原标题：科学寻找地外理性生命
生命的本质及理性
生命应有如下三个性质：（1）生命是一个目的在于保持的过程，活着的东西从周围吸取能量并用此改变环境以适应它的保持。 （2）生命大概应是碳原子为基的实体，这一点至少在地球上如此。因为碳原子容易与其他原子结合形成长而稳定的复杂链，以吸取、存储和使用周围的能量。（3）生命是一个由控制信息组成的系统。作为生命基本单元，细胞的行为及复制过程完全由一信息系统所控制，这些信息存储在细胞核中一种复杂的称为DNA的分子中。一个细胞核中有45亿对碱基组成的DNA分子，也就是说有45亿条信息来操作一个人体细胞。人中的信息描述了生命个体的过程，细胞在分裂时复制，并由亲代传至子代，龙生龙，风生凤，生命的世界多彩而有序。但是，DNA的复制过程是有误差的，而且其精细结构会被激变环境所改变，DNA所储存信息的更新在生物学中称为“基因突变”，它导致个体生命性状的“变异”。进化论认为变异是不定向的，那些向更适应环境变异的个体得到更多的生存机会并把变异传至子代，而另一些则走向绝灭。优胜劣败，这一称为“自然选择”的过程是定向的，它使生命由简单向复杂演化：玫瑰长出利刺，枯叶蝶设计了伪装，智人产生了理性；理性是适应与个体保护的最髙形式，它使人类比鹰飞得高，比猎豹跑得快，比凶狠的鲨鱼更威胁邻居；理性使人类成为众生之王， 它比所有的演化特征对物种保持都更有价值。
描绘人体公式的45亿对碱基经历了 30亿年甚至更长的演化时间。如果生命在地球上产生并演化成理性，我们会自然地产生三个问题：第一，无论在哪颗行星上，只要条件允许，生命就会出现吗？第二，一旦生命出现，就会宿命地产生理性吗？这两个问题从我们对生命起源与演化的理解，其答案似乎是肯定的。第三个问题是宇宙间除地球之外符合生命起源的条件是否非常稀少，以至于地球是唯一的生命摇篮，人类目前还不能或者永远回答不了这个科学难题。
哪里还会有理性生命的家园？
提起地球生命的起源，总会想起在1952年完成的米勒-尤里（Miller-Urey）实验：他们以实验装置重现生命在地球上起源的条件，氢、氨气及甲烷模拟原始大气，水代表海洋，电弧代替闪电，一周之后，在封闭的系统中发现了多种像氨基酸，脂肪酸、尿素这样与生命过程有关的有机分子。米勒-尤里实验并没有真的在烧瓶中创造出生命，也没有必要一定期望它精确地重现当时年轻的地球环境，但它证明了复杂有机分子对自然生成环境并不非常苛求，早期的海洋可能是充满丰富有机化合物的原生汤池。
20世纪60年代初以来，由于毫米波技术的发展，射电天文学家在银河系内外的星际介质中发现了百余种有机分子的谱线，这些分子中包括写出蛋白质及DNA公式最基本的化学字母C、H、N和O， 最复杂的分子竟包括13个原子。这就是说生命的种子早漂浮于无垠的宇宙，包括我们地球在内的所有行星，运行在充满生机的太空，谁知道是不是彗星或者流星将这些种子，甚至将已有复制能力的分子植入地球，谁知道我们古老的先祖是不是“舶来品”。
如果考虑我们熟悉的生命化学过程以及它所要求的条件，液态的水是必不可少的，它是生命化学反应的一部分，同时是传输营养、排泄废物的媒介。所以在太阳系内的其他行星（或卫星）上寻找生命先要考虑水是否存在。月亮与水星上没有大气，因而表面不会有水。金星太热，水呈蒸汽态，太阳系的外缘温度太低也不会有液态水。火星是表面环境最接近地球的一颗行星，有关火星人的故事几乎存在于所有人类的文化领域。1976年夏天，“海盗”1号、“海盗”2号在火星表面安全着陆，由地球上遥控，在火星表面成功地完成了由智能机器操作的三个寻找生命的实验：放射性同位素示踪、光合作用及呼吸作用实验，人类终于耗资亿万元翻开了记录着仲裁的一页：“火星上没有生命！”