張唯誠(chéng)

迄今，人類搜索外星文明的努力都沒(méi)有取得明顯的成效?；鹦呛徒鹦巧蠜](méi)有人們猜測(cè)的智慧生物，外太陽(yáng)系行星的冰下海洋里可能只有類似微生物的低級(jí)生命，向遙遠(yuǎn)星系發(fā)出的人類問(wèn)候也石沉大海，杳無(wú)音信。

但科學(xué)家并沒(méi)有失望，他們想到了一種完全不同的方法，就是尋找外星文明的“人造物體”。科學(xué)家認(rèn)為，只要仔細(xì)研究閃爍的星光，包括天體的輻射，就有可能在宇宙中找到外星文明的建筑物，比如，與行星一般大小的太空電站、環(huán)繞著恒星的環(huán)和球、巨大無(wú)比的計(jì)算機(jī)等?，F(xiàn)在，有三個(gè)研究小組正躍躍欲試，他們將致力于研究宇宙中的星光和紅外輻射，解讀可能隱藏在“星光密碼”中的有關(guān)外星文明的蛛絲馬跡。但是，這個(gè)辦法真的有效嗎？

對(duì)外星文明的猜想

在宇宙中，除了地球文明之外究竟有沒(méi)有其他文明？如果有，它們會(huì)是怎樣的？1 9 8 4年，蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉· 卡爾達(dá)舍夫發(fā)表了一篇名為《超級(jí)文明結(jié)構(gòu)的必然與可能》的論文。在這篇文章中，他認(rèn)為一個(gè)文明的結(jié)構(gòu)是遵循一種自然的和不可避免的道路發(fā)展的。

開(kāi)始時(shí)，它占據(jù)的區(qū)域很小，但接下來(lái)便會(huì)發(fā)展壯大，進(jìn)而占有更廣闊的空間。于是，卡爾達(dá)舍夫斷言，宇宙中的文明如果不是注定要自我毀滅的話，它們中的絕大多數(shù)一定比人類文明古老和先進(jìn)得多。想想人類，我們的道路、城市、鄉(xiāng)村和田野已經(jīng)覆蓋了幾乎整個(gè)大陸，我們的宇宙飛船已經(jīng)越過(guò)了太陽(yáng)系的邊界，而做到這一切，人類只花費(fèi)了幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。假若一個(gè)文明已經(jīng)存在了幾百萬(wàn)年，甚至幾十億年，那會(huì)是怎樣一種情景呢？卡爾達(dá)舍夫由此認(rèn)為，那樣的文明有可能在宇宙中布設(shè)巨大的“人造物體”，包括機(jī)械、工程、發(fā)電站等。他推測(cè)，文明存在的時(shí)間越久，那些物體所具有的體積、質(zhì)量就越大，釋放的能量和信息也就越多，從而也就更容易被我們從地球上觀測(cè)到。

對(duì)那樣的文明，還有人做過(guò)描述。1 9 6 0年， 物理學(xué)家弗里曼· 戴森提出了一種名為“戴森球”的理論。他認(rèn)為，一個(gè)高度發(fā)達(dá)的文明應(yīng)該有能力將它們的“太陽(yáng)”用一個(gè)巨大的球狀結(jié)構(gòu)包圍起來(lái)，使“太陽(yáng)”的幾乎所有輻射都能被截獲。因此，這個(gè)文明就能獲得充足的能源，發(fā)展到足夠高的程度。戴森設(shè)想，這樣的文明應(yīng)該有能力在它們的“太陽(yáng)系”中，利用從小行星和行星上獲得的材料構(gòu)建圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的“島嶼”。幾千年、幾萬(wàn)年，甚至幾百萬(wàn)年后，它們的“太陽(yáng)”便完全被這些“島嶼”包圍起來(lái)了。

