宇宙是如何创生的?我们为什么会存在?到底有没有上帝? 我们人类在茫茫宇宙中是独一无二的吗?
这些都是极其重大的问题,是始终萦绕在我们心头难以忘 怀的大事,是我们茶余酒后高谈阔论的话题。然而严酷的现实 是,真正有希望有朝一日得到答案的问题恐怕只有那最后一个。
令人遗憾的是,假如说事物发展的缘由自有其显现的时机, 那么关于我们在宇宙中是否独一无二这一谜团的解答却只会姗 姗来迟。但是,如果人类能发扬那种勇于求索的精神,坚持不 懈地进行科学探索,那么运气好的话,我们或许会有那么一天 ——也许就在我们的有生之年——找到真正的答案。
在本书中,我将介绍与“地外生命”相关的种种不解之谜。 我会陈述事实,罗列证据,讨论由此而引发的一大堆敏感问题。 例如,火星上有生命吗?如果答案是肯定的话,现在是否还有 可能在那儿找到它们?地球上的生命是如何产生的?决定其他 星球上是否有生命的因素又是什么?我们是不是很特殊?
然后,我想更进一步地探讨一些更为广泛的问题,比方说, 其他星球上是否真会存在生命,我们能不能到那里去一探究竟? 假如宇宙中有许许多多的文明,它们在远古时代是否曾经来访, 并对我们的发展产生过影响?最后,还有一个(由于种种复杂 的原因)当我们临近20世纪末时变得颇为时髦的问题:外星生 物是否正在探访我们?如果是的话,为什么要访问我们?以什 么样的方式访问我们?对我们有什么影响?假如我们有一天早 晨醒来,突然发现那些阴谋论者所说的竟然是对的,我们将会 有什么样的感觉?
1996年,我根据《X档案》—— 一部风靡全球的超常现象 电视系列剧——写了一本名叫《X档案的科学》的书。 在书中 我针对许多超常现象进行了大量的讨论。本书就那本书中的几 个相关章节进行了更深入的探讨,我想正在阅读本书的以及所 有那些真正明智的读者一定也会感兴趣。当然,这会更加触怒 那些批评《X档案的科学》 的人以及我那些在科普写作方面的 同行,他们认为我作为一名科学家,这么做有失身份,或者说
- “让人失望”,尽管我只是试图以科学的手段来解释某些“超
自然的”现象。他们这样的态度正体现了现在科学界的一种令 人失望的通病——狭隘的思维方式。它不是合乎常理地以公正 的眼光评判事实,而是扼杀了所有尝试澄清或者拓宽公众对于 所谓“超常现象”思路的努力。
典型的例子是费米(Enrico Fermi,氢弹研制中的关键人物 之一)的一番评论。费米是位声望卓著的伟大科学家,1934年, 他在一群试图使他相信宇宙中很可能存在其他智慧生命的朋友 面前评论道:如果宇宙中真的充满了生命,那么它们在哪儿啊?
