科学与怪异-第39章
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但是，在这样一颗行星上是否真会出现生命呢？地球上的生物化学实验已经证明无论在哪里，只要其化学性质与原始地球上的化学性质相似，那么生命的发展就不仅是容易的，而且是不可避免的。模拟原始地球大气状况的化学实验，每次都产生了就地球生命而言常见的大有机分子，即构成生命基砖的氨基酸（产生蛋白质的基础）、各种糖以及构成地球生命中最核心的东西：DNA（脱氧核糖核酸）。而且，这些产物的量都不小，占化学产物总量的10％以上。看来，只要条件相宜，生命的产生就是毫无疑问的。
该行星至少有一点与其他所有的行星相同：它大体上是圆的。这看起来仿佛无关紧要，然而其意义却非常深远，也就是说，它具有有限的表面积，因而该行星的动植物可用的资源亦有限。对于那有限的资源，不可避免地会发生竞争，而竞争的结果则是进化。我们可以自信，进化最终将会造成高度的智慧。事实上，在过去的各种不同时代，有着比今天更大的陆地动物和飞行动物，有的动物则比今天的动物重得多，奔跑也快得多。但是，所有这些都不是最根本的。化石记录表明，只有一样东西一直在增加，那便是智力。经过充分长的时间（这也许是以十亿年计），所有适宜的行星上必定都会出现智慧生物。
我们认为，大多数智慧生物都会及时地发展技术。在我们自己的这颗行星上，这种情况至少独立地出现了三次，在中国，在中东，以及在中美洲。在每一例中，技术的发展都是对人口不断增长所造成压力的反应。人口增长了，显然就需要更多的食物；农业发展了，进而又需要专门的工具，需要匠人来制造和分配这些工具。不久，城市出现了——当然，它们是很原始的，但它们是技术和知识的中心，这类技术和专门知识最终将我们引向了喷气式飞机和核能。也许并不是所有的智慧生物都会发展技术，因为说不定在某些地方人口的压力永远也不是很严重。然而，事情大概会是这样：大多数载有生命的行星是会及时地产生某种技术社会的。
所有这些事实导向了一个相当令人吃惊的结论：我们的银河系可能每年产生一个新的技术文明。一年一度，在银河中的什么地方，某个新的技术文明首次开始行动，向太空发射光和无线电波——表明其存在的主要标志。要是我们知道该把自己的仪器指向何方、知道应该用什么频率监听：那么我们现在的射电望远镜就能探测到这些无线电波。
然而，当我们用自己的仪器扫描天空时，我们并未察觉到宇宙间充满着技术活动。夜空何其宁静，迄今为止“听”到的只是恒星、气体云、以及星系悄然的瑟瑟声。我们有这样的感觉，虽然在历史的长河中，几十亿个文明先后出现了，但是其中只有极少数如今正在宣告自己的存在。看来，技术文明世界向太空释放巨额能量，可能只是一个有限的时期，而不是永久性的。我们假定，一些象我们一样新出现的文明点起“火炬”照亮宇宙，在经过一个相对而言甚为短促的时期后，由于我们所不知道，但是肯定非常重要的理由而从视野中消失了。他们为什么退出舞台呢？也许，他们由于核战争而毁灭了自己——他们差不多恰好在能够向宇宙宣布自己存在的同时，具备了核战的能力。也许，他们为宇宙间的事故所毁，例如某颗小行星与他们的行星相撞；但是，这样的可能性极小。我们认为，一个文明从宇宙舞台上最终消失，很可能乃是他们的技术高度发展的结果。我们只能通过探测他们所浪费的东西——抛入太空的能量——来探测他们自身。但是，恰如我们正在深切感受那样，他们肯定懂得节约和保存能量的重要，他们也将建立起某种贮存能量的技术，而这又会在很大程度上导致他们的“消隐”——这并非是因为他们消失了，而是因为他们节能技术的进步。这可以看看我们自己这个文明世界里发生的情况。譬如电缆电视的推广，还有在电话和电视信号的传输中应用光导纤维。要是电缆电视遍布全球的话，那么地球上智慧生命宣告自己存在的主要形式便从宇宙间消失了。再如防空雷达系统，如果地球上实现了和平，从而达到可以拆除军事雷达系统的地步，那么我们之存在的又一种最强的可探测信号便将消失。这样我们的文明世界虽然会比现在先进得多，但实际上却变得很难探测到了。
因此我们相信文明世界会连续不断地出现，并向宇宙发出辐射。然后，过一段时间，他们又变得不可探测了，这很象圣诞树上闪烁的灯光。许多较古老而较为先进的文明依然存在着，但我们要发现他们却是较为困难的。结果是总会有一族光辉灿烂的文明，他们的总数大致保持不变，只是其具体成员常在随着时间而变化。
