地外文明 (地外文明)

地外文明一般指存在于地球以外,并发展到一定文明程度的智慧生命体,在地球以外的领域所建立的文明。它们尚没有被目前地球上的生命所观测到,倒是许多虚构作品中时常有它们的出现。它们与外星人时常被作为人类文艺节目讨论或展示的对象。地外文明的分类是根据1964年前苏联天体物理学家卡达谢夫提出的标度方法进行的。人类为地外生命探索做出了许多努力,进行宇宙漂流、寻找行星等等一系列活动,但是始终没有确定的结论,人类社会中也产生了许多相关的猜测和推论。当然,始终有人相信有外星人存在。但是目前仍没有确凿的证据来证实这一点。

中文名
地外文明
外文名
extraterrestrial civilization
特    色
存在于地球以外的生命体
出    现
许多虚构作品中
事    例
找到了微生物化石
分类方法
卡达谢夫标度

1基本概念

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地外生命事例

人们在火星陨石中找到了微生物化石,再加上大量的外星人造访地球的报道,科幻小说、电影的充斥,使得外星生命的传闻绘声绘影。然而这些证据实在不足以证明外星生命的存在,长久以来,科学界一直对存在飞碟等外星生命的证据持嘲笑态度。1947年美国罗斯威尔飞碟坠毁事件曾引起轩然大波,后来美国国防部声称这不是真的。

地外文明

地外文明同地外生命是两个不同而又有联系的概念。从无生命到有生命存在要经过漫长的历程,而从生命进化到文明,更要经过相当长的时间。有生命不一定有智慧,有智慧不一定就有文明。所以,我们所指的地外文明是指地球以外的其他天体上可能存在的类似于地球人类这样的高级智慧生物的文明。

探索地外文明首先要根据地球上生命存在的状况,弄清生命存在的条件和环境。

生命是美妙的,正是生命的繁衍才使地球上生机勃勃,气象万千。生命不是神造的,生命是天体演化的必然结果。生命存在的条件又是非常苛刻的,所在的天体要有坚硬的外壳,要有适宜的大气和适合的温度,要有一定数量的水。同时,行星围绕的天体必须是一颗稳定的恒星。就太阳系来说,符合上述条件的只有金星、地球和火星。其中地球位于金星和火星之间,处于生命繁衍的最有利的空间。现在还没有发现金星和火星上有生命。太阳系中其他行星上就更不适合生命存在了。

寻找太阳系以外的行星系,这是探索地外文明的又一个方向。科学家们早已开始了潜心的观测和研究。到目前还没有发现一个被确认的行星系。如果真的发现一个行星系,那里也不一定就有生命。如果真的发现一个有比较适合生命存在的行星系。

2分类方法:卡达谢夫标度

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1964年,前苏联天体物理学家卡达谢夫提出了卡达谢夫标度,作为衡量一个文明的技术水平的方法。该标度只是理论性的,而且它衡量的对象,也即高度进化的文明,也只处于人类的推测之中,并不曾有人亲见亲历,但是这个标度的意义在于,它从宇宙的角度来考量整个文明的能源消耗量。卡达谢夫标度是将地球以外文明按照发射信号的功率进行分类,共分三个类型,但在应用中,由于已经数量化了,类型是可以无限多的。

Ⅰ型文明能够调集与目前地球整个输出功率相当的能量用于通讯,也就是10^16瓦。

我们地球文明使用的能量功率正在以惊人的速率增长,目前地球的功率输出约为10^15 到10^16 瓦,而地球上的输出功率现在主要被用于加热、电力、运输等与外星球文明通讯不相干的用途。就此而言,地球还算不上是个Ⅰ型文明。

Ⅱ型文明能够把相当于一颗典型恒星的输出功率用于通讯,大约10^26瓦。

这相当于我们已在光波频率上看到离我们最近星系中的特亮恒星。假如离我们最近的旋涡星系——仙女座大星系存在着Ⅱ型文明的话,我们用正确的搜寻程序就能探测到它。

Ⅲ型文明发射出的通讯功率达10^36 瓦,约等于整个星系的功率输出。

如果在宇宙中存在着Ⅲ型文明,无论它在哪里,只要它对准我们发射电波,我们就能探测到它。

美国的卡尔·萨冈则进一步建议,可以用能量尺度将三类型文明再分成十个次型,即以10^16 瓦为1.0型,10^17 瓦为1.1 型;10^18 瓦是1.2 型……按照我们地球目前的水平,才是0.7 型文明。当然三种文明类型之间的过渡是否可能?能否有时间和条件来完成这种过渡,都是未知数。

3探索方法

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目前,探索地外文明的方法主要有4大类:

