地外文明 (地外文明)

地外文明一般指存在於地球以外,併發展到一定文明程度的智慧生命體,在地球以外的領域所建立的文明。它們尚沒有被目前地球上的生命所觀測到,倒是許多虛構作品中時常有它們的出現。它們與外星人時常被作為人類文藝節目討論或展示的對象。地外文明的分類是根據1964年前蘇聯天體物理學家卡達謝夫提出的標度方法進行的。人類為地外生命探索做出了許多努力,進行宇宙漂流、尋找行星等等一系列活動,但是始終沒有確定的結論,人類社會中也産生了許多相關的猜測和推論。當然,始終有人相信有外星人存在。但是目前仍沒有確鑿的證據來證實這一點。

中文名
地外文明
外文名
extraterrestrial civilization
特    色
存在於地球以外的生命體
出    現
許多虛構作品中
事    例
找到了微生物化石
分類方法
卡達謝夫標度

1基本概念

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地外生命事例

人們在火星隕石中找到了微生物化石,再加上大量的外星人造訪地球的報道,科幻小説、電影的充斥,使得外星生命的傳聞繪聲繪影。然而這些證據實在不足以證明外星生命的存在,長久以來,科學界一直對存在飛碟等外星生命的證據持嘲笑態度。1947年美國羅斯威爾飛碟墜毀事件曾引起軒然大波,後來美國國防部聲稱這不是真的。

地外文明

地外文明同地外生命是兩個不同而又有聯繫的概念。從無生命到有生命存在要經過漫長的歷程,而從生命進化到文明,更要經過相當長的時間。有生命不一定有智慧,有智慧不一定就有文明。所以,我們所指的地外文明是指地球以外的其他天體上可能存在的類似于地球人類這樣的高級智慧生物的文明。

探索地外文明首先要根據地球上生命存在的狀況,弄清生命存在的條件和環境。

生命是美妙的,正是生命的繁衍才使地球上生機勃勃,氣象萬千。生命不是神造的,生命是天體演化的必然結果。生命存在的條件又是非常苛刻的,所在的天體要有堅硬的外殼,要有適宜的大氣和適合的溫度,要有一定數量的水。同時,行星圍繞的天體必須是一顆穩定的恒星。就太陽系來説,符合上述條件的只有金星、地球和火星。其中地球位於金星和火星之間,處於生命繁衍的最有利的空間。現在還沒有發現金星和火星上有生命。太陽系中其他行星上就更不適合生命存在了。

尋找太陽系以外的行星系,這是探索地外文明的又一個方向。科學家們早已開始了潛心的觀測和研究。到目前還沒有發現一個被確認的行星系。如果真的發現一個行星系,那裏也不一定就有生命。如果真的發現一個有比較適合生命存在的行星系。

2分類方法:卡達謝夫標度

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1964年,前蘇聯天體物理學家卡達謝夫提出了卡達謝夫標度,作為衡量一個文明的技術水準的方法。該標度只是理論性的,而且它衡量的對象,也即高度進化的文明,也只處於人類的推測之中,並不曾有人親見親歷,但是這個標度的意義在於,它從宇宙的角度來考量整個文明的能源消耗量。卡達謝夫標度是將地球以外文明按照發射信號的功率進行分類,共分三個類型,但在應用中,由於已經數量化了,類型是可以無限多的。

Ⅰ型文明能夠調集與目前地球整個輸出功率相當的能量用於通訊,也就是10^16瓦。

我們地球文明使用的能量功率正在以驚人的速率增長,目前地球的功率輸出約為10^15 到10^16 瓦,而地球上的輸出功率現在主要被用於加熱、電力、運輸等與外星球文明通訊不相干的用途。就此而言,地球還算不上是個Ⅰ型文明。

