们遥望太空，却看不见一个充满生命的环境。我们看见行星和卫星，在那儿，并没有如我们所知可能会生存的生命。实际上，我们看见各种各样不同的行星和卫星——炽热的地方、黑暗的地方、冰封的世界、气体的世界——似乎通往死寂世界的路比通往生命世界的路要多得多。
在我们太阳系内部，地球可能是一个非常狭窄的可居住区，不太热也不太冷，与太阳的距离正好，液态的水可以在地面四处飞溅；而且可能还有许多其他的东西可以在地球上创造生命；构造活动使这颗行星上的碳循环。火星没有这样的机制，而这表面上看去小小的不足，可能正是造成火星失去大部分大气层的原因。
寻找地外生命，从某种意义上说就是寻找限制，寻找限制生命出现或者复杂生物体进化的东西。用来计算拥有科技的、能够交流的文明数量，最流行的理论工具就是“德雷克方程式”。(待续)
(张小宁 插图)
生命有一种显而易见的形式——它可飞一般地跑，或者咆哮，或者在窗口上蜷曲。然而众所周知，要从绝对意义上来定义生命，却十分困难。我们说生命就是复制、生命使用能量、生命具有适应性，有些生命形式已发展为很大的中央流程网络。至少在一个例子中，生命已成为深刻的自我意识。
这种生命有一个大问题：浩瀚的宇宙还有别的生命吗?
进入新世纪，恐怕没有什么科学秘密比这个问题更诱人而又更难以回答的了。在我们关于大自然的知识中，地外生命代表了一个巨大的缺口。有了哈勃太空望远镜这样的仪器，科学家们已发现大量令人困惑的宇宙迷宫，但至今他们仍只了解唯一的一个有人居住的星球。
我们都有自己的推测和想象。已故天文学家卡尔·萨根估计，单在我们银河系里，就有100万个科技文明。他的同事弗兰克·德雷克提出10 000个的数字。彗星研究先驱约翰·奥罗算出，银河系散布着100个文明。怀疑论者认为，在这银河系里，我们可能还是孤独的。
所有的估计都是高度推理性的。事实上，还没有任何地外生命的确实证据。虽然证据的缺乏并不意味着不存在证据，但我们还没有发现任何外星微生物，哪怕一个单一的孢子，更不必说外星飞船上掉下的毂盖了。
我们有关地外生命的念头是萨根所谓“似是而非的推理”，通常充满未知事件、预感、空谈和想当然。即使我们相信地球之外一定有生命，我们也面临第二个问题：我们对这个生命的情况一无所知。我们不知道外星人究竟是什么样子；我们不知道这个生命是否建筑在碳原子的基础上；我们不知道它是否需要液态水作为媒介，它是否会游泳，或者会飞，或者会挖洞。
尽管疑云笼罩，地外生命仍成为科学探索中一个越来越令人激动的领域。这个领域叫做宇宙生物学，或太空生物学，或生物天文学——为了掩盖无知，每隔几年，名称似乎就会改变。
无论它叫什么，这都是一种倾注了乐观主义的科学。现在我们知道，这个宇宙可能挤满了行星。1995年以来，天文学家们已探测到至少22颗行星在绕着别的星球旋转。NASA希望建造一架叫做“类地行星搜寻者”的望远镜，来搜寻类地行星，考察它们鲜活世界的大气层特征。
2008年，一罐火星岩石由火箭载回地球，伞降到犹他州沙漠，供科学家们在一个密闭的实验室里仔细研究。未来几年，探测器还将四处活动，并在某一时刻进入木卫二。这个冰封的世界显示出许多地表下海洋的迹象，那儿很可能隐藏着一个黑暗而寒冷的生物圈。
持续努力地搜寻外星微生物，是发现某些大型智能的、并可沟通的生物的一个补充。40多年来，搜寻外星智能生命的尝试似乎还没有回报，人们尚未收到来自外星文明的确定的信号，但信号处理技术却变得日趋完善。乐观主义者认为，调到正确频道只是个时间问题。
谁也不知道，这些调查什么时候或者是否能够取得突破。整个领域弥漫着高涨的热情，不过我敢打赌，突破如果不是数十年，也需数年。
但有别的事实支持搜寻外星生物。大致说来，一是宇宙看起来是可居住的；二是生命散发有关自身的信息，如果不是别的什么东西，它通常会留下一点残留物、一个印记、一个回声。如果宇宙包含了许许多多的生命，那么生命就不太可能永远隐藏在未知领域。