這就是“戴森球”，它是一個(gè)巨大的、環(huán)繞著恒星的“太陽(yáng)能發(fā)電廠”。

在我們看來(lái)，“戴森球”的規(guī)模幾乎是難以想象的，沒(méi)有人認(rèn)為完成這樣的工程是容易的。它的半徑和地球公轉(zhuǎn)軌道的半徑差不多，面積是地球表面積的1億倍。科學(xué)家推測(cè)，這樣大的物體更可能分散存在，與其叫它“戴森球”，還不如叫它“戴森云”。戴森并沒(méi)有仔細(xì)考慮這種建筑的細(xì)節(jié)，所以他的描述也只是建立在合理的推測(cè)上。戴森說(shuō)：“我們沒(méi)有辦法評(píng)估這樣的工程。”科學(xué)家推測(cè)，如果“戴森球”真的存在，它便可能將恒星的光線完全遮擋住，我們用眼睛無(wú)法看到它們。但它們會(huì)散發(fā)余熱，從而釋放紅外輻射。

1 9 6 6年，卡爾·薩根提出一個(gè)觀點(diǎn)，認(rèn)為假如用紅外望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一個(gè)發(fā)熱的天體，而在可見(jiàn)光波段又沒(méi)有任何影像，那么這個(gè)天體就可能是一個(gè)“戴森球”。

前所未有的紅外探測(cè)

不過(guò)，薩根的說(shuō)法并不全對(duì)，因?yàn)橛钪嬷蟹侨嗽斓奈矬w也有可能出現(xiàn)類似的情況。例如，非常年輕和非常古老的恒星就經(jīng)常被塵埃和氣體包裹著，那些塵埃和氣體遮住了恒星的可見(jiàn)光，從而散發(fā)紅外輻射，這就很容易和“戴森球”相混淆。

在這種情況下，紅外輻射的光譜會(huì)幫助人們加以辨別。通常情況下，塵埃和氣體中的硅酸鹽物質(zhì)會(huì)形成光譜中獨(dú)有的寬峰，而熾熱氣體中的分子也能制造出更亮和更暗的譜線。比較而言，來(lái)自“戴森球”的紅外光譜應(yīng)該是光滑和單調(diào)的。所以，美國(guó)加利福尼亞州立工業(yè)大學(xué)的馬特波· 維奇說(shuō)：“希望我們探測(cè)到的紅外光譜是單調(diào)的，越單調(diào)越好。”基于上述原因，科學(xué)家打算通過(guò)分析紅外光譜的數(shù)據(jù)來(lái)鑒別天體散發(fā)的余熱。這些數(shù)據(jù)分別來(lái)自兩個(gè)紅外空間望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，即2 0 0 9年發(fā)射的廣角紅外線探測(cè)望遠(yuǎn)鏡和2 0 0 3年發(fā)射的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡。另外，根據(jù)美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的詹森·萊特的分析，一個(gè)擁有“戴森球”的外星文明至少已經(jīng)存在幾百萬(wàn)年，它們必定會(huì)在它們的星系中開(kāi)拓殖民地，把“戴森球”從一個(gè)地方推廣到另一個(gè)地方，使得自己的地盤(pán)在星系中不斷擴(kuò)張。萊特說(shuō)：“一旦擁有能夠自給自足的殖民地，你就必將向整個(gè)星系擴(kuò)張。你甚至沒(méi)有辦法使這種擴(kuò)張停下來(lái)，因?yàn)槟阋呀?jīng)不能協(xié)調(diào)所有殖民地的行為了?！?/p>

假如這樣的事情發(fā)生在銀河系，那么我們應(yīng)該可以在很多地方找到“戴森球”。萊特說(shuō)：“只找到一個(gè)或者很少的‘戴森球，反而是很奇怪的。”

按照卡爾達(dá)舍夫的說(shuō)法，如果一個(gè)文明掌握了整個(gè)星系的能量，那么它就屬于“第三類文明”，而次于這種文明的“第二類文明”和“第一類文明”只能掌握某一恒星和某一行星的能量。萊特相信，假如一個(gè)星系中存在“第三類文明”，那么由于“戴森球”的大量增加，星系的顏色就會(huì)越變?cè)郊t，人類的紅外觀測(cè)即使在1 0億光年之外也能發(fā)現(xiàn)它們。如果這種變化發(fā)生在整個(gè)星系團(tuán)中，那么可觀測(cè)的距離還可以更遠(yuǎn)。因此，萊特的研究小組計(jì)劃把他們的紅外觀測(cè)延伸到宇宙的深處。