而今,这一与中世纪的教皇浮夸相差无几的狂妄话语,最 终因其自身的傲慢和无知而被戏称为“费米原理”或“费米假 设”。
难道费米先生没有仔细考虑过人类在整个物质世界中的位 置吗?他有没有意识到从哥白尼打破“地球是宇宙中心”这一 自以为是的“真理”开始,到量子力学揭开事物的随机本质, 在这400年间人类在宇宙中的地位一直在不断缩小呢? 莫非他 忽略了达尔文物竞天择的进化论?进化论证明了个体的渺小, 并把我们从万能的上帝统治的世界带回现实之中。更糟糕的是, 费米先生根本没有认真考虑我们的宇宙是何等古老,星系际的 空间是何等广袤,我们称之为家的这块小小岩石又是何等微不 足道?他应该先慎重思考一下,然后再发表议论。
我希望这本书能为您提供一种公正的观点并给出让您—— 我亲爱的读者自己来得出结论的事实。有关其他行星上的生命 的胡言乱语如今已是太多太多,由此引发的争论也不计其数, 有倾向性地出示材料(来自鼓吹者和怀疑论者)更比比皆是, 以至于让我觉得这本书确实写得太晚了。
我希望能在尽力包容与“地外生命”相关的各种论题的同 时,没有轻率地忽略当中的任何一个章节,并真诚地期望能对 各位读者有所帮助。这是一本也许是独一无二地融合了人类心 理学、狭义和广义相对论、量子力学、遗传学、宇宙学、空间 工程和达尔文进化论的书。如果说我的书并未给您带来太大的 帮助,但倘若它能给“地外文明”的讨论注入更多的活力,促 使读者支持正在这一领域中进行的研究,支持这项虽然代价高 昂却团结了全人类的伟大探索,实现人类的梦想,那么我同样 会感到非常欣慰。毕竟,我们生活在一个被种种因素所分隔的 世界,如果我们在宇宙中真是独一无二的,那么寻找地外生命 也许将会促使我们更加珍视自己的这片空间,以及我们彼此之 间的关爱。
1998年1月于格洛斯特郡 人面桃花相映红2005-6-23 23:09:31 第一章 火星上的生命
火星下面有着小偷和强盗……夜贼和吵吵闹闹的胆小鬼。 自吹自擂者、嘲笑和讥讽别人的家伙。这些火星人引发了斗 殴、凶杀和战争。它们会乐意地成为铁匠或铁矿工人……拜 倒在你的面前,宣誓效忠于你。
——《桫椤谬斯合集》
那是1984年的一个夏日,天气晴朗,气温在0℃以下。地 质学家斯科尔(Roberta Score)遇到一件事。 说不定它不久将 被证明是人类与外星生命的首次接触。斯科尔结束了一天的工 作后,与她的一帮同事一起离开了工作室。当她开着雪地摩托 车在艾伦山他们的南极工作基地附近闲逛时,发现冰雪中有一 块黑色的岩石。她把车子停在一旁,上前看个究竟。
这块石头就是12年后, 在1996年8月出现在全世界各报刊 头版的火星岩石。这块被命名为“艾伦山84001”(ALH84001) 的陨石据称是第一块来自其他世界的生物化石样本。
斯科尔博士参加的探险活动由美国国家科学基金会的“南 极陨石”计划资助,这一计划旨在寻找坠落在南极的陨石。也 许会让你有些惊讶,在南极有着大量的陨石,其中有许多都来 自很遥远的空间。据估计,每年仅从火星飞来落在冰层上的地 外物质就有大约100吨。
由于辨认不出这是一块什么样的岩石,斯科尔博士按照惯 例将它包了起来,送到位于德克萨斯州休斯顿的约翰逊空间中 心的陨石处理实验室。它被放在一间充满氮气的实验室中保存 了8年。 这间实验室最初是为保存“阿波罗号”字航员带回的 月球岩石样本而建立的。
1993年,对一小片艾伦山84001陨石切片进行的检测表明, 该陨石中所含的气体与(根据1976年“海盗号”探测火星得出 的)火星大气中的气体成分相吻合。然后又过了一年,一支由 麦凯(David S. McKay)领导的, 在约翰逊空间中心为美国国 家航天局(NASA)工作的科研小组又取下一部分来进行研究。 他们的具体任务是在火星陨石中搜寻生物化石。