Ⅱ型文明能夠把相當於一顆典型恒星的輸出功率用於通訊,大約10^26瓦。

這相當於我們已在光波頻率上看到離我們最近星系中的特亮恒星。假如離我們最近的旋渦星系——仙女座大星系存在著Ⅱ型文明的話,我們用正確的搜尋程式就能探測到它。

Ⅲ型文明發射出的通訊功率達10^36 瓦,約等於整個星系的功率輸出。

如果在宇宙中存在著Ⅲ型文明,無論它在哪,只要它對準我們發射電波,我們就能探測到它。

美國的卡爾·薩岡則進一步建議,可以用能量尺度將三類型文明再分成十個次型,即以10^16 瓦為1.0型,10^17 瓦為1.1 型;10^18 瓦是1.2 型……按照我們地球目前的水準,才是0.7 型文明。當然三種文明類型之間的過渡是否可能?能否有時間和條件來完成這種過渡,都是未知數。

3探索方法

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目前,探索地外文明的方法主要有4大類:

①接收並分析來自太空的各種可能的電波。這方面的工作從1960年就開始了。

②人類主動向外太空發出表明人類在太陽系記憶體在的信號。1974年11月16日,美國利用設在波多黎各的阿雷西博305米直徑的射電望遠鏡,發出人類第一組信號,對準武仙座球狀星團,發射3分鐘。

③發射探測器去登門拜訪外星人。美國發射的“先驅者”10號和11號,“旅行者”1號和2號,都在完成對太陽系內的探測任務後,帶著許多人類的資訊,作為人類使者,漫遊在恒星際空間。如果巧遇人類的知音,他們將從探測器中了解人類的活動,確定進一步交往的可能。由此可見,探索地外文明是一項綜合性的科學使命,過於樂觀是不現實的,過於悲觀也是沒有根據的。

④與外星文明社會直接接觸,這種方法是建立在星際航行的基礎之上的。目前,我們的工業技術水準還無法支援我們進行星際航行,但是人類卻從未停止對外星人的幻想。

4地外文明

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外星人

在電影中常常看到這樣的情節:閃閃發光的飛碟從天而降,然後從裏面走出綠皮膚、大眼睛的小矮人,口中念叨著“我們為和平而來”(當然,也有不打聲招呼就要毀滅地球的那種)。而在現實中,飛碟總是能成為報紙關注的焦點,或者説,一種時髦。馬丁·加德納的一段話正好能描述這種情況:“當人人都看到飛碟時,你自己當然也願意看到一次。”於是就有了各種各樣的飛碟和外星人:像草帽的飛碟、像雪茄的飛碟、像蛋糕的飛碟;綠色的外星人、紅色的外星人,綁匪外星人、小偷外星人(專門偷走牧場上動物的器官)以及浪費糧食的外星人(“麥田怪圈”的騙局)。

然而,這一切都不可信。當我們向這些現象尋求非同尋常的證據時,發現大多數現象可以歸結於人類的飛行器、氣球、自然現象、目擊者的幻覺以及徹頭徹尾的騙局。而剩下的案例也不能提出強有力的證據證明那就是外星人的飛船。而把不明飛行物當作外星人的飛碟也是不合適的。你看到的任何“不明”物體都可以被稱作不明飛行物,例如你的鄰居在21樓扔下的一個垃圾桶蓋子(有趣的是,某些“飛碟”照片正是用類似的物體偽造拍攝的)。

麥田怪圈

曾經在英格蘭的一些麥田裏出現過一些怪圈,看上去是一些很複雜的圖案。這些會是到訪的外星人留下的信號嗎?經過調查,發現大部分是某些人的惡作劇,但是熱衷於此的人還是對此懷有很大的好奇心。然而,不久後在英國漢普郡的Chilbolton天文臺附近的麥田裏再次發現了兩個圖案,其中之一是一個臉形,很多人都説很像電影電視裏外星人的形象。另一個是1974年11月向M13球狀星團發射的阿雷西沃資訊修改後的圖案。

資訊包含了我們估計任何可能存在的地外文明會對我們人類所感興趣的所有要素,包括:我們的位置(在太陽系中的位置),我們人類的樣子,傳播信號的天文望遠鏡的簡單素描圖,以及我們的生態結構的一些片斷。

