卡爾·薩根論尋找地外智能

梁曉鵬

卡爾·薩根是美國康奈爾大學行星研究中心主任、大衛(wèi)·鄧肯天文和空間科學院教授。在此之前，他曾任職于哈佛大學和斯坦福大學醫(yī)學院。他的研究興趣包括行星大氣及表面的物理和化學、行星探索、地球生命起源以及地外生命存在的可能性及探測方法。他與美國航空航天局的行星探索活動關系密切，曾參與“水手”號、“海盜”號和“旅行者”號計劃。一生著述頗豐，包括數(shù)百篇科學和科普文章，十幾本著作，其中1973年出版的《宇宙聯(lián)系：地外視角》獲得當年的坎貝爾最佳科學圖書獎，1977年出版的《伊甸園的龍：人類智能演變之猜想》獲得1978年的普利策獎。以下，便是他關于尋找外星文明的論述。

在人類整個歷史上，我們一直都在思考著星球，遐想著人類是否獨特，或者說，在黑暗夜空的某個方位會不會也有我們的宇宙伙伴像我們一樣，在那里沉思冥想著同樣的問題。他們可能以不同的態(tài)度看待自己和宇宙，在他們那里可能存在著奇異的生物、技術和社會。如果能夠與一個截然不同的文明取得聯(lián)系，那該是怎樣一種前景啊！宇宙浩渺、古老，遠遠超出人類的普通理解能力。在這樣的環(huán)境中，我們有點孤獨，我們在思考自己這個微小但又極其精致的藍色行星有沒有終極意義，如果有，那是怎樣的終極意義。搜尋地外文明就是為人類尋找一個可以普遍接受的宇宙環(huán)境，尋找地外文明的深刻實質(zhì)就是尋找我們自己。

在此之前，還沒有人這么做過。不管人類曾經(jīng)多么關心或者多么投入，還是沒能解決基本問題。但是從20世紀40年代開始，我們擁有了非同尋常的科技能力，使我們能夠搜尋遙之又遙的遠方文明，他們的發(fā)達程度或許與我們不相上下。這種能力被稱為射電天文學，它需要單個的射電望遠鏡、群體的射電望遠鏡、敏感的無線電探測器、處理接收數(shù)據(jù)的高級計算機以及獻身于此的科學家的想象力與技術。在過去的這些年里，射電天文學打開了一扇通往物理宇宙的窗口，如果我們努力得當，它也許能夠給生物宇宙以光輝的啟示。

有些探索地外文明問題的科學家，我可以算是其中一員，試圖估計銀河系里高級技術文明的數(shù)量，也就是說，多少個社會能夠擁有射電天文學。問題是，這樣的估計再好也只不過是猜測。這里涉及星球數(shù)及年齡，這方面我們很了解；行星系統(tǒng)的豐富多樣及其含有生命的可能性，這方面我們不太清楚；智能生命演變的可能性以及科技文明的壽命，這方面我們幾乎什么也不知道。我們大家都算了算，得到的數(shù)字是：只在我們銀河系就有100萬個科技文明。這個數(shù)字大得驚人，只是想象一下這100萬個世界的多樣性、生活方式及其貿(mào)易，都是很令人興奮的。可是在銀河系中可能有多至2500億顆恒星，即便有100萬個文明，25萬顆恒星中才有不到1顆擁有發(fā)達文明居住的行星。因為我們還不知道哪些恒星可能人選，所以要審查的恒星數(shù)量就非常龐大。因此，尋找地外文明可能需要我們付出巨大的努力。

盡管有古代宇航員和不明飛行物的說法，但是沒有確鑿的證據(jù)能夠證明其他文明過去造訪過地球，所以我們只能從遠方尋找線索。在我們現(xiàn)有的遠距離探測技術中，無線電是最好的。射電望遠鏡相對比較便宜，無線電信號以光速運行，目前還無法超過光速。利用無線電實現(xiàn)通信并不是以人類為中心的活動：無線電是電磁譜的一大部分，銀河系中的任何一個科技文明都會像我們一樣發(fā)現(xiàn)無線電。