英国化学家克莱梅特(Simon Clemett)是最先收到该工作 组送来的小块试验样本的人之一。他当时正在加利福尼亚州斯 坦福大学攻读博士学位。这块岩石样本被装在密封罐中,由联 邦速递用一个看起来不怎么吉利的棕色封套包装着送到了他的 实验室。在所附的信件中,约翰逊空间中心的联系人要求他对 样品进行分析,并报告他的发现,却只字未提样本的出处。
克菜梅特博士把它作为自己学位工作的一部分或又一项日 常工作对待,做完测试送出结果后就把这一切抛到脑后去了。
2年过去了,克菜梅特博士已经回到英格兰。1996年8月的 一个清晨,他过去在斯坦福大学的指导教授突然打电话给他, 要他立刻坐第一班飞机飞往华盛顿,并建议他找一份当天的报 纸看一下头版新闻。
克莱梅特一出门,立即就被一大群记者围住。当这些记者 的好奇心得不到满足时,他们便紧随克莱梅特来到了机场。不 幸的是,飞往华盛顿的飞机在跑道上出了一些故障,飞机上的 乘客不得不下飞机等候。在机场的休息室里,克莱梅特又重新 陷入了记者的重重包围中。几小时后,就在克林顿(Clinton) 总统登上讲台向全世界宣布国家航天局的这一重大发现前一刻, 克莱梅特终于在一间坐满了来自世界各地的记者、闪光灯闪烁 不断的房间中召开了一个临时记者招待会。
由于消息的泄漏, 关于火星岩石艾伦山84001的新闻很快 充斥了各个报亭。第一则相关的报道刊在一本名为《空间新闻》 的专业杂志上。该报道暗示在南极的废墟中发现了某些不同寻 常的东西。这篇报导很快被某一全国性报纸的两位机敏的新闻 记者注意到,关于国家航天局的这项发现立刻就以燎原之势散 播开来,这一切着实给研究人员来了个措手不及。他们原本计 划在8月16日的《科学》杂志上发表这则声明, 但面对外界对 他们这项研究意味着什么的强烈关注,他们不得不立即召开了 一个记者招待会,并把研究成果呈报了总统。
在华盛顿的记者招待会上,克林顿总统称这一发现为伟大 的发现,并宣布将在11月召开一个高层会议来讨论和评价美国 的太空计划。他更进一步地强调在这个大会上各位代表将研讨 美国该如何“ 寻求艾伦山84001带来的许多科学问题的解答。 这块岩石经历数十亿年的时间,跨越数千万千米的距离来向我 们传递信息。它说的是存在生命的机遇”。
克林顿讲完后,国家航天局的代表作了慷慨激昂的发言。 首席行政官丹·戈尔丁(Dan Goldin)的一番话使会场气氛空前 热烈。他说:“我们正站在通往天界的大门口,这是一个多么 令人振奋的时刻啊!在过去的一年里,我们在邻近的恒星旁发 现了行星,我们探索宇宙的深处以查明星系的诞生和形成。而 今,我们又行将证实是否只有地球上才有生命……我们也许将 发现在我们这颗小小的行星——太阳附近的第三块巨石之外存 在生命的第一项证据。”
紧接着,他又谨慎地补充说:“我希望各位明白,我们现 在并不是在讨论什么小绿人。目前并没有任何迹象表明火星上 存在任何高等形式的生命。”
这确实令那些支持国家航天局的人们感到欢欣鼓舞。华盛 顿大学的行星际尘埃专家布朗利(Donald Brownlee)说: “我 想他们已经找到了一些可能是微化石的东西,这可能是史无前 例的。假如这是真的,那可是科学上最重大的发现。外星生物 学是非常有趣的,但是倘若没有任何资料的话,那就只能进行 一些推测猜想。我想,现在是有一些资料了。[1]
卡尔·萨根(Carl Sagan)这位几十年来始终热心支持寻找 地球以外生命,并以此为题出过多本著作的作家如是说:“一 旦这些结果被证实,它将是人类历史上的一个转折点。它表明 生命不仅局限于我们这个微不足道的太阳系里的两颗行星上, 而是遍及浩瀚无际的整个宇宙。[2]
与此同时,在总部设在加里福尼亚州芒廷维尤的寻找地外 智慧生命(the Search for Extraterrestrial Intelligence,简称SETI) 的总部,该组织的主席弗兰克·德雷克(Frank Drake)及其研 究人员正围在电视机旁为每一位走上讲台的发言者欢呼。德雷 克后来说:“这一切证实了我们始终深信不疑的一件事,那就 是只要条件适宜就会有生命存在,我们只不过是茫茫宇宙之沧 海一粟罢了。[3]