在漢普郡發現的麥田裏的怪圈在形狀上很像1974年所傳送的那幅。但是兩者還是有區別的:在漢普郡發現的圖案中沒有傳播信號的天文望遠鏡的簡單素描圖,取而代之的是一幅看起來像太陽能的人造太空衛星;另外,描繪我們太陽系的圖表雖然還有原來的八個行星,但是行星3至5有所偏離,而最後一顆變大了一些。麥田裏的怪圈是外星人留下的幾率幾乎為零,但是到目前為止,還沒有充足的證據證明這全部是人為的。究竟是怎樣一回事還有待考證。

SETI研究所的科學家們越來越樂觀地相信他們能夠找到宇宙來的信號以證明在浩瀚的宇宙中,我們人類並不孤獨。新近一些進展越來越使他們堅信自己的觀點。樂觀地看,有可能在不久的將來,我們就能找到證據來證明在宇宙中我們並不孤獨。

地外生命的造訪

事實上,科學家認為,一個地外文明曾經造訪、並且現在還在地球附近監視人類的説法是不可信的。有人曾經計算過,假如銀河系內有100萬個文明,而每年只有一艘飛船到達地球,那麼整個銀河系中每年發射的飛船大約有100億艘,而且製造這些飛船所需的金屬大約是銀河系中所有金屬儲量的1%[2]。換句話説,一個文明只有傾其所有才能達到造訪我們的可能,而像旅行者號這樣的人造物體被另一個文明發現的可能性基本上可以忽略不計。

這一結論或許讓人非常失望,那些原本讓人激動地飛碟和外星人全都變成的泡影。或許你要指責我打碎了一些人的夢想,然而,世界上還有更令人激動地、嚴肅的科學研究:科學家雖然不屑于飛碟和外星人的傳奇,卻一直致力於科學的搜尋地外生命的跡象。

與外星人接觸的風險

2010年4月26日,英國著名物理學家和數學家斯蒂芬·霍金在一部25日播出的紀錄片中説,外星人存在的可能性很大,但人類不應主動尋找他們,應盡一切努力避免與他們接觸。

“真正的挑戰是弄明白外星人長什麼樣,”霍金説。在他看來,外星生命極有可能以微生物或初級生物的形式存在,但不能排除存在能威脅人類的智慧生物。

“我想他們其中有的已將本星球上的資源消耗殆盡,可能生活在巨大的太空船上,”他説,“這些高級外星人可能成為遊牧民族,企圖征服並向所有他們可以到達的星球殖民。”

霍金認為,鋻於外星人可能將地球資源洗劫一空然後揚長而去,人類主動尋求與他們接觸“有些太冒險”。

“如果外星人拜訪我們,我認為結果可能與克裏斯托弗·哥倫布當年踏足美洲大陸類似。那對當地印第安人來説不是什麼好事。”

美國歷史學家尼爾認為:在地球上強大的(即比較發達的)文明總是控制比較弱小的文明,而不取決於政治上的從屬關係。他認為當與水準大大地超過我們的地外文明建立聯繫時,它可能會“壓制”我們的文明,直到它被溶化在更高的文明中為止。

中國數學家和語言學家周海中在論文《宇宙語言學》中提出觀點:只要是高級智慧生命,他們的理智在決定著他們必須有分寸地對待一切宇宙智慧生命體,所以外星人與地球人將來是能夠和平共處、友好合作和共同發展的。

NASA預計20年內與之親密接觸並公諸於眾

據外媒報道,NASA在華盛頓舉行專題討論上提出,將採用更先進的望遠鏡對宇宙生命進行探索。美國權威天文學家稱,他們現在離地球之外生命體的距離越來越近,預計在未來20年內,有望與外太空生命體有一個“親密接觸”。屆時,NASA將不會獨享這一“重要資訊”,將在盡可能允許的範圍內,讓大眾知曉此事。“因為這畢竟是屬於全人類的重大事件,每一個生活在這顆星球上的人都有權知道。”該科學家表示。