虽然证明一个东西的不存在哲学上是最困难的，但“海盗”号的实验起码否定了目前火星上复杂生命形式的存在。除去火星之外，木星本身以及木星、土星、海王星的一些卫星上也许还不能排除低等生命存在的可能性。1996年8月，美国国家航空航天局（NASA）接连发表地外可能存在有生命的报道。先是宣称在一块来自火星、未受污染的陨石中，发现了一些非常细小的单细胞生命；接着又公布木卫二可能藏有液态水，其中可能孕育着某些生命物质。但很多科学家与评论者认为这些发现的真实性被夸大了，迄今据我们所知，地球也许是太阳系唯一的生命家园，至少是理性生命的唯一家园。
太阳系之外的其他恒星如何？天文学认为，太阳和包括地球在内的九大行星都是由原始太阳星云在约50亿年前凝聚而成，除太阳之外，太阳系内质量最大的天体是木星，它的质量是地球的300多倍，如果再大10倍，木星也会发光发热，我们天空中将有两个太阳，或说太阳系将成为双星系统。大约有一半恒星处于双星或多星系统，如果行星的形成过程与双星的形成过程同机理，那么行星时存在应该是相当普遍的。虽然天文学家还没有真正地观测到其他恒星周围的行星，但间接的观测证据日见丰厚。
如果行星在太阳系外普遍存在是真的，而允许生命发生的环境空间主要取决于它们环绕的引力中心与能源——恒星，哪些恒星最可能提供这种空间，或者称生命域（ecosphere）呢？（1）有生命域的恒星可能应该是单星，否则行星将由于轨道不稳定而被恒星呑噬或弹出轨道。我们银河系约有500亿颗单星，约占恒星总数的一半，太阳是其中的一个；（2）地球上至少用了10亿年左右孵出了第一个细胞，又经过了36亿年才出现了理性生命，这意味着生命域内的行星须在相当长时期内保持稳定，超质量热星由于演化速度太快而无法满足这一条件；（3）生命域内的行星应该允许液态水的存在，热的恒星虽然有更广的适于液态水温度的空间，但由于它们的短寿而在（2）中被排除。M型星的生命域非常窄，只有非常靠近它的行星才能接收到足够的热辐射，由于恒星的潮汐耦合，这些行星可能像水星一样，一半是永久的白昼，一半是永久的黑夜，因而使生命难以起源。综上所述，有生命域的恒星应该是较冷的F型星、G型星、K型星和较热的M型星。
与遥远的邻居通信
人类不大可能真正地访问其他恒星，第一，生活中找不到合适的词来表示恒星相距之远，最近的一颗恒星半人马座α距太阳4.27光年，乘坐最快的喷气式客机访问它至少需300万年。第二，光速极限是物理学最基本的法则，这一法则加之恒星之间的距离使星际旅行变得漫长而不可及。最后，我们想象不出一种燃料能将飞船在出发时加速并在到达时减速停泊。如果我们想乘快艇大的飞船40年往返半人马座α，所需能量是目前全球年需要值的1000倍！如果不计较星际旅行的时间，也许可能使用什么特别的技术将旅行者进行生机冻结，或者采用大的“殖民飞船”，让一个完整的人类品质不退化，大概这些也都是说说而已。上述三种限制对星际旅行所产生的约束不仅仅对人类，同果对ETI（外星人）也一样。著名的科学家们在研究UFO及其相关现象时，从未发现我们地球曾被外星人访问的确切证据。也许我们永远也不可能与外星异形面对面，与ETI交流的唯一办法是无线通信。高度发展的射电天文设备是有可能进行星际通信的最佳工具。如果ETI使用的天线是无方向性的，使用的发射机功率如果为1000兆瓦时，澳大利业64 米帕克斯（Parkes）望远镜的搜巡距离达4.5光年，只能指望观测一颗星——半人马α，而美国300米的阿雷西博（Arecibo）望远镜可以观测18个，如果发射功率增至100万兆瓦，帕克斯可观测的目标超过5000。如果ETI选中了我们的太阳系，它们使用的发射机应该是定向的，人类可以轻而易举地将天线增益在束射方向提髙100万倍，ETI当然也能，于是星际通信显得容易得多。
