寻找外星文明,就是寻找我们自己 |宇宙学家保罗·戴维斯STEP峰会演讲实录

青田石头

11月15日下午，在由《环球科学》和财新传媒联合主办的STEP全球科技峰会上，作为搜寻地外文明计划（SETI）的成员，著名宇宙学家保罗·戴维斯分享了人类为搜寻地外文明所做出的种种探索。SETI是上世纪60年代开展的一项计划，它致力于用射电望远镜等先进设备接收从宇宙中传来的电磁波，从中分析有规律的信号，希望借此发现外星文明。以下为戴维斯的演讲全文：

我们在宇宙中是不是孤独的呢？这是大家已经思考了很多年的一个非常伟大但又非常复杂的问题。在人类的历史上，这个涉及了哲学和宗教的问题不断地被提出来，而在过去的几十年中，对这个问题的解答也成为了科学研究的一部分。二战之后，很多国家开始大量使用雷达探测，天文学家建立了许多的大型探测器来检测来自太空的信号。无线电技术的发展不仅改变了人类的通讯方式，也帮助天文学家去探索银河系之外是否还有文明的存在，以及我们和那个文明沟通的可能性。



Frank  Drake

在60年代的时候，有一位美国的无线电科学家Frank  Drake提出了这个寻找外太空文明的项目SETI。它希望解决的问题，就是人类在宇宙中是否是孤独的，外太空是否还有别的生命。我们在60年代建立起来这样一个无线电的发射装置，就是希望了解一下外太空是否有还有别的文明，在这之后，全世界范围内有大量的无线电望远镜设备进行了建设，用以进行信号的检测。但是过了五六年以后，我们什么都没搜寻到，我们面对的依然是一片沉默的星空。

这种怪异的安静让人不由得怀疑，我们在宇宙中是否真的是孤独的？还是说我们搜寻的地点、方向和时间出了什么差错呢？毫无疑问，在地球之外还有很多的星球是可能会产生生命的。目前，我们能够看到成百上千个太阳系外行星可能蕴藏着生机。当我还是学生的时候，我们并不知道他们的存在，太阳系外行星是一个最近才有的概念。银河系中的行星有几千亿，现在通过开普勒卫星，我们对其中一些行星加深了了解。在西方国家一些学者认为有些星球上有存在生命的条件。



媒体总是喜欢做一些报道，来预测银河系内有多少和地球类似的星球，我们的银河系毕竟有着数千亿的行星，所以这个数量十分可观。但值得注意的是，这些星球是可居住的，并不意味着已经有生命在上面居住了，这是两个不同的概念。已经有生命存在，意味着那个星球要从一片荒芜中焕发出生机，要有一些化学物质组合形成生命有机体，但是我们不能确定这个发生的过程是怎样的，我们甚至不知道如何去估计它发生的概率。达尔文讲到过这样的一句话，就是说如果我们现在去想生命的起源是没有意义的，还不如思考一下物质的起源是什么。当然物理学家可能会去帮助我们解释物质的起源，但对于生命的起源我们还是一筹莫展。我们不了解生命形成的过程和机制，就没有办法预测这个过程发生的可能性是多少。对于未知的过程我们是没有办法进行预测的。

关于生命，我发现这几十年大家的观念发生了很大的改变。最开始的时候，诺奖得主Francis  Crick说生命是一个奇迹，在满足了很多特定的条件之后生命才会存在。但是20年后，同为诺贝尔奖得主的Christian  de  Duve却说生命出现是不可阻挡的趋势。这些论调时常摇摆不定，一边认为生命的出现是宇宙中极端罕见的现象，另一边却认为宇宙充满了生机。但这个过程中基本的科学原理探究却停滞不前，我们仍然不知道生命是怎样出现的。

基于现有的这么多不同的观点，我们要怎样在理论上实现突破呢？有一些不同的思考方向，其一就是我们来探究一下，地球上的生命是不是只出现过这么一次。如果生命很容易形成，  它们就有可能在地球上反复出现过很多次，而作为生命之源的微型有机体有可能发展成另一种生命形式，那些被称作“第二起源”的后代如今可能仍生存在我们生物圈的影子里。这些“奇异”微生物，可能存在于一般生物难以存活的独立生态环境中，他们隶属完全不同的生命族谱，称为“影子生物圈”（shadow biosphere）。但我们对它们知之甚少，还需要进一步的研究。

