為什麼要探索外星文明

專題報導 10/01/2009



五十年前在《自然》雜誌的一篇文章,開啟了人類探索外星文明的科學正當性,這到底是浪費資源的搜尋小綠人探險,還是可以打開人類視野的智慧作為,依然引起討論。

自從十九世紀末羅威爾(Percival Lowell)宣稱發現火星上的運河而砸了自己的招牌以來,有關外星生物的議題一直是科學界的禁忌。《自然》雜誌在一九五九年九月十九日刊出一篇由兩位傑出的物理學家柯可尼(Giuseppe Cocconi)和莫里森(Philip Morrison)執筆,名為「尋找天外之音」的文章。他們試圖讓人類在宇宙中並不孤單的想法敗部復活,並且很快會有所斬獲。

一九五九年是人類探索天際重要的一年。蘇聯探測衛星「月神一號」(Lunik 1)在一月發射升空,加速過程中衛星達到時速兩萬五千英哩,也就是所謂的「脫離速度」。這是人造物首次脫離地球軌道束縛。《時代》雜誌稱此舉為太陽系數十億年來的重要里程碑,終於出現生命體有能力打破重力的桎梏。

這的確是個了不起的一年,許多領域都出現重大的突破,像是首次的噴射客機直飛紐約洛杉磯、德州儀器推出微晶片以及IBM首台商用電腦上市。美國不久終於趕上了與俄羅斯的太空競賽。經過三次慘痛失敗經驗,先鋒者四號圓滿達成與月神一號同樣的任務。美國航太總署首次載人飛行計畫「水星」選出了七名太空人。媒體將他們封為太空的「拓荒者」,這個稱呼後來被甘迺迪(John F. Kennedy)在一九六○年民主黨的總統提名演說中引用。

當時的社會風氣渴望突破傳統,而《自然》的這篇文章正好投其所好。它所帶來的廣泛衝擊,是科學期刊裡面那些數理相關論文難以迄及的,它也給突破束縛的實際行動帶來直接影響。

一九五八年底美國國家科學院設置了太空科學委員會,探討現代火箭及衛星對科學研究帶來的新契機。這是當時「國際地球物理年」活動的一部分,而康乃爾大學天文系的莫里森教授正好是成員之一。

委員會在十二月一號及十一號兩天召開。會議紀錄顯示,討論的主題大多集中在太空探測上,像是該以遙測方式研究行星或是直接登陸?要進行哪些量測?或是生命存在的證據為何等等。


無線電時代

莫里森回到校園,他與同事兼好友柯可尼談及此事。他們兩個對當時熱門的幽浮話題都抱持懷疑的態度。莫里森更曾公然戳破一些不實的目擊報導。然而,他們對外星文明存在與否,或是該如何與之聯繫這些問題相當感興趣。經過一番討論,他們想到利用無線電波訊號的點子。當時急速發展的無線電波天文學,正好就是利用星體本身發射大量的無線電波做為探測基礎。

他們面對的下一個問題是,外星人會選擇哪個波段來傳輸訊號?他們覺得如果打算傳送訊息,一定會選擇對方熟悉的頻率。宇宙中最普遍的元素是氫,氫原子的電磁波頻率(一四二○兆赫)很可能會被用到。同理如果我們要跟外星聯繫一樣可以使用這個波段。
後來這個想法成了他們《自然》文章的主軸。他們不覺得外星人會特別針對人類發送訊號。但他們提出,或許會有一個對科學同樣感興趣的文明,在思索相同的問題。而他們可能很久之前便建立了溝通的管道並等待回音。這些都成為九年後克拉克(Arthur C. Clarke) 和庫伯利克( Stanley Kubrick)合作拍出的經典星際探索電影「二○○一年:太空漫遊 」(2001: A Space Odyssey)裡的主要場景。
莫里森和柯可尼承認他們的想法很像科幻小說,但是現存的星際訊號與我們現有的科學知識並無扞格,如果真有特殊訊號出現,我們當有能力偵測出來。

莫里森並不知道,當時在西維吉尼亞綠堤山區已經有人在做觀測。德雷克(Frank Drake)半年來協助設立了美國國家電波觀測天文台(NRAO),以及當時世界最大口徑二十六米電波天文望遠鏡。

數年以前,德雷克還在哈佛當研究生,就已經得出柯可尼與莫里森關於氫原子平頻率的相同結論。他也推測,如果有「人」在遠方發射訊號,他們的無線電波望遠鏡也許可以偵測到。他的指導教授同意他進行實驗,但先決條件是必須低調。因為觀測站的經費來自納稅人,如果走漏風聲讓議會知道綠堤的科學家在尋找「小綠人」,可就大事不妙了。