美國宇航局局長、前太空人博爾登(Charles Bolden)表示,“在座的多數同僚認為,在廣袤無垠的宇宙中只有人類一種智慧生命形態存在,這是不大可能的。”他還稱,雖然在上世紀90年代做宇航員期間從未遇到任何外星生命形態,但他一直在尋找,即使過程很艱難。

美國麻省理工學院行星科學家西格爾(Sara Seager)表示,在科技水準上,人類已經非常接近找到另一個“地球”和其他星球上的生命跡象。

天文學家認為,銀河系每一顆恒星至少有一顆行星,並使用哈勃太空望遠鏡、斯皮策太空望遠鏡和開普勒太空望遠鏡等從地面進行觀測,判斷這些行星上是否可能存在保證生命生存的液態水。

美國宇航局希望在2017年推出淩日係外行星勘測人造衛星、2018年推出詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。未來十年,還有可能推出寬視場紅外巡天望遠鏡等天體物理望遠鏡。

隨著美國宇航局研發越來越先進的太空望遠鏡,發現外星生命的可能性也會越來越大。西格爾和美國宇航局噴氣推進實驗室主任加拉格爾(Dave Gallagher)均指出,新技術的發展,可能更容易找到小一些的、與地球相倣的行星。

太空愛好者通過社交媒體提問:“如果科學家發現另外星球上的生命,美國政府會讓民眾知道嗎?”“當然會!”美國宇航局首席科學家斯托芬(Ellen Stofan)毫不猶豫地回答,“這是令人興奮的事,我們將儘快告知公眾,希望所有人分享這個重大發現帶來的激動之情。”

美國麻省理工學院行星科學家西格爾表示,在科技水準上,人類已經非常接近找到另一個“地球”和其他星球上的生命跡象。

5宇宙漂流

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地球電報

1974年11月16日,在波多黎各落成了一座巨大的射電望遠鏡——阿雷西博射電望遠鏡。正如新船下水要敲碎一個酒瓶,作為落成典禮的一部分,科學家用它向武仙座球狀星團M13發出了一封“地球電報”。這個地球漂流瓶需要2萬4千年才能到達M13附近。這是人類第一次有意識的向宇宙的其他部分表明自己的存在。既然我們能向外拍發這樣的電報,為什麼不去聽一聽別人會不會給我們廣播一點什麼?事實上,早在1960年,天文學家弗蘭克·德雷克就領導開展了這樣的一個計劃。稱之為“奧茲瑪”計劃(Project Ozma。這個名字來源於鮑姆的童話《綠野仙蹤》)。這個計劃使用一架26米的射電望遠鏡進行了幾個月的觀測,結果一無所獲。然而,科學家認為使用無線電追蹤地外文明的蹤跡是可行的。經過計算,把一個英文單詞用波長三釐米的微波發射到1000光年外的地方,並且用地球現有的技術把它接收到,只需花費不到一美元[3]。這與前面提到的向銀河系發射宇宙飛船的花費形成了鮮明對比。

旅行者號攜帶的“地球之聲”金唱盤。它的象徵意義更為明顯,而不能過於指望其他文明能夠聽到它。

人類第一次有意識的向宇宙表明自己的電報。這個電報以二進位方式發送。普通人大概只能看出雙螺旋、人類外形和阿雷西博射電望遠鏡的形狀。然而科學家相信地外文明能夠理解其中的含義。

那麼,應該在什麼頻率上追蹤地外文明的“漂流瓶”呢?科學家主要把目光放在了1.42GHz、1.667GHz、22GHz附近的微波波段上。第一個頻率是氫原子發出的無線電波的頻率、第二個是羥基(-OH)的頻率、第三個則是水分子的。這些頻率被形象地稱為宇宙“水坑”(water hole)——不是非洲大草原上動物們喝水的地方,而是被認為最有可能進行星際通訊的波段。選擇這些波段的理由是,氫是宇宙中最豐富的元素,羥基和水在生命活動中扮演了至關重要的角色。