①接收并分析来自太空的各种可能的电波。这方面的工作从1960年就开始了。

②人类主动向外太空发出表明人类在太阳系内存在的信号。1974年11月16日,美国利用设在波多黎各的阿雷西博305米直径的射电望远镜,发出人类第一组信号,对准武仙座球状星团,发射3分钟。

③发射探测器去登门拜访外星人。美国发射的“先驱者”10号和11号,“旅行者”1号和2号,都在完成对太阳系内的探测任务后,带着许多人类的信息,作为人类使者,漫游在恒星际空间。如果巧遇人类的知音,他们将从探测器中了解人类的活动,确定进一步交往的可能。由此可见,探索地外文明是一项综合性的科学使命,过于乐观是不现实的,过于悲观也是没有根据的。

④与外星文明社会直接接触,这种方法是建立在星际航行的基础之上的。目前,我们的工业技术水平还无法支持我们进行星际航行,但是人类却从未停止对外星人的幻想。

4地外文明

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外星人

在电影中常常看到这样的情节:闪闪发光的飞碟从天而降,然后从里面走出绿皮肤、大眼睛的小矮人,口中念叨着“我们为和平而来”(当然,也有不打声招呼就要毁灭地球的那种)。而在现实中,飞碟总是能成为报纸关注的焦点,或者说,一种时髦。马丁·加德纳的一段话正好能描述这种情况:“当人人都看到飞碟时,你自己当然也愿意看到一次。”于是就有了各种各样的飞碟和外星人:像草帽的飞碟、像雪茄的飞碟、像蛋糕的飞碟;绿色的外星人、红色的外星人,绑匪外星人、小偷外星人(专门偷走牧场上动物的器官)以及浪费粮食的外星人(“麦田怪圈”的骗局)。

然而,这一切都不可信。当我们向这些现象寻求非同寻常的证据时,发现大多数现象可以归结于人类的飞行器、气球、自然现象、目击者的幻觉以及彻头彻尾的骗局。而剩下的案例也不能提出强有力的证据证明那就是外星人的飞船。而把不明飞行物当作外星人的飞碟也是不合适的。你看到的任何“不明”物体都可以被称作不明飞行物,例如你的邻居在21楼扔下的一个垃圾桶盖子(有趣的是,某些“飞碟”照片正是用类似的物体伪造拍摄的)。

麦田怪圈

曾经在英格兰的一些麦田里出现过一些怪圈,看上去是一些很复杂的图案。这些会是到访的外星人留下的信号吗?经过调查,发现大部分是某些人的恶作剧,但是热衷于此的人还是对此怀有很大的好奇心。然而,不久后在英国汉普郡的Chilbolton天文台附近的麦田里再次发现了两个图案,其中之一是一个脸形,很多人都说很像电影电视里外星人的形象。另一个是1974年11月向M13球状星团发射的阿雷西沃信息修改后的图案。

信息包含了我们估计任何可能存在的地外文明会对我们人类所感兴趣的所有要素,包括:我们的位置(在太阳系中的位置),我们人类的样子,传播信号的天文望远镜的简单素描图,以及我们的生态结构的一些片断。

在汉普郡发现的麦田里的怪圈在形状上很像1974年所传送的那幅。但是两者还是有区别的:在汉普郡发现的图案中没有传播信号的天文望远镜的简单素描图,取而代之的是一幅看起来像太阳能的人造太空卫星;另外,描绘我们太阳系的图表虽然还有原来的八个行星,但是行星3至5有所偏离,而最后一颗变大了一些。麦田里的怪圈是外星人留下的几率几乎为零,但是到目前为止,还没有充足的证据证明这全部是人为的。究竟是怎样一回事还有待考证。

SETI研究所的科学家们越来越乐观地相信他们能够找到宇宙来的信号以证明在浩瀚的宇宙中,我们人类并不孤独。新近一些进展越来越使他们坚信自己的观点。乐观地看,有可能在不久的将来,我们就能找到证据来证明在宇宙中我们并不孤独。

地外生命的造访

事实上,科学家认为,一个地外文明曾经造访、并且现在还在地球附近监视人类的说法是不可信的。有人曾经计算过,假如银河系内有100万个文明,而每年只有一艘飞船到达地球,那么整个银河系中每年发射的飞船大约有100亿艘,而且制造这些飞船所需的金属大约是银河系中所有金属储量的1%[2]。换句话说,一个文明只有倾其所有才能达到造访我们的可能,而像旅行者号这样的人造物体被另一个文明发现的可能性基本上可以忽略不计。

这一结论或许让人非常失望,那些原本让人激动地飞碟和外星人全都变成的泡影。或许你要指责我打碎了一些人的梦想,然而,世界上还有更令人激动地、严肃的科学研究:科学家虽然不屑于飞碟和外星人的传奇,却一直致力于科学的搜寻地外生命的迹象。