那些古怪的星光

假如外星文明的“太陽(yáng)能發(fā)電廠”只是一些很薄的環(huán)或者存在縫隙，那么必然會(huì)有星光泄漏出來(lái)。對(duì)這些泄漏出來(lái)的星光可用紅外觀測(cè)之外的方法加以研究，這便是另外兩個(gè)研究小組所要承擔(dān)的任務(wù)了。這兩個(gè)小組原計(jì)劃依靠開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡尋找相對(duì)小一些的“人造物體”。開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡可觀測(cè)恒星光度的微小變化，使用這種方法，它已經(jīng)鎖定了很多系外行星的潛在目標(biāo)。然而，由于開(kāi)普勒出現(xiàn)了難以修復(fù)的故障，這個(gè)計(jì)劃能否順利實(shí)施目前尚存在疑問(wèn)。美國(guó)夏威夷大學(xué)的天文學(xué)家安德魯· 霍華德計(jì)劃帶領(lǐng)他的研究小組搜尋宇宙中那些以非同尋常的方式變得暗淡的星光。他說(shuō)：“我們要尋找的是一些古怪的星光變化，這樣的變化用自然現(xiàn)象是無(wú)法解釋的?！眅ndprint

與此同時(shí)，另一組科學(xué)家計(jì)劃通過(guò)分析數(shù)據(jù)研究恒星的光。當(dāng)一個(gè)物體經(jīng)過(guò)恒星表面時(shí)，它必然會(huì)遮擋一部分光線，在地球上看恒星的亮度就會(huì)暗一些。這樣的變化可以用一條光變曲線來(lái)表示，顯示恒星的光度在一段時(shí)間里發(fā)生了怎樣的變化。假如一個(gè)物體大到一定程度，比如和一顆氣體巨行星一樣大，那么靈敏的空間望遠(yuǎn)鏡就不僅能觀測(cè)到恒星的光度變化，還能依照光變曲線猜測(cè)出它的形狀。如果這個(gè)物體不是圓形而是某種特別的形狀，例如長(zhǎng)方形，那么就有可能是外星文明的產(chǎn)物了。

事實(shí)上，這種巨大且單獨(dú)存在的物體有可能比“戴森球”的壽命更長(zhǎng)，而壽命越長(zhǎng)，被人類觀測(cè)到的機(jī)會(huì)就越大。按照研究小組負(fù)責(zé)人、美國(guó)普林斯頓大學(xué)的盧西恩· 瓦爾克維什的說(shuō)法，一個(gè)“戴森球”如果是以“戴森云”的形式存在，它的壽命會(huì)相對(duì)短一些，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)一旦被遺棄，就會(huì)不穩(wěn)定，容易解體。而環(huán)或者一個(gè)單獨(dú)的整體則不容易出現(xiàn)這種情況，即使被遺棄在太空中，也可以存在幾十億年?？茖W(xué)家認(rèn)為，針對(duì)光線的觀測(cè)和分析還有可能找到其他“人造物體”， 比如用于推動(dòng)光帆飛船前進(jìn)的、巨大的反光鏡等，因?yàn)樗鼈円材墚a(chǎn)生非同尋常的閃光。一些未來(lái)學(xué)家還認(rèn)為，外星文明甚至有能力利用恒星物理學(xué)的知識(shí)改造它們的“太陽(yáng)”，例如延長(zhǎng)“太陽(yáng)”的壽命或者制造出有用的元素。如果是這樣，它們的恒星就會(huì)發(fā)生人為的光度變化，這樣的變化也能被我們觀測(cè)到。