另一个方向就是我们借助更加先进的技术。中国具有世界最大单口径的射电望远镜，并已投入使用。南非和澳大利亚也在着手建设“平方公里阵列”望远镜，希望在未来能够实现。当然这种大型项目需要的资金支持也是十分庞大的。几年前，慈善家和科学家Yuri Milner投资启动了一个1亿元的项目，叫做Breakthrough  Listen，希望促进传统无线电领域的研究，发现地外文明。这个项目现在仍在继续，我们都很有信心。



500米口径球面射电望远镜( FAST）

然而我们要知道，像SETI这类项目存在一个很大的障碍，有可能我们进行了大量的投入和研究，最终还是一无所获。这是由于基础物理规律的限制，我们无法超越光速。传统的SETI项目就会存在一些问题，如果外太空真的有外星人存在，假设他们在几千光年之外，他们看到的其实是几千年之前的情况，他们也许有非常先进的技术，甚至能够检测到中国的长城，观察到我们在使用无线电的技术。但是这也没有什么意义，我们的信号可能需要花几千年才能被他们接收到，他们的信号也要花几千年才能到我们这里来。

除此之外，还有另外一种方法让大家利用无线电技术，大家可以想一下光或者灯塔，它发射出一个信息，但是这个信息并不是针对某一个具体船只的，而是所有能够看到这个光的人都能够了解这个信息。比如说外太空的外星人他们也许有一个星际灯塔，每几个月或几年发射出一个信号。



在1977年的时候，SETI项目检测出一个非常让人震惊的信号，实际上这是一个俄亥俄州的天文望远镜检测到的，这是一个明显的窄频无线电讯号，其特征显示它并非是来自类地行星或太阳系内，工作人员在电脑打印机的报表上圈出了这个讯号，并在旁边写上了“Wow!”，这就是著名的“Wow 信号”。



传统的SETI计划存在一个问题，它可能需要对准一个信号源探测半个小时，然后就转头去探测下一个恒星，所以我们需要“星际灯塔”的做法，我们要同时对太空进行持续数月、数年的扫描，但是这个计划暂时没有做。

我们还可以做什么别的事情呢？回到我们在宇宙中是不是孤独的这个问题，我们只需要找到一些简单的证据，比如宇宙中存在一种非人类创造的技术或印记，这就能回答我们的问题了。这种技术会是什么样的呢，我们很难猜测，因为它可能会领先我们上万年，我们可能难以理解。即便如此，也是有一些猜测的，比如物理学家戴森多年之前提出了一个理论叫做戴森球（Dyson Sphere），是说非常先进的文明可会由于渴望能源，他们会设计出包围母恒星的巨大球形结构，用以捕获大部分或者全部的恒星能量输出。很多的人也在寻找戴森球的踪迹，但是目前没有找到迹象。



几年之前，有一件事情引起了人们的关注，科学家发现了一个名为KIC84652的星体，它发着奇怪的光，有些特征跟戴森球非常相似；还有一个被天文学家 Antoni Przybylski发现的星体，也不是非常清晰的戴森球，但它显示出了非常怪的光学规律，人对此有非常多的推测。但我不得不说的是，我们在进行信号搜寻的时候不仅仅要考虑传统的信号，而是尽可能把所有形式的不自然的信号源都囊括在内。



最后结束的时候希望跟大家讲一讲，外星的文明会是什么样的，外星人又是什么样的。好莱坞电影当中外星人都是看起来非常像人的，因为他们并没有真正的怪物来出演这样的电影。但是，当我们思考地球上的智能技术发展和人工智能的崛起，就会有一个清晰的认识了，对于人工智能来说它不应该只限于一些机器，如果实现了生物的智能和人工智能的结合，让它们覆盖我们的星球，那这种智能的力量我们将超乎我们想象。我们甚至可以走的更远，比如物理学家Frank Wilczek曾提出的 "量子智能（Quintelligence）"的概念，将量子计算机应用于智能系统，将会带来非常强大的智慧能量。