鎖定宇宙頻道

柯可尼與莫里森的文章發表之後,引起嚴厲的看待,天文台台長史特夫(Otto Struve)認為,可以將秘密計畫公諸於世了。為了強調這個點子最早來自他的手下,史特夫在麻省理工學院發表公開演說,談論德雷克的計畫以及其哲學理念。國家電波天文台立刻成為眾人注目的焦點。電子公司甚至提供放大器、磁帶記錄器等先進設備,而報章媒體記者更是蜂擁而至。

相關研究突然受人重視,以至於美國國家科學院一九六○年十二月在電波天文台舉行研討會,討論如何使搜尋更為系統化。與會的科學家和商業代表們自稱是「海豚騎士團」,藉此向成員黎里(John Lilly)致敬,感謝他的研究將海豚歸類為智慧物種。參與這次會議的還有德雷克、史特夫、莫里森以及年輕的天文學家薩根(Carl Sagan)。薩根後來還成為尋找星際智慧計畫(SETI)的檯面人物。

大部分參與此研究的人都意識到,這其中的一個反諷,那就是即使我們找到了外星生物訊號,也不能做什麼。地球與太陽系外行星至少有十光年遠,即便彼此間存在溝通管道(德雷克設想二位元碼也許是一溝通管道),最基本對話少說也得耗時超過一世紀,更遑論兩地互訪所需的時間與成本。

對德雷克而言,這些都不是重點,他始終堅信高等外星文明的存在。而在「海豚騎士團」會議中提出的「德雷克方程式」,便是用來估算其存在的概率,並總結可能被我們忽略的相關資訊。在他的想法中,光是發現了外星文明,以及其所呈現的新知,便是值得之作為。

二○○五年過世的莫里森,除了科學上的好奇心,他的參與其事還帶有一定程度的政治熱誠。二次大戰其間,他親身參與曼哈坦計畫製造原子彈,期間負責估算觸發內爆所需的鈽量(大約是六公斤)。原子彈試爆時他負責裝置原子彈內核並目擊試爆。投擲在日本長崎的原子彈,同樣也是他在轟炸機上組裝完成。莫里森由這場毀滅行動挺身而出,成為反對毀滅性核武競賽的原子科學家之一,並且鼓吹戰後的廢除核武行動。

一九七九年莫里森投稿《星際搜尋》雜誌的一篇名為「二十年後」的回顧文章中,引用克拉克科幻小說《當外星人來到》(When the Aliens Come)作為總結。小說中寫到,「這些外星的來到,代表外星文明…..已安然度過核子危機,也給我們帶來會安度危機的希望。」


訊號失敗?

對今天的許多天文生物學家,這是一個過際天文年的浪漫思維。由於比較之下在合理時間可能獲得的成果,科學家目前多集中注意力在搜尋有機分子或是微生物,而不是外星訊息。即使如此,柯可離尼和莫里森以及德雷克掀起的熱潮仍持續升溫。「海豚騎士團」會議結束兩年後,俄亥俄州州立大學哥倫布分校著手興建首座專門搜尋星際智慧的無線電波天文台。

隨著阿波羅登月計畫的成功,航太總署正式僱用德雷克尋找地外文明。一九八○年,薩根創立美國行星學會,四年後成為尋找地外智慧研究中心(SETI Institute),至今仍蓬勃發展。一九九五年澳洲一座能夠監測六千四百萬個頻道的啟用。不論是成本或者靈敏度的考量,無線電波都一直深受研究者喜愛。美國太空總署的克普勒太空觀測衛星,今年稍後也陸續將類地球行星的資料回傳到地球。

懷疑者經常引用費米悖論,來質疑搜尋地外文明是否值得。這個悖論得名自物理學家費米(Enrico Fermi),他說如果真有外星文明,為何從沒人見過?

的確,打從五十多年前開始搜尋外星訊號以來科學家什麼也沒發現 (只有在一九七○年代收到過一個來源未明的訊號) 。但是搜尋地外智慧研究中心主任塔特(Jill Tarter)認為,沒有訊號根本算不上是個悖論。利用無線電波望遠鏡進行的嚴謹訊號採集與數據分析,進行至今還只有十多年。她用一個比喻說,如果一個小杯子從海中撈不出什麼,就斷言海裡沒魚,似乎還言之過早了。

(本文為二○○九年九月十七日《自然》雜誌專文,作者卡普蘭(Fred Kaplan)是美國紐約的專欄作家,他在一九五九年曾出版《諸事皆變的一年》一書)
【知識通訊評論月刊八十四期】2009.10.01

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