我们不需要也不可能巡视整个电磁波谱，首先应该避开电子在银河系磁场中相对论性运动引起的低频非热辐射，即银河系的背景电噪，通讯窗口的低频应在1GHz左右；在几十GHz以上，量子噪声随频率成正比增长，到远紫外波段，空间由于电离氢的吸收而变得几乎不透明。上述两个电噪墙之间1~600GHz的安静谷地称为“自由空间微波窗”，其背景强度是2.76K宇宙微波背景辐射。非热银河背景噪声、量子噪声及宇宙微波背景噪声是银河系中无处不在的3个噪声源，地外理性社会的工程师面临同样的电噪谱，它们会和我们想到相同的频率窗口。这样的窗口对巡视还是太宽了，很多专家认为人类应该将捜索集中在21厘米的中性氢线（H）与18厘米羟基线（OH）之间，因为H与OH结合成水 （H2O），因而这一狭窄频带又称为“水洞”。水对地球生命是最基本的，地外的“水族”可能也会自然地通过水洞寻找同类。
与SETI有关的重大事件
1959年康乃尔大学的柯可尼（Giuseppe Cocconi）和莫里森（Philip Morrison）在英国《自然》杂志上撰文“Searching for Interstellar Communication”，探索星际无线电通信的可能性，这一事件被认为是现代SETI计划的开篇。
随即，成立不久的美国国立射电天文台（NRAO）的青年天文学家德雷克（Drake）立即在21厘米波段开始了星际通信实验。他使用了当时美国最大的NRAO 25米望远镜，特别是在天文界第一次装备了参量放大器的接收机，因为是寻找远在天边的异族，德雷克把这一计划称为Ozma。自1960年4月8日起，对两颗类太阳恒星鲸鱼座τ与波江座ε进行了 200小时观测，这一先驱工作像迄今所有搜索ETI的观测一样，没有找到ETI存在的证据，但它为后续的研究提出很多新的思考，例如著名的德雷克公式就是在Ozma计划期间构思的。在Ozma的相关研究中，科学家们也向太空广播介绍地球上的人类文明。
在NASA成立的最初十年中，对SETI的主要兴趣在于太阳系内的宇宙生物学，20世纪60年代末空间科学在美国开始受宠，NASA在SETI的各领域表现出兴趣，NASA加州艾姆斯（Ames）研究中心的奥利沃特 （Olivert）和白金汉（Billingham）于1972年所提交的Cycolps报告全面地简述了SETI的意义、方法及可能性，提出了星际无线电通信是SETI唯一可行的方法，并建议水洞为最佳频率窗。Cycolps设想了星系际距离的星际通信相位阵设备，阵中包括1000面百米量级口径天线，阵列延伸几十公里。Cycolps是射电天文史上最为野心勃勃的计划。 投资预算超过60亿美元，工期10至15年。虽然该计划最终并没有得到政府资助，但它在科学与技术上对SETI的影响至今不衰。自1983年，在国会每年150万美元的支持强度下，NASA的艾姆斯中心与喷气推进实验室（JPL）开始了持续的SETI研究。——“微波观测计划 （MOP）”，至1992年，该计划改名为“髙分辨率微波巡视（HRMS）”。这一计划拟使用像Arecibo这样的世界上一些最大的望远镜巡视100光年之内的800到1000颗类太阳恒星。NASA十年中为SETI需要所发展起来的高技术使射电天文领域所有运行中的频谱接收机黯然失色，新研制的数字接收机可以同时扫描成千上万个频率通道，识别、诊断微弱的窄带信号。1993年10月初美国国会作为削减预算赤字的一部分，通过投票终止了对NASA SETI研究的财政支持，公众对此的失望情绪一时在几乎所有新闻媒体上昭然。
