到底有没有外星人？

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由诺贝尔物理学奖说开去

2019年诺贝尔物理学奖解读
在刚刚过去的2019年10月8日，诺贝尔奖委员会宣布将今年的诺贝尔物理学奖授予三位科学家——加拿大裔美国物理学家和理论宇宙学家
詹姆斯·皮布尔斯（James Peebles）、瑞士天文学家米歇尔·梅耶（Michel G. E. Mayor）和瑞士天文学家迪迪埃尔·克罗兹（Didier Queloz），以表彰他们在理解宇宙进化上作出的卓越贡献——因为他们的工作，人类重新认识了自身在宇宙中的位置。詹姆斯·皮布尔斯因在物理宇宙学理论上作出了突出贡献获奖，将获得 1/2 的奖金；而米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹因共同发现了第一颗围绕类太阳恒星运转的系外行星获奖，将平均分享另外 1/2 的奖金。
我估计上面这段话我们大多数普通人只能看懂奖金是如何分配的，而对获奖原因则是一脸懵圈的。作为一个天文学爱好者，在这里试着把我的业余理解分享给各位。先说詹姆斯·皮布尔斯教授，他是宇宙天文学领域的理论大牛，其建立了现代宇宙学的理论框架，对于原初元素核合成、暗物质、宇宙中星系等结构形成、宇宙微波背景辐射等诸多问题都给出了理论解释，为现代宇宙学奠定了重要的理论基础。我们现在有关宇宙是如何形成的，从它最初的时刻到今天我们周围丰富壮丽的宇宙又是如何发展而来的，这个宏大而神奇故事的创作是由皮布尔斯做出了根本性的贡献的。能创建和发展出一套理论，对很多现象进行解释就已经很牛了，而皮布尔斯的一整套系统理论还对于宇宙诸多物理过程进行了分析和预测，关键的是，其中的很多预测都与后来诸多的观测结果相吻合！您说牛不牛？
接着再说说米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹的贡献，他们因发现了第一颗围绕类太阳恒星运转的系外行星获奖，这是个什么东东？其实不难理解，就是说这两位天文学家在我们太阳系以外发现了还有围绕着类似我们太阳一样的恒星运转的行星。这里的“系外”指的是太阳系以外。这有什么重大意义呢？其实，关于系外行星，人们很久以前就有各种猜想。早在16世纪，布鲁诺在《论无限的宇宙和世界》中就提出了对于太阳系外行星的预言。他认为天空中的恒星，应该都像我们的太阳一样，它们的周围也会环绕着行星，而这些行星也可以孕育自己的生命。他的这一思想拓展了那时刚被哥白尼提出不久的“日心说”。到了18世纪时，牛顿也在他的《自然哲学的数学原理》一书中提到了同样的可能性。但是这些前人囿于当时技术所限，没有足够的观测手段，其猜想长久以来无法得到验证。到了19世纪以来，随着望远镜的工艺水平和探测手段的不断进步，有很多研究者都声称发现了系外行星，但都无法得到证实，直至1992年。在这一年，射电天文学家亚历山大·沃尔兹森和戴尔·弗莱在精确测量脉冲星PSR 1257+12的脉冲信号时，找到了不属于脉冲星的其他信号，进而发现了它周围的两颗系外行星，并被证实。然而脉冲星是高速自转的中子星，中子星是大质量恒星死亡过程中的产物，其密度极大，相当于每立方厘米重1亿吨以上，这是什么情形？想象一下，如果把地球压缩成这样，地球的直径将只有22米! 脉冲星因为有强磁场，高速转动并不断向外发出周期性强辐射。这样严酷的环境，围绕其存在的系外行星肯定与我们的地球相去甚远，自然不会有我们所能理解的生命形态存在。因此，虽然这次是人类首次观测证实了系外行星的存在，但天文学家们还是更希望在跟我们熟悉的正值壮年的太阳相类似的恒星周围找到行星，而不是在一个死亡过程中的恒星旁边。