在任一给定的时刻，我们银河系中可探测到的文明数目只是这样一些数字的乘积：那些文明产生的速率，乘上他们将大量能量射入太空的平均时间长度。我们已经算出，上面所说的速率是每年大约一个：可是这样的文明能被探测到的时间有多长呢？我们只有在探测到某些他处的文明世界、并求出在我们银河系中他们的典型寿命有多长之后，才能回答上面的问题。有些人觉得，一个文明可被探测到的时期，不会比我们自己这个文明已经度过的可探测岁月（三十年光景）长多少；另一些人则觉得，某些象空间探索之类的活动将使文明可以被看到和探测到的时期变得非常长，也许长达数百万年。如果我们折衷一下，假定说文明可被看见的时间是一万年，那么我们就得到一个非常重要的结论：在我们银河系中可探测的文明世界的数目大体上是一万个，这是一个相当可观的数目。另一方面这又意味着，在每一千万颗恒星中才有一颗拥有这样一个文明世界，我们必须搜索为数极大的恒星之后，才能最终找到一个可探测的文明。此外，恒星之间的距离大得使诸文明间相距远达一千光年上下。因此，对任何文明的搜索都得使用某种方法，它可以探测到远在一千光年（甚至更远）之外的智慧生命的适当表现形式。
要检查几千万颗恒星来寻找智慧活动的信号，最有希望的方法是什么呢？正如我们不久就会看到的那样，我们不能指望“他们”会向我们发来宇宙飞船、从而使我们较容易地找到他们。我们相信，应该由我们用自己所拥有的任何手段主动向外探测其他文明的存在。我们该怎样做呢？我们不能光是站在自己的立场上看问题，不能拿我们自己的技术去想象其他文明所拥有的最光辉灿烂的东西。归根到底，我们只是处于初级阶段的文明，谁知道他处的文明已经达到了怎样的技术水平呢？确实，在考虑彼方与我方的技术时，我们必须接受的制约只是物理学定律和宇宙的布局。结果表明，这些制约对我们并没有太大的帮助——实际上依然允许有各种各样的可能途径，虽说如同我们将会看到的那样，其中有一些比另一些更为高明。我们也应该认识到，几乎肯定不会存在某种永远最适于搜索的技术形式。各种各样的文明将在不同的水平上使用不同的技术，因此采用某种类型的搜索方式也许能对某种文明奏效，而对于另一种文明，其他类型的搜索则可能更好。我们所能搜索的乃是在大多数情况下最容易探测的那种技术。
人们最容易想到的方法是火箭。由于电视和电影的宣传，世界上很大一部分人认为星际火箭并不是什么了不得的东西。但是，问题在于那个“一千光年”——即我们算出的诸文明世界间的平均距离——是一段相当长的路。我们现在使用的火箭要飞那么远，将耗费3，000万年左右。因此，要飞越恒星际的距离，我们就需要某种比今天的火箭快得多的工具：要在短得可敷实用的时间内从一颗恒星飞到另一颗恒星，所需要的将是能以近光速飞行的宇宙飞船。
而难就难在这里：我们面对着狭义相对论的不可规避的结果，一个物体接近光速时会变重。对于一支火箭来说：当它变得较重时，就需要更多的燃料来加速；可是燃料本身也变重了，于是又需要更多的燃料来加速这些燃料。如用数学对这种恶性循环进行计算，结果是：一艘接近光速的火箭不可能用现有的火箭发动机来驱动；我们必须设想以核能为基础的推进系统——而这远远超出了我们的技术业己达到的水平。事实上，为了得到一个从各方面来看都合理的宇宙飞船系统，我们必须假定使用在物理学上最有效的能源，即一个由物质与反物质互相湮灭而产生能量的系统。当物质与反物质相结合时，质量完全转化为以γ辐射的形式出现的能量。由这种结合造成的γ射线闪亮可以变成火箭排出的“废气”。可是，怎样制造出足够的反物质来点燃一支即便很小的火箭呢？还有，用什么物质来制造一支能够同时载有物质与反物质的火箭呢？恰恰就是这些问题远远超出了我们目前的技术能力。
即使这些问题能够解决，建造这样一个系统的要求也委实令人生畏。如果一支这种类型的多级火箭，以相当于光速70％的速度飞到遥远的行星上着陆，尔后仍以这个速度飞回地球，那么它必须具备什么样的条件呢？根据科学家伯纳德·奥列弗博士的计算，假定火箭的负载是1；000吨（其中包括该飞船的本体结构——它最终是要回到地球上来的），那么该火箭的总重量为34； 000吨（其中大约16，500吨是物质，16；500吨是反物质），这简直令人发晕！由于不存在反物质矿，我们必须通过某种尚属未知的技术来制造反物质。但是，不管我们怎样办成这件事，我们都可以算出该制造过程至少需要多大的能量。按照爱因斯坦的著名公式，它就应等于16，500吨乘以光速的平方，结果大致为美国现有年发电量的50万倍——而所有这些只是为一支火箭作一次飞行提供燃料。当然，为了探测其他文明，我们也许不得不发射1，000万支这样的火箭。显然，对巨额能量的需求使这种火箭昂贵得令人瞠目结舌：无论一个试图发射这种火箭的文明可能会多么先进而高超，看来肯定都会为之而却步。顺便说一下，要是处理不当的话，这些火箭还会导致另一种很糟糕的结果：它们在发射时可以把半个地球毁掉。