实际上在太阳系当中有很多信号并不显著，很难被发现。这就意味着，这种类型的外星搜寻计划就像海底捞针一样。那为什么我们还要做SETI呢？我们这么做就是为了不断地询问什么是生命，什么是智慧，以及什么是人类赖以生存的宇宙环境。即便找到答案的几率非常低，这些问题仍然值得我们去探寻。

借用Frank  Drake的一句话结束今天的演讲，SETI也是探寻我们自己的计划，它让我们看清自己是谁，我们又处在宇宙的何处。



保罗·戴维斯在接受《环球科学》记者采访

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由《环球科学》和财新传媒联合主办的STEP全球科技峰会，邀请了全球重量级科学家汇聚北京，从人工智能、生命科学前沿、物理学前沿、海洋与空间探索等多个维度，探寻人类发展的原初动力、展望未来科技蓝图。以下嘉宾在峰会上进行了精彩演讲：

2006年诺贝尔物理学奖得主乔治·斯穆特



引力波被证实后，物理学将如何走向新纪元？

乔治·斯穆特是美国国家科学院及美国物理学会院士。2006年，他和约翰·马瑟因“发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性”获得了诺贝尔物理学奖，这项工作通过宇宙微波背景辐射的不同方向上极其微小的温度差异，带领我们回望宇宙中恒星和星系的形成过程。史蒂芬·霍金将这项工作评为20世纪最重要的科学成就。



在人工智能时代，我们更需要理解自己的智能

作为全球最顶级的脑科学研究机构——美国艾伦脑科学研究所的所长和首席科学家，克里斯托夫·科赫正领导着一个为期10年的大型脑科学研究项目，通过绘制、分析小鼠的大脑皮层，期待能最终理解动物视觉、思维、决策的形成。科赫希望，他们的努力将使人类距离理解我们的大脑更进一步。


在浩渺宇宙中，人类或许并不孤单

作为地外文明搜寻计划（SETI）的一员，保罗·戴维斯正与世界上最顶级的科学家一起，在浩渺宇宙中搜索着智慧生命。这位从剑桥大学走出的宇宙学家，不仅为我们黑洞与宇宙起源做出重要贡献，他也痴迷于探索生命的起源与范围，是“地球生命起源于火星”理论的先驱。戴维斯相信，我们在宇宙中并非孤单的存在。


引力量子场论，能否帮助人类理解宇宙起源？

吴岳良，理论物理学家，中国科学院院士。2016年，吴岳良院士提出“引力量子场论”，这一理论打破以弯曲时空几何为基础的广义相对论的局限，将广义相对论与量子力学统一起来。在引力量子场论框架下，可统一描述四种基本作用力，也可以解释早期宇宙暴胀。引力量子场论的建立是人类理解宇宙的起源和演化的重大突破。


辽阔海洋，蕴藏蓝色能源梦想

未来世界的能源将来自哪里？蕴藏着巨大能量的海洋或许是答案，但收集海洋能源的尝试却屡屡碰壁。作为当今国际纳米科技领域最有影响力的科学家之一，中国科学院外籍院士、欧洲科学院院士王中林一直致力于纳米能源技术的研究。他研发出了具有实际应用价值的摩擦发电机。现在，王中林正将摩擦发电机应用到海洋能源的收集，他渴望在辽阔的海域开启一场蓝色能源革命。


我驾驶“蛟龙号”下潜到海底7000米；现在，我的目标是海底1万米

2012年，“蛟龙号”第一副总设计师崔维成教授驾驶着载人潜水器“蛟龙号”在马里亚纳海沟下潜超过7000米，创造了中国载人深潜记录。被国务院授予“载人深潜英雄”荣誉称号后，崔维成并未止步，作为万米级载人深潜器“彩虹鱼”项目的负责人，他正带领着研究团队，向“2020年挑战万米深渊极限”的目标迈进。

LIGO寻找引力波的背后，离不开一支中国团队的贡献

在LIGO寻找引力波的过程中，一支中国团队做出了重要贡献。作为清华大学信息技术研究院研究员、LIGO科学合作组织理事会成员，曹军威带领着清华大学团队，以高精度的数据分析能力协助“净化”了引力波探测中的干扰信号。曹军威作为引力波直接探测团队的一员，被授予2016基础物理学特别突破奖。

人工智能，现代与未来的科技主题

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