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生命、宇宙和“奥陌陌”

在寻找外星文明的过程中,第一步是确保我们了解我们要寻找的是什么。

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“奥陌陌”的最佳可用图像显示了一个神秘的光点,周围用黄色圈出;虚线是望远镜在跟踪目标时被拉伸的星星。图片来源:ESO/K. Meech 等人。

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关于哈佛大学一位天文学家声称外星飞船可能已经经过我们太阳系的故事,有三件重要的事情你应该知道,这个故事一直在引起轰动

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寻找外星智能是现代科学中最引人入胜和最重要的事业之一,但是……

...被称为“奥陌陌”的星际物体并不是我们一直在寻找的、证明宇宙其他地方存在智能生命的证据。

另外,如果你不知道“奥陌陌”的发音,不必感到尴尬。你可以简单地说,“噢,穆,噢,穆”,就像你在招呼两头奶牛一样。

如果你还不熟悉“奥陌陌”的故事,这里有一个快速回顾。2017年10月,一位名叫罗伯特·韦里克的博士后研究员,在使用夏威夷的Pan-STARRS望远镜时,探测到一个以高速远离太阳的奇特物体。它极端的双曲线轨道表明该物体不属于我们的太阳系。它一定起源于遥远的地方,某个星际空间。

天文学家曾推断,来自其他恒星系统的碎片一定时常经过我们附近,但这是第一次有人观察到其中一个。Pan-STARRS团队将该物体命名为“奥陌陌”,这是一个夏威夷语单词,大致意思是“来自远方的信使”。

“奥陌陌”的轨道并非唯一令人惊讶的细节。当观测者监测该物体时,他们测量到它的亮度急剧变化,亮度变化约为10倍。这意味着“奥陌陌”的形状高度不对称,可能像一个在太空中翻滚的雪茄:当我们看到它长的一面时,它显得很亮;当我们看到它差不多是侧面时,它显得很暗。小型天体通常形状不规则,但如此强烈的拉长形状,嗯,非常不寻常。

这张广为流传的“奥陌陌”插图是基于稀疏观测数据进行的巨大艺术推断。(图片来源:ESO/M. Kornmesser)

ESO/M. Kornmesser

然后是“奥陌陌”的物理性质问题。行星形成的理论模型预测,大多数星际物体应该与彗星相似。然而,“奥陌陌”的观测并没有显示出任何彗星般的尾巴。所以:也许它不是彗星。另一方面,当“奥陌陌”离开太阳系时,它略微加速了。这种运动通常发生在彗星被太阳加热后喷射出气体和尘埃的喷流时。所以:也许它彗星。但仍然没有发现尾巴或其他任何逸出物质的痕迹,这使得“奥陌陌”成了一个不像彗星的彗星。

非常令人费解!

为了更好地理解这些奇怪的细节,你应该知道,我们能收集到的关于“奥陌陌”的信息微乎其微。它是一个微小的物体,发现时已经非常微弱,仅观测了几周。我们仍然不知道它的真实形状或确切成分。我们不知道它是否正在释放我们无法观测到的气体。但它确实而且仍然是不可否认的奇怪——奇怪到哈佛大学的Avi Loeb怀疑它可能是一个外星人造物,而不是一个自然的星际访客。

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自2018年以来,天文学家已完全失去了“奥陌陌”的踪迹。没有更多的信息传来。然而,Avi Loeb出版了一本新书,并伴随大量媒体报道,重新引发了关于“奥陌陌”是否可能是外星技术证据的争论——这又引发了一场关于如何调查如此惊人声明的最佳方法的全新辩论。


从一开始,许多天文学家就批评Loeb提出“奥陌陌”可能是外星人造物的可能性;其中一些人认为他的立场更多是基于吸引眼球而非科学。Loeb回应说,他认为所有假说都应该开放接受调查,在考虑“奥陌陌”的奇怪之处时,没有理由排除地外技术的可能性。我曾与他进行过一次长时间的对话,我很欣赏他关于公开非传统想法价值的深思熟虑的论证。

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此后,Loeb还发表了直言不讳的评论,认为SETI(搜寻地外文明计划)应该得到更多的关注和更多的资金。他有时语气不当,但我仍然同意他在这里的总体论点。探测到外星文明将彻底改变科学,也可能改变文化、政治、宗教和伦理。NASA在1992年之后实际上被禁止资助任何SETI项目,而直到去年才重新开始资助,这实在太荒谬了。

Loeb让我感到不解的是,他从倡导开放心态转变为倡导他关于“奥陌陌”的具体假说。当然,继续寻找意想不到的和无法解释的现象至关重要,当然我们应该仔细审查任何可能表明外星智能的迹象。但这距离像Loeb在他的书《外星人》(*Extraterrestrial*)的导言中所说的那样:“这些(“奥陌陌”的)奇特之处最简单的解释是,这个物体是由地球以外的智能文明创造的”,还有很长的路要走。

地外智能的可能性是如此迷人且令人震惊,以至于它往往会激发非理性、冲动的反应。像《纽约时报》(The New York Times)这样通常严肃的出版物,也发表了关于“奥陌陌”争议的、奇怪地天真的文章。许多在天体生物学方面没有特别专业知识的人,往往对外星文明的话题持有强烈意见——例如,认为它们在这个浩瀚的宇宙中必定存在,或者认为整个话题是荒谬且不科学的。我发现很难控制自己在这方面的情绪。Avi Loeb似乎也陷入了同样的陷阱。