首次收聽可能的外星信號的認真嘗試是1959年在美國西弗吉尼亞格林班克的國家射電天文臺進行的。這個項目名叫奧茲瑪計劃，由康奈爾大學的弗蘭克·德雷克組織，對鄰近的兩顆恒星——波江座的天苑四和鯨魚座的天侖五——進行監(jiān)測，時間持續(xù)了好幾個星期，沒有得到否定結果。

此后，人類還展開了幾個項目，但規(guī)模都不大，沒有一個獲得積極的結果。這些項目監(jiān)測的恒星總數(shù)不到1000顆，這才是整個工程的1‰。

然而有跡象表明，在不久的將來會有更加嚴肅認真的努力。由麻省理工學院的菲利普·莫利森主持的美國航空航天局的一次重大科學研究，非常強調(diào)對可行性和有利條件更加系統(tǒng)的調(diào)查，得出四大結論：

①開始認真搜尋地外文明既及時又可行；②可以利用適當?shù)馁Y源開展一次重大的項目，以便取得潛在的可觀次級效益；③可根據(jù)需要建設高性能的大系統(tǒng)；④這種搜尋本質(zhì)上應該是一種由美國牽頭的國際合作。

莫里森的報告中提出了廣泛的選擇，包括新型（同時也昂貴）的巨大地面或空間射電望遠鏡，但該研究也指出，如果能夠開發(fā)更加靈敏的無線電接收器和精巧的計算機化數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，只要有適度的成本就可以取得巨大的進展。

蘇聯(lián)曾有一個國家委員會專門組織搜尋地外文明，為此還在高加索建成直徑600米的RATAN-600大型射電望遠鏡。隨著射電技術的重大進步，科學界和普通民眾對于外星生命理論的尊重也在與日俱增。的確，“海盜”號的火星之旅在很大程度上就是在另一行星上搜尋生命的努力。

當然，并不是所有的科學家都接受其他高級文明存在的概念，他們提出這樣的疑問：如果有大量的地外文明，為什么我們至今沒有看到他們出現(xiàn)呢？試想一下我們的技術文明在過去10000年間取得的進步，再想象一下這樣的進步如果持續(xù)幾百萬年甚至幾十億年，即便有比我們先進得多的文明存在，他們?yōu)槭裁礇]有生產(chǎn)出我們可以檢測得到的產(chǎn)品、儀器和工業(yè)污染？他們?yōu)槭裁礇]有為了自己的方便而對整個星系進行改造？

而且，為什么沒有外星人造訪地球的明確證據(jù)呢？我們已經(jīng)發(fā)射了緩慢的小規(guī)模的星際飛船：“先驅(qū)者10”號、“先驅(qū)者11”號、“旅行者1”號和“旅行者2”號，順便攜帶著地球小小的黃金賀卡，某個擁有航空技術的星際文明也許會截獲它。比我們發(fā)達的社會應該能夠很方便地來往于星球之間，根本費不了多大的事。經(jīng)過數(shù)百萬年的發(fā)展，這樣的社會應該已經(jīng)建立了殖民地，而這些殖民地也應該能夠開展星際旅行。為什么沒有見著呢？人們不禁會推測，先進的地外文明恐怕為數(shù)并不多，或者因為我們是第一批出現(xiàn)的科技文明之一，或者因為所有這樣的文明發(fā)展到一定階段就注定要自我毀滅。

在我看來，產(chǎn)生這種失望還為時過早，所有這些觀點都依賴于我們正確地推測遠比我們發(fā)達的生命的意圖。如果仔細審視，我認為這些觀點揭示了人類的許多自負和狂妄。比如說，我們?yōu)槭裁雌谕苋菀椎乇嬲J非常先進的文明？比起亞馬孫流域與世隔絕的社會，他們沒有工具探測包圍著他們的強大的國際廣播電視通信，我們的情況跟他們又有多大不同？在天文學方面，也有多種不同的未被完全理解的現(xiàn)象。脈沖星的調(diào)制或類星體的能源是否來源于技術？或許宇宙中還存在星河倫理，規(guī)定不干預落后的或正在出現(xiàn)的文明呢。