与外星人接触的风险

2010年4月26日,英国著名物理学家和数学家斯蒂芬·霍金在一部25日播出的纪录片中说,外星人存在的可能性很大,但人类不应主动寻找他们,应尽一切努力避免与他们接触。

“真正的挑战是弄明白外星人长什么样,”霍金说。在他看来,外星生命极有可能以微生物或初级生物的形式存在,但不能排除存在能威胁人类的智能生物。

“我想他们其中有的已将本星球上的资源消耗殆尽,可能生活在巨大的太空船上,”他说,“这些高级外星人可能成为游牧民族,企图征服并向所有他们可以到达的星球殖民。”

霍金认为,鉴于外星人可能将地球资源洗劫一空然后扬长而去,人类主动寻求与他们接触“有些太冒险”。

“如果外星人拜访我们,我认为结果可能与克里斯托弗·哥伦布当年踏足美洲大陆类似。那对当地印第安人来说不是什么好事。”

美国历史学家尼尔认为:在地球上强大的(即比较发达的)文明总是控制比较弱小的文明,而不取决于政治上的从属关系。他认为当与水平大大地超过我们的地外文明建立联系时,它可能会“压制”我们的文明,直到它被溶化在更高的文明中为止。

中国数学家和语言学家周海中在论文《宇宙语言学》中提出观点:只要是高级智慧生命,他们的理智在决定着他们必须有分寸地对待一切宇宙智慧生命体,所以外星人与地球人将来是能够和平共处、友好合作和共同发展的。

NASA预计20年内与之亲密接触并公诸于众

据外媒报道,NASA在华盛顿举行专题讨论上提出,将采用更先进的望远镜对宇宙生命进行探索。美国权威天文学家称,他们现在离地球之外生命体的距离越来越近,预计在未来20年内,有望与外太空生命体有一个“亲密接触”。届时,NASA将不会独享这一“重要信息”,将在尽可能允许的范围内,让大众知晓此事。“因为这毕竟是属于全人类的重大事件,每一个生活在这颗星球上的人都有权知道。”该科学家表示。

美国宇航局局长、前太空人博尔登(Charles Bolden)表示,“在座的多数同僚认为,在广袤无垠的宇宙中只有人类一种智慧生命形态存在,这是不大可能的。”他还称,虽然在上世纪90年代做宇航员期间从未遇到任何外星生命形态,但他一直在寻找,即使过程很艰难。

美国麻省理工学院行星科学家西格尔(Sara Seager)表示,在科技水平上,人类已经非常接近找到另一个“地球”和其他星球上的生命迹象。

天文学家认为,银河系每一颗恒星至少有一颗行星,并使用哈勃太空望远镜、斯皮策太空望远镜和开普勒太空望远镜等从地面进行观测,判断这些行星上是否可能存在保证生命生存的液态水。

美国宇航局希望在2017年推出凌日系外行星勘测人造卫星、2018年推出詹姆斯·韦伯太空望远镜。未来十年,还有可能推出宽视场红外巡天望远镜等天体物理望远镜。

随着美国宇航局研发越来越先进的太空望远镜,发现外星生命的可能性也会越来越大。西格尔和美国宇航局喷气推进实验室主任加拉格尔(Dave Gallagher)均指出,新技术的发展,可能更容易找到小一些的、与地球相仿的行星。

太空爱好者通过社交媒体提问:“如果科学家发现另外星球上的生命,美国政府会让民众知道吗?”“当然会!”美国宇航局首席科学家斯托芬(Ellen Stofan)毫不犹豫地回答,“这是令人兴奋的事,我们将尽快告知公众,希望所有人分享这个重大发现带来的激动之情。”

美国麻省理工学院行星科学家西格尔表示,在科技水平上,人类已经非常接近找到另一个“地球”和其他星球上的生命迹象。

5宇宙漂流

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地球电报

1974年11月16日,在波多黎各落成了一座巨大的射电望远镜——阿雷西博射电望远镜。正如新船下水要敲碎一个酒瓶,作为落成典礼的一部分,科学家用它向武仙座球状星团M13发出了一封“地球电报”。这个地球漂流瓶需要2万4千年才能到达M13附近。这是人类第一次有意识的向宇宙的其他部分表明自己的存在。既然我们能向外拍发这样的电报,为什么不去听一听别人会不会给我们广播一点什么?事实上,早在1960年,天文学家弗兰克·德雷克就领导开展了这样的一个计划。称之为“奥兹玛”计划(Project Ozma。这个名字来源于鲍姆的童话《绿野仙踪》)。这个计划使用一架26米的射电望远镜进行了几个月的观测,结果一无所获。然而,科学家认为使用无线电追踪地外文明的踪迹是可行的。经过计算,把一个英文单词用波长三厘米的微波发射到1000光年外的地方,并且用地球现有的技术把它接收到,只需花费不到一美元[3]。这与前面提到的向银河系发射宇宙飞船的花费形成了鲜明对比。

