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為什麼還沒找到外星生命?—《BBC 知識》

  • 作者/馬丁.芮斯|宇宙學家、天文物理學家,目前是皇家天文學家,倫敦大學學院及萊斯特大學客座教授。
  • 譯者/畢馨云|清華大學數學系畢業,現專事翻譯。

外星生命是跟我們很像?還是根本不一樣呢?圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

數十年來天文學家一直在搜索天空,
尋覓智慧生命的生物形式。
但他們是不是應該尋找長相完全不同的東西?

過去 20 年間,我們開始明白,大多數的恆星周圍都有行星隨行,在我們的銀河系中,就有上百萬,甚至十億顆與年輕地球相似的行星。不過,這些行星上有生命嗎?這個問題很難回答,因為我們連地球上的生命如何起源都還不知道。究竟是什麼機制,讓複雜的化學組成,轉變成大家視為「有生命」的第一個複製實體?

我們並不清楚宇宙裡的其他行星,到底有多大的機率像地球一樣,演化出具備技術能力的「聰明」生物。但如果真有幾個行星發展出智慧生命,而且其所環繞的恆星又比太陽還要老的話,這些生命就有可能演化得比在地球上還要快。因此,其他地方可能有遠超過我們能力的生命,正是這樣的思維,重燃起一波搜尋外星人的興致。

早在 1835 年的「月球大騙局」(Great Moon Hoax)系列文章,就描繪過長著蝙蝠翅膀的人形外星生物。圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

1951 年的科幻電影《當地球停止轉動》裡有個名叫古特的機器人,而這會是更接近真實版的外星人嗎?圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

俄國企業家兼物理學家尤里.米爾納(Yuri Milner)為未來十年投資一億美元,啟動「突破聆聽」(Breakthrough Listen)計畫,讓搜尋外星智慧生物的能力升級;這項計畫將審視最靠近地球的 100 萬顆恆星。我認為成功的機率頂多是個位數字,但這樣的探測十分重要,不單是對科學來說,更關係到我們怎麼看待人類在宇宙中的地位,所以確實值得一賭。

對於生命可能會在哪裡出現、是哪種形式,我們應該持開放的態度;就我們所知為起點,並善用現有技術,去發掘是否有行星的大氣環境顯示生命的跡象,這顯然是有道理的做法。利用韋伯太空望遠鏡,和即將在 2020 年代啟用的新一代地面望遠鏡,未來 10 年或 20 年取得的行星高解析光譜資料中,一定會浮現線索。生化學家可能很快就會解答生命起源的疑問,接著就能告訴我們:生命打從一開始就出現的可能性有多大?搜尋外星生命的最佳地點在哪裡?外星生命會不會像地球生命一樣以 DNA 或 RNA 為主要成分,或是具有完全不同的化學組成?

我們至今做出最確定的推斷,都圍繞著地球上發生過的事,以及遙遠的將來可能會從地球生命延伸的事物。因此對於高等或智慧生命的猜測,又比關於一般生命的推測更加站不住腳。

尋找訊號

「外星文明」這樣的稱呼,可能太過狹隘;畢竟外星生命也許是單一的整體智慧。

偵測到人為「訊號」顯然會是重大發現:這顯現智慧與技術的證據,意味著宇宙的其他角落可能有實體存在。但訊號發出者的長相會是什麼模樣?在大眾文化中,外星人通常長的人模人樣,也有兩條腿,但可能會有觸手或是長柄突眼。也許真的有這種生物,不過我認為,我們預計看到的外星人並不是這副模樣。如果我們真的發現外星訊號,我相信它並不是來自生物形式的生命,而是來自極為複雜且功能強大的電子腦。另外,慣用「外星文明」這樣的稱呼,可能會太過狹隘,「文明」暗指由個體組成的社會,但外星生命也許是單一的整體智慧。

自 20 世紀初,我們就開始把外星人想像成大眼睛、灰皮膚的人形生物,就像羅斯威爾騙局(Roswell Hoax)中的模樣。圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

外星生命可能比較類似在電影《星艦迷航記》中,發動攻擊的博格(Borg),它們是帶有蜂群思維的宇宙種族,乘坐立方體飛行器。圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