不同的氣體

但是，新奇的光變現(xiàn)象并不全都意味著外星文明，也可能是一些自然現(xiàn)象，只是這些自然現(xiàn)象也同樣需要科學(xué)的解釋。因此，發(fā)現(xiàn)它們同樣也是有價(jià)值的。不過(guò)，未來(lái)學(xué)家羅伯特· 布拉德伯里還設(shè)想了另外一種情況：有些“戴森球”很可能非常難探測(cè)到。他說(shuō)，就宇宙中的“太陽(yáng)能發(fā)電廠”而言，最有效率的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一種“系列化”了的“戴森球”，嵌套式的，一層套著一層，由一個(gè)巨大的超級(jí)電腦控制；越靠外的層溫度越低，到最外面時(shí)可能就只有3K 了，僅比宇宙微波背景輻射高一點(diǎn)。這樣一來(lái)，無(wú)論是紅外觀測(cè)還是可見(jiàn)光觀測(cè)都很難發(fā)現(xiàn)它們。因此，這樣的“戴森球”即使離我們很近也很難被觀測(cè)到。

現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)能夠探測(cè)行星大氣的化學(xué)組成了，他們?cè)谛行谴髿獾墓庾V中尋找二氧化碳、甲烷、水蒸氣和鈉。

這些物質(zhì)在一些巨行星上比較容易被觀測(cè)到，因?yàn)榫扌行峭ǔｋx它們的“太陽(yáng)”非常近。從理論上說(shuō)，這樣的探測(cè)在類地行星上同樣可以進(jìn)行，尤其隨著望遠(yuǎn)鏡性能越來(lái)越強(qiáng)大，觀測(cè)到類地行星的大氣組成便越來(lái)越有可能變成現(xiàn)實(shí)?？茖W(xué)家推測(cè)，假如有一天，人們?cè)陬惖匦行堑拇髿鈱又邪l(fā)現(xiàn)了人工合成的氣體，例如氯氟烴，那么就有理由相信，我們找到了一個(gè)潛在的外星文明的目標(biāo)。這是因?yàn)椋愃坡确鸁N這類人工合成的氣體很可能被外星文明用來(lái)“加熱”行星，以使一些寒冷的行星變得適宜居住。英國(guó)東安格利亞大學(xué)的馬克· 克萊爾說(shuō)：“我認(rèn)為，在遙遠(yuǎn)的星際空間里，假如真有什么暗示星際文明存在的證據(jù)，唯一可能發(fā)現(xiàn)的東西就是人工制造的‘全球變暖，它應(yīng)該被當(dāng)作星際文明存在的信號(hào)?！笨巳R爾的理由是，人類要開(kāi)拓火星，最有可能的方案就是用含氯氟烴或六氟化鈉的物質(zhì)去改造火星的氣候，使它變得溫暖起來(lái)。這樣的辦法如果我們能想到，那外星人為什么就不能想到呢？

延伸閱讀

科幻小說(shuō)中經(jīng)常提及的戴森球變體是“戴森殼”，一種環(huán)繞恒星的均勻殼體。這種結(jié)構(gòu)能夠1 0 0 %攔截恒星的能量輸出，從而完全改變中心恒星的光線發(fā)射。如果其表面能夠居住的話，它能夠?yàn)樵O(shè)想中的人類定居點(diǎn)提供極大的活動(dòng)空間。若在太陽(yáng)系中建造一個(gè)半徑為1 天文單位的戴森殼，則其內(nèi)壁上的任意一點(diǎn)都將接收到與地球接收到的等量的太陽(yáng)輻射。該戴森殼的內(nèi)壁面積至少為2.7 2×1 01 7平方千米，是地球表面積的5.5億倍。這個(gè)戴森殼將攔截全部4 . 0× 1 0 2 6瓦特的太陽(yáng)能量輸出，是太陽(yáng)在該階段我們可能獲取的最大能量值。這大概是人類在2 0 1 0 年消耗的全部能量的2 3 5 萬(wàn)億倍。不過(guò)戴森殼也存在一些理論上的困難：這種殼體模型沒(méi)有考慮到將中心恒星包含在內(nèi)的重力交互作用，可能因中心恒星的影響而發(fā)生偏移。如果這樣的偏移運(yùn)動(dòng)得不到糾正，最終可能導(dǎo)致殼體和恒星的直接碰撞，導(dǎo)致災(zāi)難性的結(jié)果。這樣的結(jié)構(gòu)需要某種形式的推進(jìn)力去抵消偏移，或采用一些辦法使得殼體表面遠(yuǎn)離恒星。endprint