国家航天局当然充分预见到了紧接着如潮水般涌来的或支 持或怀疑的反应。他们甚至极其谨慎地在电台及电视节目中与 加利福尼亚大学洛杉矶分校的古生物学家舍普夫(William Schopf) 通了话。舍普夫是一位声名显赫的科学家。早在官方发布消息 之前,他就已经知悉了这一研究的情况,但他一直持有怀疑态 度。舍普夫不以为然他说:“我是个乐观的怀疑论者或是个持 怀疑论的乐观者。这是一项细致的研究工作,而且绝对不是一 门简单容易的学问。这是一门兼容并蓄的交叉学科。我认为有 关火星上过去或现在存在生命的声明都是不同凡响的。我想, 应该有不同凡响的证据来支持这些断言。”
在评述了化石的结构以及陨石的化学和生物化学特征后, 他得出了如下的结论:“这种生物学的解释似乎并不合理。” 其他一些非国家航天局的研究人员也赞同这一观点。伦敦自然 历史博物馆的陨石管理员莫妮卡·格雷迪(Monica Grady) 在 一个专门研究火星陨石的小组中工作了十余年。她的评论是: “我想这的确是非常有价值的研究。但这个结果却不能令人信 服。事实上它完全可以用无机物反应来解释。”
莫妮卡是在暗示美国国家航天局声称的那块含有原始生命 迹象的岩石不过是非生命(在这里是无机的)系统的产物罢了。 尽管有种种争执和少量的反对意见,这一重大发现及其潜在含 意最初着实给人带来不少兴奋和惊讶。
人们如此激动的理由是完全可以理解的。自从我们人类有 闲暇思考及探索以来,我们就一直在观测星空并幻想在某个遥 远的星球上可能有生命存在。自从19世纪凡尔纳(Jules Verne) 的时代以来,大量的科幻作品都以地外生命作为题材。许多科 幻小说作家把他们的注意力放在了太阳系中的第四颗行星—— 火星上。
在西方国家,火星以罗马神话中的战神马尔斯(Mars)的 名字命名。这部分是因为它在夜空中呈现血一般的颜色。在17 世纪,一位名叫卡西尼(Giovanni Cassini)的天文学家用一架早 期的望远镜首次观测到火星表面的白色极冠。大约一个半世纪 以后,在19世纪30年代,贝尔(Wilhelm Beer)和梅德勒(Johann von Madler)注意到火星极冠的大小和表面颜色会有周期性的变 化。他们推测火星上也许生长有季节性变化的植物,就好像地 球上植物的叶片枯萎凋零后长出鲜嫩的新芽一般——这两位天 文学家称其为“黯[淡之]波”。
然而,真正令人兴奋的消息却是1877年斯基帕雷利(Giovanni Schiaparelli)观测到火星的红色表面上有着线状的纹理。他把这 种现象叫作“canali”,意思是“水道”。但这个词却被错误地 从意大利语英译成了“canal”,意为“运河”。
美国业余天文学家洛厄尔(Percival Lowell)依据火星运河 的想法精心设想了一个寒冷干旱、濒临灭亡的世界。富有智慧 的火星人建造了巨大的运河将水从一处输送至另一处以灌溉农 田。他宣称这就是引起火星表面色泽变化及造成那些线状印记 的原因,井进一步说:“我并不清楚火星生命是什么样子的, 但那里一定有某种形式的生命存在。”
令人遗憾的是,这些都只是过于活跃的幻想而已,完全没 有事实根据。不过洛厄尔的想法倒是为一系列关于火星的科幻 小说提供了素材。从威尔斯(H.G.Wells)那部关于邪恶的火星 人在英国登陆的《世界间的战争》(1898),到伯勒斯(Edgar Rice Burroughs)的一系列古怪而有影响力的小说(《巴松丛书》, 始于1912年)。鲁宾逊(Kim Stanley Robinson)的现代经典《红 火星》(1992),《绿火星》(1993),和《蓝火星)(1996) 则更是登峰造极。