我所做的這個結論,來自我們所知道的地球智慧出現過程,以及我們預期智慧在未來數十億年會如何演變。雖然地球存在了 45 億年,但不要忘了,太陽的壽命尚未超過一半,所以未來的演化(後人類時代)有可能持續數十億年。況且,在太陽形成時,宇宙已經存在超過 90 億年了,有許多恆星比太陽還要老,繞著其中任何一顆恆星運行的行星,其上的生命都比我們更有優勢。

物理學家弗里曼.戴森(Freeman John Dyson)提倡的「戴森球」概念,可從恆星捕獲全部的太陽能。戴森認為,如果我們搜尋類似這樣的結構,就有可能找到高等外星生命。圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

大家對於地球生命的未來,看法已經有了改變,而這與尋找地外智慧的討論有關。近來在電腦和機器人方面的進展,使大家越來越關注人工智慧在更廣泛的概念及實際工作上,是否有可能在未來數十年達到(甚至超越)人類的能力。這讓大家更加了解學習、思考和創造力,並引發關於意識本質的辯論,同時也讓倫理學家與哲學家不禁推測,我們究竟會創造出什麼形式的人工智慧,而人類又會和這些人工智慧產生什麼關係?

機器崛起

很少人會懷疑,機器將逐漸超越人類獨特的能力,或是我們將透過機器生化人來提升自身能力。即使有不同的看法出現,主要也圍繞著進展速度。有些人認為,本世紀就會有一場「智慧爆炸」;謹慎的一方則相信,這些變化可能需要上百年。不管哪一方說得對,這個時間歷程和達爾文演化論所說的人類演化過程相比,都很快速。

人腦的體積和處理能力,在化學及代謝上是有極限的,也許人類已經接近這些極限了。但電腦沒有這樣的限制(量子電腦說不定更不受限)。對這些機器來說,進一步發展的潛力有可能像是從單細胞生物直接演化到人類這般戲劇化。機器人工智慧的「智力」將徹底擊敗有機人腦「思考」的容量和強度。

不過,通往這個長遠未來的近期目標是什麼?在這個世紀,有無數的微小機器將探索整個太陽系,包括行星、衛星和小行星。下一步會是有效運用那些能夠在太空中建造、組裝巨大結構(譬如大型「薄紗」鏡,或龐大電腦網路)的機器人。

未來絕對不會有大批人類搬離地球,但可能會有英勇的冒險家在太陽系其他地方建立小型聚落,但可能找不到像南極或海底般舒服的地方。然而,人類探險會局限在太陽系裡。運用已知的技術航向環繞其他恆星的「眾地球」之轉運時間,遠遠超過人類有生之年,因此星際旅行(不同於無人探測器、DNA 樣本等等)是屬於後人類的計畫;這些後人類可能是由矽組成,也有可能是戰勝死亡、休眠或假死狀態的有機生物(或生化人)。

外面的世界有什麼?

那些後人類智士會開創的地點,遠超乎我們的想像,就像老鼠無法想像弦論一樣。

地球的生物圈非常不適合高等人工智慧;而不利於人類的行星際或星際空間,才是「非生物腦」的絕佳場所。在遙遠的將來,他們可能會在此開採衛星及小行星,建造巨大的人為產物。這些後人類智士會開創的地點,遠超乎我們的想像,就像老鼠無法想像弦論一樣。

那現在外面的世界可能有些什麼?假設許多行星上已有生命,再假設其中幾顆行星發生了與地球類似的達爾文演化過程,即使如此,會同步出現重要階段的可能性仍然非常小。如果某顆行星上出現智慧和技術的時間明顯落後地球(由於它比地球年輕,或是因為複雜生命的「瓶頸」,譬如從單細胞變成多細胞生物,所花的時間比在地球上久),那麼這個行星顯然不會有外星生命的證據。但某些行星上的生命有可能發展得比較快或比較早。

人類技術文明發展史是以世紀來衡量的。也許只要再過一到兩世紀,無機智慧就會凌駕人類,然後存留下來,繼續演化數十億年。這表示,如果我們真的偵測到外星人,幾乎不可能在外星智慧仍呈有機形式的短暫時間裡「捕捉」到它,它更有可能在很久以前就轉變成電子(且是無機)形式了。