也許現(xiàn)在還不適合接觸，需要再等待一段時間，讓我們自主決定是否毀滅自己，如果是的話，那得有充裕的時間付諸實施。也許比我們先進很多的社會已經(jīng)獲得了長生不老的能力，因此失去了星際漫游的動力。我們知道，只有未成熟的文明才有這樣的欲望和沖動。也許成熟的文明不愿污染這個宇宙……還有一長串這類的“也許”，但是沒有幾個是我們有把握進行評估的。

地外文明的問題在我看來是個完全開放的問題。就我來說，我認為如果在一個宇宙中只有我們一個技術文明，或者是為數(shù)不多的幾個文明，那要遠比想象宇宙中充滿了智能生命更難理解得多。幸運的是，這個問題的許多方面可以通過實驗證明。我們可以對其他恒星系的行星進行搜索，可以在火星、木星和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六上搜尋簡單的生命形式，然后開展更加廣泛的實驗室研究，探索生命的起源。我們可以更深入地調(diào)查生物體和社會的演變。這個問題需要我們進行長期開放的系統(tǒng)研究，只有自然才能裁定什么可能或什么不可能。

如果銀河系有1000000個技術文明，他們之間的平均距離大約是300光年。光運行1年為1光年，這就意味著我們與距離最近的文明進行星際通訊的單向傳送時間大約是300年，一問一答就是600年，所以我們說星際對話比星際獨自的可能性要小，尤其是在首次聯(lián)絡前后。對于一個文明來說，在不知道自己的無線電信息能否被對方接收，而且即使接收對方會做出怎樣的回復的情況下，仍然進行這樣的探索似乎是相當無私的行為。

但是人類的行為常常很相似。比如說，埋藏時間膠囊讓未來的人去挖掘和發(fā)現(xiàn)，為了后代而撰書、譜曲、繪畫。過去接收過這類信息因而獲得幫助的文明，可能也想為正在出現(xiàn)的其他文明社會辦點類似的好事。星際無線電通信所需的能量應該只是比我們稍微先進的文明所獲能量的非常微小的一部分。這樣的無線電通信可以是整個行星政府的活動，也可以是相對小規(guī)模的群組，或者是業(yè)余愛好者，或者是業(yè)余無線電發(fā)報員，等等。

發(fā)送信息的文明與接收信息的文明之間雖然可能不會有預先的接觸，但沒有預先接觸的交流也是可能發(fā)生的。

要創(chuàng)造一條能被看出毫無疑問來自智能生命的星際無線電信息是很容易的事。比如說，調(diào)制信號由前12個質(zhì)數(shù)——1、2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31——構成，這些數(shù)字只能被1和自身整除。這樣的信號基于一個簡單的數(shù)學概念，只能來源于生物。要想搞清楚這一點，既無須有發(fā)送和接收兩個文明之間預先的協(xié)議，也無須防范地球的沙文主義。

這樣的信息必將是一種聲明或燈塔信號，表明一個先進文明的到來，但是基本上沒有表明其性質(zhì)。燈塔信號也可能暗示了主信息的一個特定頻率，或者可能表明主信息可以在燈塔頻率更高的分辨率發(fā)現(xiàn)。即使對于擁有極其不同的生物和社會規(guī)范的文明來說，相當復雜的交流也不是很難的。比如說，可以傳送算法語句，有些真，有些假，這樣就可以把本來似乎很難交流的真假概念發(fā)送出去。