然而,这些科幻小说家们的梦想与平凡单调的现实相去甚 远。20世纪60年代到70年代,苏联和美国都向火星发射了不少 精密的探测器。这些探测器送回的图象表明火星是个不毛之地, 丝毫没有生命的迹象。这一系列探测行动始于1964年的“水手 4号” (它飞近这颗行星并发现火星如月球那样布满了斑斑点 点的环形山),一直到1976年的“海盗号”着陆器。这些从地 球上去的探访者分析了火星土壤样品,发现这颗行星完全没有 生命。由于没有像地球大气那样的保护层,强烈的紫外光照射 使得火星土壤完全不能孕育生命。
这一系列探测所带回的数据并没有使人们完全失去信心, 因为随着对生命可以在何等严酷的条件下生存的认识的加深, 我们对于在火星上的某处——也许在地下深处可以发现某种非 常简单的生命形式的信心也愈来愈强。更何况,正如我们在后 文中可以看到的那样,由“海盗1号”和“海盗2号”所带来 的证据有许多可争议的地方,同时在这些探测器上做的实验得 出的结果也是模棱两可的。
尽管正在研究艾伦山84001的科学家们不敢想象在火星的 极区或地下深处的某个角落仍有生命存在,更不会在没有任何 决定性的证据之前做出什么暗示,但人们对于在火星上发现生 命的希望始终萦系于心且日益增长。加的夫威尔士大学的物理 学家维克拉马辛( Chandra Wickramasinghe )说这样的可能性 “当然不能排除”。他说,“事实上,我相信‘火星生命’仍 然存在,过去数载的微生物研究告诉我们生命能在我们从未想 象到的某些条件下生存。”反对的意见来自伦敦大学学院的克 劳福德(Ian Crawford)。他引用了洛夫罗克(James Lovelock) 的“盖亚”假说。他说,在“洛夫罗克的模式”中,“生命要 么适应环境而后繁盛起来,否则就会逐渐消亡。如果火星上曾 有生命,它就应该遍布这颗行星——而不应停滞不前。”
火星并不是离地球最近的行星——最近的是金星。但火星 直至现在仍被认为是太阳系中除地球外生命最有可能繁盛过并 生存至今的地方。金星的表面灼热异常,足有500℃。 它的大 气层主要由二氧化碳组成,含有大量腐蚀性有毒气体。这些气 体产生的强烈温室效应在很大程度上决定了金星表面的高温状 况。
水星与太阳的平均距离只有3600万英里(5800万千米)左 右(略大于地球到太阳距离的1/3)。 水星上几乎不可能有任 何形式的生命。它的表面温度只比金星略低一些,而且由于太 靠近太阳,太阳释放的各种各样的射线不时地轰击它的表面。 的确很难想象会有生命落脚在那样的地方。
比火星更远一些的是气体巨行星:木星和土星。它们的大 气层由有毒气体组成并受强大磁场的剧烈扰动,不停地翻腾着。 据我们目前所知,在那儿有生命存在的可能性极小。太阳系中 最大的两颗卫星——土卫六和木卫三倒是可能更有希望。土卫 六环绕土星转动,木卫三则是木星最大的卫星。业已从土卫六 近旁越过的“旅行者号”探测器在这颗卫星的表面发现了据信 是有机分子的东西(参见第三章)。
在太阳系更外围的地方是天王星、海王星和冥王星:它们 或是温度过低,大气有毒,或是如天王星的情况,整个行星就 是一个被火山煮沸的覆盖着有毒气体的海洋。这些行星不会适 宜于科学家所说的“以碳为基础”的生命形式。
艾伦山84001当时所处的那种可能存有微生物的火星环境 (距今约36亿至40亿年前)与地球当时的情形很相似。如果我 们能够接受生命存在于地球之外的可能性,那么火星就(像地 球一样)是极有可能孕育着生命的地方。
纵观近百年来人类对于火星的巨大兴趣,以及现代科学认 定它是近邻星球中最有可能存有生命的地方(尽管可能性仍很 小)这一事实, 由于艾伦山84001中可能存有微生物化石这一 新闻而引起巨大震撼也就不足为奇了。事实上,不论文化信仰 有何不同,人们都不会相信我们在无限宇宙中是唯一的。这的 确是一个令人有些心寒的想法。对于那些不可知论者来说,这 也许就是人类创造“神”这一概念的最好解释——这样我们才 有了一个伴。
但是,如果我们撇开对休斯顿约翰逊空间中心的研究者们 之发现的种种期望和情绪因素,那么这一发现的实质究竟如何 呢?在这之前几十亿年,这块火星岩石标本上曾经有生命居住 的证据究竟有多少分量呢?