美國綠岸望遠鏡(如圖)與澳洲的帕克斯望遠鏡,將投注20%到25%的運轉時間在「突破聆聽」計畫。圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

這對於尋找地外智慧生命有什麼意義?儘管成功的機會很小,但由於賭注非常高,因此這些搜尋還是有價值的。這也是我們為什麼要讚賞「突破聆聽」計畫,這項計畫將實行最深最廣的外星技術生命搜尋。全世界兩個最大的可轉向無線電望遠鏡:美國綠岸望遠鏡及澳洲帕克斯望遠鏡,將各自投入 20% 到 25% 的運轉時間於此計畫。真希望其他的儀器,譬如位於波多黎各的阿雷西波天文台也能加入搜尋行列。這些望遠鏡將會用來尋找來自鄰近及遙遠恆星、銀河系盤面和中心,以及從鄰近星系發出的非自然電波傳輸。這些望遠鏡的目標是自然宇宙無法發出的窄頻帶發射,利用美國加州大學柏克萊分校研究團隊發展的先進訊號處理裝置,搜索 100 兆赫到 50 吉赫的頻率範圍。

外星調查

即使訊號是刻意發送的,我們可能因為不知道怎麼解讀,而無法判斷是不是人為的。所以就算偵測到了,可能也讀不出有意義的資訊。

「突破聆聽」計畫延續 50 年來的傳統,要使用電波天文學搜索外星智慧生命,當然,在其他頻率也可能會有證據。舉例來說,雷射脈衝就是星際通訊的好方法,而且強大雷射光束有機會提供一種先進技術,讓太空船加速到高速,這些都更引人注意,也是這個計畫會使用光學望遠鏡的原因。

搜索地外智慧時,會在所有頻帶中尋找明顯的人為電磁傳輸,但即使偵測到了(少數人認為成功機率會超過 1%),我仍認為這個「訊號」不大可能是刻意發給我們的可讀訊息。它比較可能是極複雜機器的副產品(甚至是故障結果),那台複雜機器可能超出我們的理解,根本無法追查到源頭的外星有機生物,而這些生物有可能仍然存在母行星上,也可能早就滅亡了。

我們只有可能解讀那些運用類似技術的(也許是極少數)智慧生命所發出的訊息。即使訊號是刻意發送的,我們可能因為不知道怎麼解讀,而無法判斷是不是人為的。所以就算偵測到了,可能也讀不出有意義的資訊。

即便宇宙裡到處有智慧生命,我們可能也只能辨識出非典型的一小部分。有些「腦」也許會用我們根本想不到的方式來架構現實世界,而其他形式的外星生命可能存活於沉思冥想中、在某片行星海洋深處,或無拘無束浮游於太空,不讓人知道他們的存在。

地球的重要性

銀河系裡有沒有可能充滿外星文明,在各自的行星城市為日常事務奔波勞碌?圖/《BBC 知識 2017 年 2 月號》提供

也許銀河系已經擠滿了高等生命,我們的後代子孫將以「初級成員」的身分「安插」到星系聚落中。但另一方面,我們的地球也可能是全然獨一無二的,搜索可能會無功而返,有人會因此感到失望,但人類可能會更加驕傲。這個在太空中的淡藍色小圓點,我們的小小地球,可能是整個宇宙裡最重要的地方;不僅如此,這還會意味,人類這個物種擔任了過渡到機器主導文化的短暫先鋒,在宇宙中有重要的地位,可承接未來,傳播至地球以外的遠方。縱使我們現在孤身在宇宙之中,但不代表生命會永遠是宇宙裡微不足道的「塵埃」。屆時地球的未來對宇宙而言會變得極為重要,而不僅僅是人類自己關心的事。

「突破聆聽」計畫可能無法解答這個大哉問,但它給了我們一點機會,畢竟賭注如此昂貴,就連很小的發現也聊勝於無。


 

本文摘自《BBC知識國際中文版》第 66 期(2017 年 2 月號)。

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