可能有不少人知道美國總統甘迺迪於 1962 年 9 月 12 日,在美國德州萊斯大學的演講「We choose to go to the moon」(全名:Address at Rice University on the Nation’s Space Effort),也應該不少人很清楚其中的那句經典名言:「我們選擇在這10年內登陸月球並不是因為這是件簡單的事,而是因為它很困難。」(We choose to go to the Moon in this decade and do the other things, not because they are easy, but because they are hard.)
另外將會於 2017 年加入的福衛七號則是與 NASA 合作的 13 顆衛星綜合體,這 13 顆氣象衛星會拆成不同的時間發射,並在不同的時間定位、並軌道繞行地球,比福衛三號多了更多的監測點與資料,將提供我們比以前更精準的氣象變化,預計 2017 年發射的先將會是 6 顆低傾角衛星,之後的 7 顆將隨 Space X 公司的行事曆逐漸升空。
Space X的Flacon 9火箭。圖/國家太空中心。
太空與未來
Imagination is more important than knowledge. Knowledge is limited. Imagination encircles the world
張桂祥在演講的最後,送了這句話給大家。儘管軌道公式的部分讓我有點不解,衛星的內部構造及功能也讓我有著數不清的問題;最重要的是,在這浩瀚的宇宙下,你的想像力才是帶你前進的力量。自古以來,探索宇宙是人類進步的動力。台灣從當初只能從國外購入衛星,到現在能夠全程自製福衛五號,與 NASA 合作福衛七號,未來還會發展探索火箭,來彌補衛星(300 km 以上)和高空氣球(50 km 以下)之間的資料不足。之後,張桂祥也希望,太空科技的發展,最後能與甘迺迪總統所說的一樣,將國家的發展帶到下一個境界,而到時候,我們也樂見其成,看著台灣在藍色星球外圍佔有一席之地。
這個主意,在 1968 年工程師 Peter Glaser 就在 Science 期刊上提出,還向美國政府申請了專利。當時,美國能源局和 NASA 也覺得這個概念挺「有趣」的,針對宇宙太陽能做了一系列的調查並提出了正式的可行性報告。不過當時各方面的技術未成熟,無法進行測試。最重要的是,要把一整個太陽能發電廠射到太空,實在要花太多錢,產出的電根本就不敷成本。
有趣的是,薩根推測人類初次接觸到的外星文明應當是 1.5 J 到 1.8 K 類的文明,通常他們已然克服恆星際旅行的瓶頸。至於卡爾達肖夫的第 II 型文明,大約對應於 Q 類文明;而得以掌控可觀測宇宙大部分星系的 III 型文明,則可以達到 Z 類文明的水平。畢竟掌握時空旅行需要相當複雜的計算與模擬,需要遠超越當今的人類設備所擁有的一切運算能力。
然而,從目前的角度來看,顯而易見地——我們早已超越了他所預測的第 II 型文明等級。這是因為薩根在當時提出這個分類法時,尚未預測到數十年後的今天資訊量會隨著網路的出現而劇增。即使在薩根指數定義的資訊量必須是「單一而不重複的」(比如 A 網站的圖片是從B網站引用來的、同時 C 網站也使用了該圖片,我們只能將該影像視為一組位元、而非三組),但這些資訊在枝繁葉茂的網路時代已然是幾乎不可能被估算的。
另一個有關文明的分級是由英國宇宙學家約翰.巴羅(John D. Barrow)所提出的,是基於人類對於「微觀尺度」的「操作程度」。他發現,科學史上人類似乎不斷朝著微小尺度的事物進行探索,從生活中隨處可見的宏觀機械裝置、顯微鏡下的分析、到分子原子尺度的研究,某種程度上,「探測尺度」似乎與文明發達程度成正比。他將文明發達程度區分為下列等級:
負 I 型文明(機械文明): 該文明能操控與個體同等尺度的一切物件,比如採礦、建築樓房、使用機械裝置等等。