外空生物学家们来到地球上最差的地方，或者至少最极端——最干旱、最寒冷的地方，他们能找到的最像火星或木卫二环境的地方。
要是你想跟踪亚利桑那州立大学外空生物学家杰克·法默，那么你可以在死亡谷、在蒙诺湖附近的岸边找到他，要不就发现他在南极洲冰架下游泳。如果寻找克里斯·麦凯，你可以到智利的阿塔卡马沙漠或北极圈以北的某个岛上。
微生物在对我们来说十分恶劣、而对它们来说却是必不可少的环境中，会非常兴旺。
最诱人的可能性是，宇宙中生命的嗡嗡之声在几个世纪之后我们会找到它。一名外空生物学家恒久不变的乐观，是被知识激发的。这个知识就是：生物主要是由氢、氮、碳和氧等四种宇宙中最普遍的化学活性元素构成的。而生命总是与非生命不可分割地交织在一起的，即使最锋利的剃刀也无法完全地把它们分割开。
我们还知道，一个起作用的生态系统无需阳光或者光合作用。20世纪初．研究者们就发现，华盛顿州地下深层玄武质岩就含有丰富的与光合作用世界完全隔绝的微生物。甚至更复杂的生命也能适应对它们不利的环境。当“阿尔文”号深海潜艇的科学家们来到海洋中脊探险时，他们发现了覆盖着虾和无孔管蠕虫的热风口。
天外来客
寻找地外生命的支持者与怀疑论者都不相信UFO的故事(一般要追溯到1947年在华盛顿州雷尼尔山附近的一些飞碟目击物)，因为它们有时被描述得没有了必要的合理性，更不要说那些显得疯狂的事情了。大多数人基于同样的本能，想要知道有关宇宙的真相。这么多的人会采纳一种与主流科学截然相反的外星人理论(这些研究机构中，美国空军历时22年调查了UFO报告)，正说明了外星生命的特别吸引力。
正如许多作家已经注意到的，外星人对有些人来说，就等同于天使、恶魔和幽灵。外星人是现代天文学和工程学的一种推测，但外星人也有来到地球与人类相处的古老的冲动。使人们如此感兴趣的是，甚至科学家们都会承认，外星人可能在某个地方生活得好好的。因此，他们所需要的一些外星人来到地球的故事，只不过是关于运载工具的想象。
许多科学家并不想知道为什么外星人要驾着飞碟在地球上到处乱窜——他们想知道为什么它们不这样。1950年，物理学家恩里科·费米问他的同事一个后来很著名的问题：它们都到哪里去了?理论上讲，人类可能在大约100万年后开拓银河系，如果可能的话，那么来自更加古老文明的宇航员也可能做到。所以，它们为什么还没有来到地球呢?这就是著名的费米悖论。
它们在观察我们只是没有来打扰我们吗(动物园假说)?它们曾经来过并留下古器物，然后觉得无聊又离开了吗(这就是假定外星人是金字塔等等的建造者的“古代宇航员”观点)?或者，可能对所有智能物种来说，星际航行费用太高，也太费时(从地球到太阳那边最近的恒星不少于40．2万亿千米)?或者可能是，至少在我们银河系范围内，技术最先进的物种就在地球上?
我们当代文化并没有创造地球以外生命的观念。外星人是好莱坞的传统角色而不是好莱坞的创造。2000多年前希俄斯岛的希腊哲学家多鲁斯写道：“在一片广阔的田野里只有一棵麦子，这是不合情理的；而在无限宇宙中只有一个生命世界，同样是不自然的。”4个 世纪前，乔尔丹诺·布鲁诺被处火刑，部分原因是他相信整个宇宙都存在有人居住的世界。像克里斯蒂安·惠更斯一样的天文学家，增补了论及地球以外生命特征的纯科学的著作。例如，惠更斯认为，外星人可能会像人类一样，也有一双手。
啊，火星
在所有讨论中共同缺少的是：一个真正有说服力的论点的要素，即证据。不过这种现象似乎因发现火星运河而改变。1877年，意大利天文学家乔范尼·夏帕雷尼发现了火星表面的河道。美国天文学家帕西瓦尔·罗威尔和几位同事采纳了这个观点。
19世纪最后几年，罗威尔利用亚利桑纳州旗杆市附近建造的一架新望远镜，发现了数百条运河，并且认为，这些都是智能的火星文明的杰作。他写道，事实上，火星人肯定优于我们。他详尽地论述道，它们遍布全球的工程项目远远超越我们所拥有的能力。而一个生物种群在整个星球上和睦相处的能力则显示，它们具有比我们这个纷争不断的世界更加进步的特征。H．G．威尔斯在他的小说《世界之战》中，把这个观念稍微做了一点调整，在这部小说中，外星人带着致命的热射线和征服的梦想来到地球。