搜尋地外文明

所有這些尋找“漂流瓶”的項目有一個共同的名稱:搜尋地外文明(SETI)。現在,最大的無線電SETI是“鳳凰”計劃(Project Phoenix)。SETI不産生任何短期的、直接的經濟效益。像所有的SETI計劃一樣,“鳳凰”計劃的研究人員也時常感到經費的拮據。不過,人們可能更加熟悉另外一個SETI計劃,那就是SETI@home。它是由加州大學伯克利分校開展的,借助一個螢幕保護程式處理阿雷西博射電望遠鏡接收的無線電信號,目前已經有幾百萬人參與到了這個計劃中。

當然,科學家也不緊緊盯著“水坑”,他們同樣也監視某些紅外線、紫外線甚至可見光波段。光學波段的SETI是最近才興起的,追蹤目標是地外文明發出的鐳射脈衝。

6尋找行星

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間接尋找

像我們這樣的有機體,不能忍受高溫。所以,我們只能生活在條件適宜的行星上。如果地外文明也是有機體,那麼他們也要有一個適宜的行星。我們的銀河系有1000億顆恒星,沒有理由認為適合生命産生的行星只有我們地球一個。

然而,尋找行星要困難得多。行星不發光,體積相對來説非常小,即使是今天最大的望遠鏡也不能直接看到行星。科學家使用一種“間接”的方法尋找行星。如果某顆恒星擁有行星,在旁觀者看來,它們其實是在相互繞行,就像跳舞一樣。在這個過程中,恒星到我們的距離忽近忽遠,它的光譜也一會兒“偏藍”,一會兒“偏紅”。這叫做多普勒效應,類似于汽笛在迅速靠近我們時的變調。借助於這種方法,科學家已經辨認出了大約80顆類似的行星。有點讓人失望的是,他們大多類似于木星,是氣體行星,品質是地球的數百倍,並不適宜生命的存在。

“開普勒”空間望遠鏡是以德國天文學家約翰尼斯·開普勒命名的。

類地行星搜尋

幸運的是,科學家還擁有別的觀測手段。NASA進行的一項被稱為“類地行星搜尋”(TPF)計劃就是其中之一。TPF利用所謂的“干涉測量法”,讓科學家能夠“看到”數十光年之內的行星。另外一項計劃是所謂的“開普勒”空間望遠鏡。“開普勒”是一個1米直徑的望遠鏡,計劃于2006年發射升空。當行星從恒星表面掠過的時候,對於觀察者,恒星的亮度會稍微降低。“開普勒”的工作就是辨別出這樣的亮度降低現象,尤其是類似地球這樣的行星造成的亮度降低。

氧氣尋找

氧氣也能成為尋找地外生命跡象的標誌。氧氣的性質比較活潑,很快就和別的物質結合。正是因為光合作用才導致地球大氣中較高的氧氣濃度,而在10億年前,它的濃度還不到現在的一半。天文學家可以借助光譜分析測量出行星大氣層的氧氣含量。如果某顆行星的氧氣含量異乎尋常的高,那麼那裏就可能存在著生命。同樣,二氧化碳和水也在被關注之列。

7最終答案

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搜尋地外文明是一項嚴肅的科學研究,我們什麼時候才能得到答案?或許是明天,或許是1萬年。既然地球上的生命能夠從無生命的物質中産生出來,那麼在宇宙中的其他地方也有可能發生類似的故事。德雷克提出過一個計算銀河系中文明數量的著名公式,即德雷克公式。這個公式中包含一個重要的因子,即一個文明能夠維持的時間。作為一個物種,能不能安全的度過掌握危險技術的最初階段(例如,人類能否不被自身創造出來的核武器毀滅?),而變得理性,這至關重要。不同的人對於文明延續的時間有不同的看法,樂觀的人得出的結論是銀河系中有1000萬個文明,而悲觀者的數字是不超過1個。

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標簽: 科學

地外文明 圖冊
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  • 更新時間:2017-10-23
  • 創建者:lilei
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