挫折没有也不可能平息科学家及亿万公众在寻找地外理性生命方面的热情与冲动。几乎与NASA SETI在国会被终止的同时，加州一研究所在民间资助下启动“凤凰”（Phoenix）计划。经人类漫长而坎坷的SETI历史，日趋丰富的技术、方法、科学思想上的积累以及今非昔比的射电天文设备，“凤凰”计划使以往的研究得到更广泛的延伸。NASA为该计划进一歩完善、更新HRMS使用的数字接收机与频谱仪，将同时可观测通道数增至7600万，扩充了连续辐射、脉冲信号、固定频率及漂移频率信号的计算机识别功能，增加了一套低接收能力的证认系统，以即时确认人为电噪干扰。“凤凰”计划使用国际上大型的低纬度射电望远镜，在微波窗口对1000颗邻近的类太阳恒星进行搜索。“凤凰”计划的观测从更新的澳大利亚帕克斯射电天文望远镜开始，截至1995年底，在S波段对105颗星进行了1.3万次观测，在L波段对206颗星进行了 1万次观测。在总共2.3万次观测中，几千种接到的信号或者与人为电噪数据库符合，或者被认为是电波环境干扰。没有检测到任何可能的星际通信源，就像人们预料的一样：哪有那么容易！
思考——前景、利益与风险
我们还没有找到ETI存在的证据。严肃的科学家们一般不怀疑ETI的存在，但他们常常因为SETI渺茫的科学产出前景而避开这一领域。反对SETI的也不少，诺贝尔生物奖得主瓦尔德（George Wald）说：“没有任何噩梦比建立那种通信以寻找比人类更高明的教师爷更可怕的了，这会使人类认识自然的求知欲随之凋零。”他担心人类将摒弃功利主义与探索精神，变成从ETI那里**的小学生。也有人担心ETI将对人类产生文化上的冲击，就像地球上的大文化吃掉小文化一样。ETI也会冲击宗教，《旧约》说人类是被选择的，是受宠的，是按耶和华的脸造的，而一个形同大章鱼的ETI手执微波天线的形象无疑对虔诚的宗教信仰是一个致命的挑战。在地球上有很多城市夜间不宜出游，也许银河系中也会碰上坏邻居。人类最怕的还不是这些，而是自己星球上的内讧，地球上的不同民族与国家极难和睦相处，动则刀兵相见，谁先从ETI那得到高技术，就等于从如来那里盗来金钹而横行天下。
然而，SETI可能给人类带来的利益甚至是难以预料的，它同时迎合了人类追求理性自我完善的天性，SETI得到很多国家政府、科学家与公众的支持。1530年哥白尼将人类从宇宙中心推开，但这一过程并不完整，地球在找到ETI之前仍然是生物的宇宙中心，找到ETI最大的益处是终结人类的孤独感并从根本上医治其贪婪和狂妄。我们还能从髙度发展的ETI那里获得科学技术上的利益，即使它们并不先进很多，人类将从它们得到启示，启动众多的比较科学而使对自然界及其自身的认识走向成熟。星际通信成功是一种存活的信息，高度发展同时也能生存这一佶息的本身对人类无疑是一种鼓舞。
SETI没找到什么但没有失败。英国Rees说：“没找到证据，不等于找到了不存在的证据。”对德雷克公式中的概率系数的估计除Fs之外，随近年来多学科的研究发展都有增大的趋势，多数人认为生命域在宇宙间并不稀少、生命发生的条件并不苛刻、生命一旦产生应该以理性为最有价值的演化特征，也就是说，地球理性社会不应该是宇宙的独生子。但是，人类面临的核战危险与核污染、化学污染、全球变暖和沙漠化、大气臭氧层变薄、人口**等日趋严峻的资源环境形势使我们不得不认真地思考：髙度发展的技术社会的寿命有多长？ 德雷克公式中的Fs有多大？如果理性的发生是一种迅速自我毁灭的事件，即使它们曾经或正在无垠的宇宙中频繁闪现，我们也很难期望找到ETI，那么人类也真的不孤独，因为我们也将在自己制造的大灾变中转瞬即逝。
原标题：科学寻找地外理性生命
关键词：科学,寻找,地外,理性,生命
我知道了 