負 II 型文明(生物工程文明): 該文明能操控基因序列,或者藉由移植組織、器官來改變生命體的特性。
負 III 型文明(化學工程文明): 該文明能操控分子,比如透過改變分子鍵結創造新物質。
負 IV 型文明(奈米文明): 該文明得以操控個別原子,實現奈米科技在原子尺度的應用,並可能透過科技創造出複雜的人造生命體。
負 V 型文明(核子文明): 該文明得以操控原子核,並能自由改造組成原子核的質子、中子。
負 VI 型文明(粒子文明): 該文明將能操控夸克、輕子等組成萬物的基本粒子,並且能隨心所欲聚集粒子、駕馭高能量。
顯而易見地,人類距離負 Ω 型文明依然來日方長。目前,人類能夠自由操控與我們相同尺度的機械物件,可以建築、採礦,也可以完成一些簡單的基因工程;在近一個世紀內,我們掌握了相對論、發明了人造衛星與 GPS,同時也因為量子力學的發跡,打造出各式各樣的電子產品。但我們尚未能夠自由改變分子鍵結、發明新物質的能力也是侷限的、更無法隨心所欲操控並改變原子結構,因此目前人類大概落在負 I 型文明與負 II 型文明之間。
科幻作品中那些搭乘星艦、遨遊星際空間的劇情,大多數便是 II 型文明;至於可以利用曲速引擎穿越時空的,或許是 III 型文明才能實現的。對於 II 型文明而言,他們或許能夠透過「戴森球」(Dyson sphere)控制恆星能量的輸出。當一個文明的工業發達到一個程度,便能夠駕馭恆星能量,搭建一系列能源板或人造衛星,從而環繞著恆星本體、調控能量的輸出,這種大規模的人造結構便稱為「戴森球」。
綜上所述,人類文明目前還算是新生兒,也或許,宇宙中還沒有更先進的文明出現。但在躍升為第 I 型文明之前,我們恐怕會經歷各種挑戰,而有些已經發生過、有些則或許正在醞釀,例如——宗教戰爭、糧食危機、核武威脅、氣候災難等等。
從目前看來,氣候變遷便是當務之急:人類過度排放溫室氣體,溫室效應導致了海平面上升、全球暖化,間接引發了各地氣候的異常、熱浪、饑荒,並一再落入惡性循環。此外,在二戰期間人類發明並使用了核子武器,其毀滅性更是不容輕忽的。我們尚不需考慮火山、地震這些自然災害,若無法擺脫上述這些境況,人類很有可能會在蛻變為 I 型文明前便自取滅亡。
人類文明雖然已有一定的科技水平,然而在卡爾達肖夫指數中,目前仍處於第 0.7 型文明。在躍升成為I型文明之前,有可能面臨生態危機、核子戰爭而自取滅亡。上圖為正在排放溫室氣體的工業煙囪。圖/Economist Intelligence Unit
"We are attempting to survive our time so we may live into yours. We hope someday, having solved the problems we face, to join a community of galactic civilizations."
參考文獻 / 延伸閱讀
Kardashev, N.S. (1964). Transmission of information by extraterrestrial civilizations. articles.adsabs.harvard.edu.
科學研究者,1999年生於台北,目前於美國佛羅里達大學(University of Florida)攻讀物理學博士。2022年於美國羅格斯大學(Rutgers University)取得物理學學士學位,當前則致力於學術研究、以及科學知識的傳播發展。 同時也是網路作家、《隨筆天下》網誌創辦人,筆名辰風,業餘發表網誌文章,從事詩詞、小說、以及文學創作。
1927 年,比利時魯汶天主教大學(Catholic University of Louvain)教授勒梅特(Georges Lemaître,1894-1966,麻省理工學院物理博士)神父也獨立地發現了佛里曼解;但因他對其物理意義比較感興趣,從中預測了真實的星系宇宙膨脹,得出距離我們越遠的星群後退速率應越快、但沒有人在意的革命性結論——愛因斯坦接受了他的數學,但拒絕了他的物理解釋。