一个回到理性的有效工具是著名的德雷克方程,如下所示。它与其说是一个方程,不如说是一个简洁的总结,概括了搜寻地外文明过程中巨大的、辉煌的未知数。在他的书中,Loeb称德雷克方程“只不过是一个启发式工具,一个简化的工具”。他的描述并不失准确,但严重不完整。德雷克方程是一种确保我们问对问题,而不是用直觉代替实际答案的方法。

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德雷克方程是一个用于估算可探测到的外星文明数量的公式。但更重要的是,它是一种评估我们在生命起源和智能本质方面的无知状态的方法。(图片来源:罗切斯特大学)

罗切斯特大学

德雷克方程中的每一项都设定了后一项的条件概率。在概率统计学中,这个概念被称为贝叶斯先验。它本质上只是一个影响你对另一事件可能性的信念的信息。

用一个直白的类比来说:假设你的朋友告诉你,一个小矮人闯进你的车里偷了它。你很可能觉得这难以置信,并要求提供极其令人信服的证据。现在假设我们生活在一个知道调皮小矮人是真实且普遍存在的世界上。那条额外的先验信息将使你更有可能相信你朋友的故事。

以更微妙(也更不荒谬)的方式,德雷克方程的各项也是如此。大多数恒星都有宜居行星吗?如果有,这将影响你对其中一些行星实际产生生命的可能性的看法。生命在宇宙中普遍存在吗?如果有,这将影响你对其中一些行星上存在能产生航天技术的智慧生物可能性的看法。

这个概念是我们熟悉的格言的基础,由卡尔·萨根推广,即“非凡的主张需要非凡的证据”。在《外星人》(*Extraterrestrial*)一书中,Avi Loeb写道:“我不明白为什么非凡的主张需要非凡的证据(证据就是证据,不是吗?)。”先验信息就是原因。

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如果我们已经知道太空里到处都是外星飞船,那么要将“奥陌陌”识别为其中之一所需的证据标准就会设定得相当低。鉴于我们不知道地球以外的宇宙是否存在生命,标准就设定得非常高。

天体生物学,特别是SETI的宏大抱负,是进一步了解宇宙生命各个方面的信息,填写德雷克方程中各项的细节。尽管如此,我们没有理由必须一项一项地、从左到右地计算德雷克方程。它的每一部分现在都应该而且可以被调查;Loeb在这点上完全正确。

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目前,我们只能有把握地知道德雷克方程的前两项。我们对后续任何一项的了解都将影响我们对所有其他项的理解。每一次发现都将使我们离回答天文学和生命这个普遍存在的终极问题更近一步:我们是孤独的吗?

另外请注意,德雷克方程中的每一项本身就是一个诱人的谜团。我们不需要 invoking 外星飞船来让这项研究引人入胜并具有个人意义。关于生命和宇宙,以及我们在宏大存在秩序中的位置,我们仍然有太多需要学习。

考虑第三项,即一个平均行星系统中宜居行星的数量,以及第四项,即生命实际出现在宜居行星上的比例。我们甚至不知道我们自己太阳系中的数字是多少!我们可能会在火星、木卫二和土卫二上发现生命,并意识到有生命的行星非常普遍。或者,我们可能只会发现贫瘠的土地,而在其他恒星周围表面上类似地球的行星上找不到生命的迹象。地球可能是一个庞大的宇宙生物网络的组成部分,或者它可能是一个罕见的——甚至是独特的——特例。任何一个答案都会改变我们看待自己的方式。

人类开始向太空发送大量技术。有其他人这样做吗?了解这一点的方法只有去寻找。(图片来源:SpaceX)

SpaceX

我对第五项特别着迷,即有生命行星上出现智能的比例。人们常常倾向于认为,进化的自然趋势是产生我们这种智能。但是,产生高级认知能力的基本要素在生物中存在了2亿多年,而智人(Homo sapiens)只存在了其中的1/1000。自我意识的智能是否是不可避免的进化结果,这一点远非显而易见。

对我来说,这是从“奥陌陌”及其引发的所有科学上的激烈争论中得到的伟大教训:我们必须继续在宇宙中寻找其他智能,但我们必须这样做,并且要不断地意识到我们自身的偏见。在我们对生命如何以及在哪里产生有更深入的了解之前,声称外星飞船是“奥陌陌”之谜的“最简单解释”,是没有意义的。

更具建设性的立场是,每一个天体物理学上的谜团,每一个无法解释的发现,都是另一个潜在的线索。我们应该继续寻找它们,不仅因为我们可能会发现外星生命,还因为无论结果如何,我们都将学到一些令人兴奋的东西。

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在“奥陌陌”之后不久,第二个星际物体彗星鲍里索夫出现了,它看起来更像传统的太阳系彗星。即将推出的鲁宾天文台很可能会发现更多此类物体,所以我们很快就会知道“奥陌陌”是一个种群中的一员,还是一个真正的特例。SETI研究人员正在超越无线电,寻找光学信号化学证据,同时扫描不寻常的自然现象。

美国国家航空航天局(NASA)和国家科学基金会(NSF)正在初步恢复对SETI的支持。像“突破倡议”(Breakthrough Initiatives)这样的私人组织正在以新的资金和新的想法刺激该领域。公众显然被这些想法所吸引,这使得我们作为一个社会,花了如此少的钱来研究一个如此基本的问题,这更加令人沮丧。

“奥陌陌”,尽管微弱,却可以成为我们的灯塔。它可以向我们展示一种更好的方式,在地球以外寻找生命。不是因为我们认为它很可能是外星飞船,而是因为,该死的,如果外面真的有外星飞船——或者外星鲸鱼、树木或微生物,那么我们想知道。我们希望释放人类智慧的全部力量去寻找我们宇宙大家庭中的任何其他成员。但我们需要以诚实、透明和谦逊的态度去做。


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