历史上也曾出现过虚假的科学声明。一些较为偏激的人因 为“辟尔唐人”①之类让科学界蒙羞的事件,而把他们看到的一 切都当成科学家的骗局,并对一些基本的科学观点表示怀疑。 另一个这样的例子是1989年所谓的“冷核聚变”。当时一群科 学家声称他们能产生一种几乎用之不竭的能源——试管中的核 聚变。
在外空生物学(研究地球外的生命)领域至少也已出现过 一则关于发现地外化石的假声明。1961年,一位叫纳吉(Batholomew Nagy)的科学家从1864年坠落在法国的一块岩石上发现了火星 古化石,这块岩石后来被谑称为“纳吉陨石”。
纳吉的研究与今天美国国家航天局对艾伦山84001 样品所 做的研究几乎相同,但分析技术要粗糙许多,最终发现纳吉的 火星化石只是些地球上的细菌化石而已,所以他的结论很成问 题。
在艾伦山84001工作小组发布消息后一周内, 世界各地的 科学家及科学评论家相继提出了质疑,(有些人认为并不恰当 地)把它和纳吉的发现相提并论。[4]
图 1 艾伦山84001是如何到达地球的
在艾伦山84001 上发现的微生物化石与1961年在纳吉陨石 上的发现是明显不同的。即便忽略20世纪60年代和90年代探测 和分析设备上的差距, 艾伦山84001上的发现相对说来仍要可 靠得多。
艾伦山84001是一块重约1.75千克,大小似土豆般的陨石。 除了包含着化石外,这块岩石毫不起眼。一般相信它和火星上 的其他岩石一样,是在40亿至45亿年前形成的。在那段时间里, 拥有固态核的行星凝聚并逐步演化成今天这样密度较高的状态 ——主要由铁和其他矿物质组成(如石英和其他硅化合物)的 天体。
然后,在距今约36亿至40亿年时,水以液态的形式渗入岩 石的间隙中。据信当时火星上很可能有大量的水,这些水饱含 着大气层中的二氧化碳,正因为这样,水能够在岩石中借助碳 酸盐的形式残留下来。
据信,是微生物(也许曾生活在那些水中)促成了这些碳 酸盐的产生。微生物死后就在岩石中变成了化石,就像地球上 的石灰岩中保存了不同地质时期的大量生物化石一样。
这块岩石也许在某个地方逗留了数十亿年。或许它是某个 悬崖的一部分,或者是暴露于地面上的一块巨岩的一部分。大 约1600万年前的一天,一颗巨大的彗星或小行星与火星相撞, 我们的这块岩石被猛烈撞击后与火星地表分离,进入了宇宙空 间。
随后这1600万年中, 艾伦山84001几乎都在星际空间中漂 浮,在这段时间里,地球上一种看上去无足轻重的哺乳动物渐 渐进化出灵长目。随后经过几百万年,又分化为几支,其中的 一支就是智人。
< p align=left> 这之后又过了很久,当早期的人类社会发展农业时,也就 是建造巨石阵和金字塔之前大约7000~8000年时,艾伦山84001 进入地球引力影响范围, 在大约13000年前落在南极冰冻的荒 原上。
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