天文学家们继续努力，很快到了1994年，瑞士的天文学家米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹师徒二人发现恒星飞马座51，这个跟太阳类似的恒星周围存在一个质量至少相当于半个木星的天体，每4天绕转一圈，很可能是飞马座51的行星。1995年11月，两人在《自然》杂志发表文章，正式宣布首次在类太阳恒星（这里画重点）周围发现了系外行星——飞马座51b。14年后，他们因这项发现获得了诺贝尔物理学奖。可能有同学会问，米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹既不是第一个预测系外行星的人，也不是第一个发现系外行星的人，那么凭为什么他们会获得诺奖，而第一个发现系外行星的亚历山大·沃尔兹森和戴尔·弗莱为什么没有获奖呢？我估计这是因为发现了围绕类似我们当前太阳这样的正值盛年的恒星运转的行星，对于我们人类研究和理解地球的演化、生命的产生更具有研究价值和指导意义吧。甚至，我觉得，诺奖之所以给了米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹，还有一个十分重要但没有明说的理由，那就是，他们发现的围绕类太阳恒星运转的系外行星对“外星人是否存在”这一每个地球人可能都感兴趣的问题给出了进一步的答案。
外星人是否存在
对于这个问题，新晋诺奖得主迪迪埃尔·克罗兹在获奖后发表的讲话中说道，“我相信地外生命的存在，我不能相信我们是全宇宙唯一的生命，宇宙中有太多的行星，太多的恒星，而化学原理则是普适的。能引发生命的化学原理完全可以在其他地方产生，因此我强烈相信一定还有外星人存在。”听完诺奖得主克罗兹的答案，终于轮到我发言了，好激动——我相信外星人一定存在。司马迁说过，不给理由的结论轻于鸿毛，为了让我的结论重于泰山，我给出下面四个理由：
第一、宇宙学原理告诉我们，地球并不特殊，地球生命也不会特殊。宇宙学原理（cosmological principle）是天文学的第一性原理，是说“在足够大的尺度下观测，宇宙的各个属性对所有观察者而言都是同样的”，也就是说，我们所能观察到的部分宇宙是一个相当好的宇宙样本，同样的物理法则在宇宙处处适用。历史上人类在对宇宙的每一次重大阶跃认识，就导致地球的地位由特殊向普通坠落。哥白尼的推翻了地心说，把地球从宇宙中心的位置上拉了下来。接下来开普勒把地球当做一颗普通的行星，找到了行星运行的规律。到了牛顿，发现了地球上引起苹果下落的力量在宇宙中普遍存在，跟维系星球之间运动的力量没有什么不同，从而提出了万有引力。地球的运行跟太阳系其他行星运行一样都是符合万有引力规律的，地球被进一步“普通化”。到了如今米歇尔·梅耶和迪迪埃尔·克罗兹发现了围绕类太阳运转的系外行星后，地球更是失去了一层“特殊化”的外衣。如果地球在宇宙中不具有特殊性，那么地球生命就不具特殊性。我由此推测，外星人应该在宇宙中存在，甚至还不应该是极少。
好了，我知道早有同学忍不住要质问了，凭什么说宇宙学原理是正确的？凭什么说在可观测的部分宇宙中适用的物理法则也同样适用于整个宇宙？在回答这个问题之前，我想举个栗子。自从牛顿发现了万有引力定律后，天文学家们用该定律计算出的很多天体比如木星、火星等的位置都和望远镜实际观测到的结果相同，这就确认了，地球上适用的引力作用，同样广泛适用于其他天体之间的相互作用，这似乎在一定程度上验证了宇宙学原理。不过，当天文学家用同样的方法来计算天王星位置的时候，却和实际观测位置有一定的差异。然而凭着对宇宙学原理的坚信，许多天文学家推测在天王星之外，肯定还有一颗没有被发现的行星，其引力对天王星运行的轨道产生了影响。