但截至目前，最有希望的辦法是發(fā)送圖片。我們的信息可以由一個0和1的數(shù)列組成，或以兩個相鄰頻率的音調(diào)，或以不同振幅的音調(diào)，或以不同的無線電電極化信號發(fā)送。0和1按照一定的規(guī)則交錯排列就組成一種視覺模式，類似于富于想象的打字員用不同的字母編出的圖案。阿雷西博天文臺向太空發(fā)送的就是這樣一個信息。當時，康奈爾大學在競爭國家科學基金，1974年11月舉行了一個儀式，標志著阿雷西博拋物面天線的翻新。這個信號被送往稱之為M13的球狀星團，那里大約有1000000個單獨的太陽，因為舉行儀式的時候這個星團正好在正上方。因為M13距離我們24000光年，這條信息需要24000年才能到達那里。如果那里有人接收，我們得等到48000年以后才可能收到回音。阿雷西博信息顯然不是作為星際交流的一次嚴肅認真的嘗試，而只是地球上無線電技術驚人發(fā)展的標志。

被譯解的信息形成一幅象形圖，其內(nèi)容大致為：“在我們這里，從1～10是這樣數(shù)的。這里有5個原子：氫、碳、氮、氧和磷，我們認為這5個原子很有趣或很重要。這里有一些組合原子的方式，我們認為很有趣或很重要：胸腺嘧啶、腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶的分子，和一個由糖和磷酸鹽交替的鏈。這些分子構建的模塊放在一起就組成DNA的長分子，其鏈中大約有40億個鏈環(huán)。這個分子是一個雙螺旋，對信息中央的那個看上去笨拙的構造來說很重要。這個構造的高度是14個無線電波長。在我們這個星系的第三顆行星上，大約有40億這樣的構造。這個星系總共有9顆行星，最外圍1個小行星，然后4個大行星。這條信息通過2430波長或直徑300米的射電望遠鏡帶給您。不勝榮幸。”用許多類似的圖像信息，相互之間保持一致協(xié)調(diào)，兩個從未謀面的文明之間的星際無線電通信很可能會實現(xiàn)。當然，我們時下的目標不是發(fā)送這樣的信息，因為我們還很年輕，還很落后，我們想多聽一聽。

探測來自太空的無線電信號將說明科學家和哲學家所關心的自史前以來的許多問題，這樣的信號將表明生命的起源并不是一件極不可能的事。它將會暗示，經(jīng)過幾十億年的自然選擇，簡單的生命形式一般都會演變?yōu)閺碗s的智能形式，就像地球上一樣，而且這樣的智能形式通常要產(chǎn)生先進的技術。但是，我們接收到一個與我們有著相同技術水平的文明發(fā)送的信號是不大可能的，因為比我們稍微落后的社會根本就還沒有射電天文學。最有可能的信息來自遠比我們優(yōu)越的技術。因此，即使在破譯這樣一條信息之前，我們也將獲得彌足珍貴的知識：可以避開我們正在經(jīng)歷的技術青春期的危險。

有些人看到地球上的那些全局性問題，如民族之間的對抗、核武器、越來越多的人口、貧富懸殊、食物和資源的匱乏以及我們對自己這個行星自然環(huán)境的隨意破壞，就馬上做出結論，認為我們生存的系統(tǒng)突然變得不穩(wěn)定而且注定要崩潰。有些人相信我們的問題能夠得到解決，人性仍然處于童年，總有一天我們會長大成人。從太空里只要傳來一條消息，就說明我們能夠順利通過技術上的青春期，因為發(fā)送這個信息的文明畢竟幸存了下來。在我看來，這樣的知識可能才是無價之寶。

接收到星際信息的另一個可能結果，就是加強地球人類和其他星球人類之間的紐帶。其他星球上的生物體一定有著不同的演變軌跡，他們的化學和生物學，很可能還有他們的社會組織，與我們地球上的情況肯定有極大的不同。因為我們共有同一個宇宙，共享著物理定律、化學定律以及天文學規(guī)律，所以我們會與他們進行交流。但是，從較深層次來說，他們可能總是與我們不同。而且一旦我們認識到這些差異，我們地球民族之間的仇恨就會枯萎。這是因為，拿我們地球人與所有外星人之間的差異來比較，地球人類不同種族、民族、宗教和性別之間的差異就顯得微不足道了。