火星人，唉，除了文物之外，还有什么?当天文学家用功能更强大的望远镜遥望火星时，发现那儿并没有什么运河。罗威尔的所谓运河是在他的想象中创造的——有一句经典名言就是：“信念即所见。”当“水手4”号探测器拍回22幅火星表面的照片时，火星上的大草原和森林也被彻底否定了。火星是一个多坑的荒原，这使人联想到月球。
1976年，当“海盗”号登陆器在火星表面着陆，它们并没有发现引人注目的生命迹象，倒确实发现，火星表面没有有机分子的线索。虽然这次使命是科学技术上一个了不起的成功，但由于火星上缺乏可探测到的生命，外空生物学被打入冷宫20年。
20世纪90年代，风云变幻。生物学家们在探测地球上极端恶劣的外部环境中的微生物时，被激发重新看待太阳系的其他地方，探索是否存在可居住的星球。他们还发现了地球历史中早期出现的生命迹象。有趣的是，在地球上出现生命的那个时期，火星比现在要适宜居住得多。火星表面的图像表明，这颗行星曾一度流淌过河流，也许还有一个海洋。生命甚至可能已经在火星上开始，并乘着一颗陨星传播到地球。
是谁带来这颗最著名的火星陨石——ALH84001。1996年，休斯敦的三位．NASA科学家宣布，在南极洲发现的这颗土豆大小的岩石，含有好像是火星生命的化石。
1996年8月7日，NASA记者招待会上宣布了这一发现。每个人都意识到，历史的荣耀正是这些传说的微体化石——而错误的判断则将使历史蒙羞。NASA行政长官丹·戈尔丁提醒说，这并不是最后的结果，但他说：“我们可能发现了地球以外已经存在生命的最早证据。”
NASA研究小组做了一个引人注目的报告，这个报告备有图片，第一次令人震惊的微体化石图片，一幅看起来像一条蠕虫(其他的有点像“奇多脆”甜饼)。但另一方面也出现了异议，加利福尼亚大学洛杉矶分校的J．威廉·萧普夫、说，在越来越多的生物起源的可能性中，如果从1～10打分的话，我只能给所谓的火星化石打2分。因此，从那天起，一场无休止的科学论战就开始了。
NASA的科学家们不得不承认，他们的4条主要的证据线索都没能从生物学的角度加以解释。例如，他们本来已经发现，多环芳烃有时与生物有关，但也可以在汽车尾气中找到。他们发现磁铁矿颗粒，可能从微生物体内产生，也可能不会产生。从某种意义上说，这个研究提出了“一系列可能性是否意味着一种可能性”的问题。至少它撞到了一条萨根的格言，那就是：特别的主张需要特别的证据。
研究小组看见了它的结论所遭受的有力的攻击。一项破坏性实验表明，一些看起来像微生物结构的东西，只是表面上沾染更多的生物痕迹的岩石片。研究者们还在这颗陨石中发现了地球上的污染物。
曾几何时，科学家们不相信陨石会从天上掉下来；曾几何时，板块构造学——地壳巨大板块的运动、碰撞和俯冲——被视为一种非常奇怪的想法。火星岩化石今天所面临的处境与之何其相似?或者，它们更像那些火星运河?
如果说生命在地球上的出现是一个自然的过程，那么，同样的事情恐怕也可能在别的星球上发生。然而，当我们遥望太空，却看不见一个充满生命的环境。我们看见行星和卫星，在那儿，并没有如我们所知可能会生存的生命。实际上，我们看见各种各样不同的行星和卫星——炽热的地方、黑暗的地方、冰封的世界、气体的世界——似乎通往死寂世界的路比通往生命世界的路要多得多。
在我们太阳系内部，地球可能是一个非常狭窄的可居住区，不太热也不太冷，与太阳的距离正好，液态的水可以在地面四处飞溅；而且可能还有许多其他的东西可以在地球上创造生命；构造活动使这颗行星上的碳循环。火星没有这样的机制，而这表面上看去小小的不足，可能正是造成火星失去大部分大气层的原因。
寻找地外生命，从某种意义上说就是寻找限制，寻找限制生命出现或者复杂生物体进化的东西。用来计算拥有科技的、能够交流的文明数量，最流行的理论工具就是“德雷克方程式”。(待续)
(张小宁 插图)