旅行者号携带的“地球之声”金唱盘。它的象征意义更为明显,而不能过于指望其他文明能够听到它。

人类第一次有意识的向宇宙表明自己的电报。这个电报以二进制方式发送。普通人大概只能看出双螺旋、人类外形和阿雷西博射电望远镜的形状。然而科学家相信地外文明能够理解其中的含义。

那么,应该在什么频率上追踪地外文明的“漂流瓶”呢?科学家主要把目光放在了1.42GHz、1.667GHz、22GHz附近的微波波段上。第一个频率是氢原子发出的无线电波的频率、第二个是羟基(-OH)的频率、第三个则是水分子的。这些频率被形象地称为宇宙“水坑”(water hole)——不是非洲大草原上动物们喝水的地方,而是被认为最有可能进行星际通讯的波段。选择这些波段的理由是,氢是宇宙中最丰富的元素,羟基和水在生命活动中扮演了至关重要的角色。

搜寻地外文明

所有这些寻找“漂流瓶”的项目有一个共同的名称:搜寻地外文明(SETI)。现在,最大的无线电SETI是“凤凰”计划(Project Phoenix)。SETI不产生任何短期的、直接的经济效益。像所有的SETI计划一样,“凤凰”计划的研究人员也时常感到经费的拮据。不过,人们可能更加熟悉另外一个SETI计划,那就是SETI@home。它是由加州大学伯克利分校开展的,借助一个屏幕保护程序处理阿雷西博射电望远镜接收的无线电信号,目前已经有几百万人参与到了这个计划中。

当然,科学家也不紧紧盯着“水坑”,他们同样也监视某些红外线、紫外线甚至可见光波段。光学波段的SETI是最近才兴起的,追踪目标是地外文明发出的激光脉冲。

6寻找行星

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间接寻找

像我们这样的有机体,不能忍受高温。所以,我们只能生活在条件适宜的行星上。如果地外文明也是有机体,那么他们也要有一个适宜的行星。我们的银河系有1000亿颗恒星,没有理由认为适合生命产生的行星只有我们地球一个。

然而,寻找行星要困难得多。行星不发光,体积相对来说非常小,即使是今天最大的望远镜也不能直接看到行星。科学家使用一种“间接”的方法寻找行星。如果某颗恒星拥有行星,在旁观者看来,它们其实是在相互绕行,就像跳舞一样。在这个过程中,恒星到我们的距离忽近忽远,它的光谱也一会儿“偏蓝”,一会儿“偏红”。这叫做多普勒效应,类似于汽笛在迅速靠近我们时的变调。借助于这种方法,科学家已经辨认出了大约80颗类似的行星。有点让人失望的是,他们大多类似于木星,是气体行星,质量是地球的数百倍,并不适宜生命的存在。

“开普勒”空间望远镜是以德国天文学家约翰尼斯·开普勒命名的。

类地行星搜寻

幸运的是,科学家还拥有别的观测手段。NASA进行的一项被称为“类地行星搜寻”(TPF)计划就是其中之一。TPF利用所谓的“干涉测量法”,让科学家能够“看到”数十光年之内的行星。另外一项计划是所谓的“开普勒”空间望远镜。“开普勒”是一个1米直径的望远镜,计划于2006年发射升空。当行星从恒星表面掠过的时候,对于观察者,恒星的亮度会稍微降低。“开普勒”的工作就是辨别出这样的亮度降低现象,尤其是类似地球这样的行星造成的亮度降低。

氧气寻找

氧气也能成为寻找地外生命迹象的标志。氧气的性质比较活泼,很快就和别的物质结合。正是因为光合作用才导致地球大气中较高的氧气浓度,而在10亿年前,它的浓度还不到现在的一半。天文学家可以借助光谱分析测量出行星大气层的氧气含量。如果某颗行星的氧气含量异乎寻常的高,那么那里就可能存在着生命。同样,二氧化碳和水也在被关注之列。

7最终答案

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搜寻地外文明是一项严肃的科学研究,我们什么时候才能得到答案?或许是明天,或许是1万年。既然地球上的生命能够从无生命的物质中产生出来,那么在宇宙中的其他地方也有可能发生类似的故事。德雷克提出过一个计算银河系中文明数量的著名公式,即德雷克公式。这个公式中包含一个重要的因子,即一个文明能够维持的时间。作为一个物种,能不能安全的度过掌握危险技术的最初阶段(例如,人类能否不被自身创造出来的核武器毁灭?),而变得理性,这至关重要。不同的人对于文明延续的时间有不同的看法,乐观的人得出的结论是银河系中有1000万个文明,而悲观者的数字是不超过1个。

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标签: 科学

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  • 更新时间:2017-10-23
  • 创建者:lilei
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