如果這個信息通過無線電傳播，那么發(fā)射和接收的文明至少在無線電物理學的細節(jié)上具有共性。許多科學家就是從物理科學的共性出發(fā)，期待著破譯來自外星文明的信息。沒有誰能夠聰明到詳細預測這樣的破譯結果，因為沒有誰能夠聰明到預先理解這個信息的性質(zhì)。既然這條信息可能來自遠比我們先進的文明，他們從一個相當不同的智能視角出發(fā)，必定會有令人大吃一驚的物理學、生物學和社會科學見解。

破譯這樣一條信息很可能需要好幾年，甚至幾十年，這個解讀過程可以根據(jù)我們的實際情況放慢速度，以保證仔細認真。有人擔心來自先進文明的這樣一條信息會使我們失去信心，因為已經(jīng)有人因未能成功而失去自己發(fā)現(xiàn)的主動性。但是我要強調(diào)，如果我們發(fā)現(xiàn)星際信息無禮，我們完全可以忽略它。我們很少有人拒絕接受學校教育，這是因為教師和教科書提供給我們還不知道的學問。如果我們接收到一條信息，沒有必要非答不可；如果我們選擇不予回復，發(fā)送信息的文明就無法確定遠方小小的地球已經(jīng)收到并理解了他們的信息。接收并破譯來自深層太空的無線電信息似乎不但不會對人類造成多少威脅，反而很有希望給全人類帶來實際利益和哲學思想上的變革。

早期的信息可能會包含避免技術災難的詳細規(guī)定，以便人類順利通過技術上的青春期而臻于成熟。來自先進文明的信息也許會描述怎樣的文化演變路徑能讓智能種族走向穩(wěn)定和持久，還有哪些路徑可能會通向停滯、退化或災難。也許地球上有直截了當?shù)霓k法解決食品短缺、人口增長、能源匱乏、資源縮減、污染和戰(zhàn)爭，只是還沒有找到而已。當然，誰也不能保證這就是星際信息的內(nèi)容，但是忽略這種可能性是不可取的蠻干。

不同文明之間肯定有一些差異只有獲得許多文明演變的信息之后才能看到。因為我們與宇宙其余部分之間存在的距離，我們只知道自己這個文明的演變信息，而這個信息最為重要的部分，即未來，卻仍然不得而知。人類文明的未來取決于接收和破譯星際信息的可能性也許不大，但還是有的。

如果我們長期專心致志地搜尋外星文明，但以無果而告終那該怎么辦？即使如此，我們的功夫也不會白費。到那時，我們已經(jīng)開發(fā)了相當重要的技術，可以將其運用到自己文明的其他許多方面，這將大大地增加我們的物理宇宙知識，更加準確地認識我們這個種族、我們的文明以及其他行星的重要性和獨特性。這是因為，如果宇宙的其他地方缺少或干脆沒有智能生命的話，我們就會認識到我們的珍貴性和價值。

這樣的發(fā)現(xiàn)將比任何其他作為都能強調(diào)我們對自己后代所肩負的責任：在全面的搜尋之后，如果我們得到的是否定結果，對其最可能的解釋是，社會在沒有先進到足以建立強大的無線電通信之前要消滅自己。因此，組織搜尋星際無線電信息以及搜尋結果很可能會對人類生存條件的整體產(chǎn)生巨大的影響。

可是，如果我們不下大力氣去收聽，就不會知道這樣的搜尋有什么結果。文明也許可以分為兩大類：一類努力取得聯(lián)系并成為松散的星際聯(lián)盟新成員；另一類不努力或不愿努力去嘗試，因此不久走向衰亡。

以我們的現(xiàn)有能力和相對適中的成本，要想為人類未來帶來希望，這恐怕是我們目前唯一能夠想到的偉大事業(yè)。