其中，法国天文学家勒威耶通过计算得出了这个遥远星球的位置，果然随即便在该位置实际观测到了海王星。可见，宇宙学原理并不仅是人类一厢情愿的猜测，而是能够指导和帮助人类对宇宙的认识和发现，并在实践中不断得到了验证。实际上，准确地讲，宇宙学原理是人们最初通过直觉提出的先验推测以及后来不断在实践中通过归纳演绎得出的结论，因此也不免具有拥有归纳演绎法的两个特点，即信息不全面，结论仅来源于那些收集到的事实，那些未被收集到的事实未体现在结论中。还有就是，它是一个充分非必要条件，即反向推论并不一定成立。因此，我要说，宇宙学原理严格来讲，的确不能说是百分百成立，但是在人类探索宇宙的奥秘时，一旦发现不符合宇宙学原理的现象，总是倾向于相信宇宙学原理，加以运用，而一次次的反馈都验证了宇宙学原理的正确。因此我凭借对宇宙学原理的笃信和天文学实践对宇宙学原理一次又一次的成功验证，推测宇宙中存在外星人。
第二、宇宙之大，星体之多，足以让即使是极低的生命存在概率变成必然。
我们现在知道，一个星系包含着数千亿的星体，比如我们的银河系据推测可能就包含着大约3000亿星体（实际上完全有可能更多），其中约2000亿颗恒星。而如果对比宇宙中的星系，银河系并不算大的，就拿邻居仙女座星系来说，就比我们的银河系大一倍，其包含的恒星可能高达一万亿颗。然鹅，还有更大的，比如IC1101星系，其恒星数量可能超过了百万亿颗。而以我们目前的认识水平来推测，宇宙中可能至少存在着2万亿个星系，其中所含的星体个数基本可以用无限。。。来形容了。因此即使在一个星球上孕育出生命的概率极低极低，但在几乎无限的数目下，外星人的存在也基本是一种必然。这还仅是一个宇宙的情况，如果存在多个宇宙呢？。。。
第三、宇宙星体可能遵循着一定的规律而分布，这样使得其他星体具有类似地球所处位置的概率大大增加，使得生命出现的概率大大增加。
比如提丢斯和波德两位天文学家发现太阳系内各大行星与太阳的是有规律的，比如水星到太阳的距离市场0.4个天文单位，金星是0.4加1一个0.3，即0.7天文单位，地球是0.4加2个0.3，即1个天文单位，火星是0.4加4个0.3，即1.6个天文单位。1、2、4都是2的n次方，接下来虽然在0.4加8个0.3的位置上没有行星，但是有一个小行星带，也算符合。再接着，木星、土星、天王星也基本符合，只有海王星的位置偏差要大些。这个规律目前还没有人能够完全解释清楚，但是很可能是行星间引力互相影响形成共振的结果。可见，地球所处的适合生命发生演化的“宜居带”位置并不很特殊。
第四、在地球上极端环境中发现生命的存在，表明外星人存在的形式可能远超人类现有的认知水平和想象。
原先人们认为生命的孕育成长离不开阳光，但是后来在漆黑的深海海底发现依然有生命甚至生态系统存在。以及在具有酸腐蚀性的高温热泉中也发现了微生物的存在，这些都刷新了人们对生命孕育成长条件的认知水平。因此外星人可能具有包括跟地球生命类似的形式之外的各种形式，这又让外星人的存在概率大大增加了。
结语
基于以上论述，再进一步讲，地球年龄仅为45亿年就能孕育出人类这样的外星人，考虑到宇宙年龄有138亿年之久，因此有理由推测宇宙的其他地方完全不仅有条件而且也有足够的时间孕育出可与人类智力相媲美甚至远超人类的外星人，即外星人。因此，如果让我来回答外星人是否存在，我的答案是：外星人一定存在；外星人的外形和存在的形式会远超我们的想象；外星人甚至会广泛存在，只是他们星罗棋布地分布在浩瀚的宇宙各处，相距十分遥远，犹如若干个在太平洋中生活的浮游生物，很可能在极漫长的时间长河中也无缘发现彼此。当然，这只是我的猜测，期待着在我有生之年，能够看到天文学家在探索外星人的道路上有所实质性的突破。

作者：一点资讯