这些计算清楚地表明：我们不该指望为了星际交往而广泛地使用火箭。只有在几百年、几千年、甚至几百万年的运输时间内，火箭才有意义。然而，即便如此，对于我们来说也肯定是不行的，只有对于那些寿命长得与上述时间尺度相当的生物，这种火箭飞行才有意义。
这使我们了解到很重要的几点。首先，决不值得花费大量的时间和精力去发送一个飞越太空的实体。其次，从经济上而言，永远也不值得对非常遥远的文明世界发动进攻，或者去剥削他们。将群星隔开的巨大距离形成了一个非常有效的隔离区，它可以防止一个文明损害或掠夺另一个文明。最后，由于任何先进文明必定都会以很经济的方式使用它的资源，并妥善地处理上述那些问题。所以，将UFO视为来自其他文明世界的宇宙飞船便纯属无稽之谈了——这是除本书的理由以外其他地方述及的另一个理由。
但是，我们难道就该在一片泄气声中歇手不干了吗？空间与时间的障碍是否就如此之大，以至于那些文明就注定只能永远彼此分离而在银河系中漂泊呢？不！正是那些妨碍星际飞船的物理学定律，已经为我们提供了一种星际交往的方法，它很迅速、有效，而且在能量消耗方面极为经济，这就是电磁辐射——光波、无线电波、γ射线等等。这种辐射以光速行进，而且很便宜。例如：我们利用现有的射电望远镜，可以将一份60个英文词的电报成功地发往十光年外的一架同类望远镜，而在此过程中所用的能量只值十个美分。仅仅这一事实就表明，就寻找太空中的其他世界而言，为什么搜索电磁辐射远较搜索火箭更有希望。其他文明世界也会得出相同的结论。我们可以预期各文明的相互探测以及相互通讯，主要是通过电磁波来传送信息，只有在极少数情况下（如果有的话）才越过辽阔的星际空间来传送实物。
我们的论证能不能使我们作出更精确的选择，以确定星际接触或通讯的最佳方式？特别是在许多电磁波频率中，是否有一些是普遍受到偏爱的？答案是确有其事。某些电磁波频率用于星际通讯要比用其他频率经济得多。这方面，宇宙显然帮了我们的忙。特别是有两种效应导致了这一点。第一种效应是电磁辐射的量子性质。辐射可看成一份份的光子，每一份光子的能量直接正比于辐射频率。例如，一个可见光光子的能量大约要比一个典型的无线电光子能量大一百万倍。而每个光子所能携带的信息量则大致相同，也就是说，一个无线电频率光子携带的信息量大约就等于一个可见光光子携带的信息，可是前者付出的能量却只有后者的百万分之一左右。
如果全部情况仅在于此，那么人们就会强烈主张用最低的无线电频率来进行星际通讯。然而，还有另一种现象使得事情复杂化了，那就是来自银河系本身的无线电噪声。这种噪声会进入所有的射电望远镜（不论它们是如何建造的），而且按照物理学定律，它们是无法消除的。这种特殊的噪声在低频处较强。它进入望远镜干扰我们的无线电接收机，因而影响了可能接收到的任何信号光子的可靠性。其结果是为了可靠地进行通讯，就得使用更多的光子。但所需的光子多了，每单位信息的费用与所需的能量都得上涨。银河系射电噪声在最低的无线电频率上会变得相当大，使得发送每单位信息的代价增加。另外，还有第二个噪声——无线电噪声。这种无线电噪声乃是当初形成这个宇宙的原始火球的辐射在今天的表现形式：它仿佛是一种布满整个天空的阴沉暗淡的闪光。我们，以及任何其他文明，可以利用关于上述三种现象的知识，来决定用哪种频率在银河系内进行通讯的花费最小。对所有的文明而言，这个答案都一样：应该使用3，000兆赫的
I无线电频率，而这正是地球上雷达系统使用的标准频率。事实上存在着一个相当宽的频带，在其中发射无线电波的开销大致是一个常数：这个频带大约从1，000兆赫延伸到40，000兆赫。在此带内有一些十分重要的特殊频率，如1，420兆赫（氢原子在此频率上发出辐射），1，667兆赫（羟基分子的辐射频率），以及22，000兆赫（水分子辐射频率）。氢是宇宙间最丰富的元素，氢和羟基结合形成水，而就我们所知，水似乎是生命最根本的物质。鉴于这些理由，我们不只是应该期望在上述这一频带内接收到其他文明世界的信息或进行星际接触；而且应该特别注意三个特殊频率，因为它们跟对地球生命生死攸关的那几种物质有关。由于这种一致性，人们便将无线电波谱中的这一区域称作“水坑”，并将它视为用来搜索地外智慧生命的主要波长范围。人们普遍得出结论，象我们这样的智慧生物将在太空中相会于这个“水坑”；而这个“水坑”并不在我们这颗行星上或宇宙间其他的任何地方，只是无线电波谱中的一个特定频�
