绿皮肤、大眼睛,外星人似乎只存在于科幻电影里。然而地外文明真的不存在,还是科学家们有所密谋?在历史上曾经有一群最顶尖的科学家组成的秘密组织,在深山中、在海岛上,成立研究所、召开内部会议,不为人知地研究着外星智慧……
一、奥兹玛项目
1959年,物理学家朱塞佩·考寇尼(Giuseppe Cocconi)和菲利普·莫里森(Philip Morrison)在《自然(Nature)》杂志上共同发表了一篇名为《寻找星际通信》的文章。这篇文章详细讨论了外星通讯可能采用的频道,并指出:“在与我们太阳相似的恒星附近,很可能存在着懂科学的种族,而且技术水平比我们高得多……或许他们早就铺设好了联络的频道并耐心地等待,期待我们有朝一日会发现、答复,从而知晓又一种智慧生命的诞生。”
次年,刚刚获得哈佛博士学位的弗兰克·德雷克(Frank Drake),赴美国绿岸(Green Bank)天文台进行射电研究。他的主要观测目标是典型的射电源,例如地球周围的范艾伦带、金星大气、木星的射电带等。
但受考寇尼和莫里森的启发,1960年春天,德雷克和同事们将望远镜对准了邻近太阳系的两颗恒星:鲸鱼座τ星(天仓五)和波江座ε星(天苑四)。这两颗恒星不仅离我们很近,而且与太阳很相似。他们希望通过聆听发现星际文明的射电通讯,从而确认外星人的存在。
在当时,UFO是一大热点,而德雷克的项目是对外星人的第一次正式探索。这个项目被称为“奥兹玛(Ozma)”,以《绿野仙踪》中奥兹国公主的名字命名——根据童话中所写,那是一片“很远、很难到达,有陌生、充满异国情调的生物居住”的奇幻土地。
德雷克共持续观察了三个月,尽管并未检测到外星信号,但不小心发现到了军方的最高机密——掠过高空的U2侦察机。这证明了射电望远镜的确有接收数百万英里外信号的能力。
奥兹玛项目拉开了新时代探索地外文明的大幕。从此,无数科学家投身到“寻找地外智慧生命(the Search for Extraterrestrial Intelligence)”中来。这些研究被统称为“SETI”。
二、海豚社
1961年,美国国家科学院要求弹道专家皮特·皮尔曼(J. Peter Pearman)召集一次会议,推动对外星文明的研究。这是一次相当秘密的会议。“外星文明”在当时不属于严肃科学研究,没有人愿意将职业生涯搭在寻找“小绿人”身上。因此,会议没有发布通告,也没有出版论文集。仅由德雷克拟定名单,向每位嘉宾私下发邀请函。
名单共有9人 ,都是各个行业的先锋:射电专家、计算机专家、天文学家、化学家、物理学家……仅诺贝尔奖获得者就有两位。特别值得注意的是,受邀的还有毕业于清华大学的中国光学天文学家黄授书(Su-Shu Huang),以及当时还没什么名气的行星科学家卡尔·萨根(Carl Sagan)。
德雷克将名单交给皮尔曼,调侃说:“现在我们只差一个和外星人聊过天的人了!”听闻此言,皮尔曼推荐了一个人:神经生理学家约翰·李雷(John Lilly)。
事实上,人类被众多智慧生命环绕着。与我们同族的猿类们理解语言的原理,还拥有高度复杂的社会结构、工具使用技术和自我意识。从体型庞大的大象,到小巧玲珑的老鼠,都拥有这些能力。不仅陆地上有智慧生命。章鱼拥有地球上最出色的大脑之一,它的近亲乌贼也不逊色。不过对人类来说,最聪明、最受欢迎的海洋明星还要数哺乳动物,尤其是海豚和鲸鱼。
李雷认为,如果我们连地球上的智慧生命都无法沟通,那么想直接与外星人联络无疑像一步登天。身为精神分析学家,他曾研究过许多大脑体积很大的哺乳动物,最终将目标锁定在海豚身上。他在维尔京群岛(Virgin Islands)上建立“沟通研究所”,旨在破译海豚的语言,并与海豚直接交谈。
会议在德雷克工作的绿岸天文台召开。在此期间,参加会议的一位成员,光合作用碳循环的发现者、化学家梅尔文·卡尔文(Melvin Calvin)恰好得知自己获得了诺贝尔奖。大家痛饮香槟,为他庆祝。
然而,会议上真正的熠熠明星是约翰·李雷。他神采飞扬,绘声绘色地讲述宽吻海豚传奇般的故事:它们的大脑比人类的大得多,密集地充满了神经元,有些部分甚至比人脑相应的功能区还要复杂。而它们呈现出来的智力更是令人称奇。
李雷告诉与会者们,他在海豚的录音中听到了语言的特征。他在大家面前慢速播放录音带,海豚发出的尖叫和滴答声和人类语言听起来一模一样。德雷克回忆说:“我们全都被这些报告迷住了。我们感觉自己像是偶遇了宇宙中非人类智慧生命的起源,这种兴奋无以言表。”
所有人都为这些报告而兴奋不已。当会议接近尾声的时候,他们成立了一个名为“海豚社”的半秘密社团。社员们佩戴着卡尔文制作的纪念徽章,上面镶着银质的海豚图案。他们互相寄编码加密过的消息,用以练习李雷教授的“海豚语”和外星语解码技巧。
三、德雷克方程
会议的另一个重要成果是“德雷克方程”,或者称作“绿岸方程”。会议中喝咖啡休息时,德雷克顺手在黑板上写下了这个公式。他本来只打算做临时性的推导,没想到它将成为影响深远的理论。它模拟了恒星形成、行星形成、智慧生命诞生和其它影响智慧文明存在的因素,从而估计银河系中可能与我们交流的文明数量:N=R^*×f_p×n_e×f_l×f_i×f_c×L。
相对而言,前几项因数比较容易确定。R^*、f_p、n_e分别代表银河系内恒星形成的速率、拥有行星的恒星比例、处于宜居带中的行星数量。银河系有数千亿颗恒星,而每颗恒星的年龄大概是100到200亿年。按照此速率,每年新形成的恒星大概在20颗左右。考虑到恒星不稳定等因素,绿岸会议给出的数字是10颗/年。绿岸会议还乐观地相信,这些恒星中拥有行星的比例大概在50%。
“宜居带”是黄授书提出的概念,指行星处在恒星周围的某个范围内,温度不高不低,刚好能让液态水大量存在,适合生物繁衍。根据太阳系的经验,每颗恒星的行星处在宜居带中的数量大概是1——我们的地球。
尽管这些都是1961年的估计,但与如今的最新理论给出的结论相差无几。如今我们知道随着星系变老,恒星形成速率会变慢;另外还有一类无法孕育生命的红矮星 ,需要从总数中剔除掉。但总体而言,每年形成的类太阳恒星还在5-10颗左右。另外,人类已经发现了超过1000颗系外行星,在极地冰川、海底热泉等都发现了极具适应力的生物。这意味着恒星拥有的行星数量可能更多,宜居带也比我们想象的范围更大一些。
然而在确定最后四项因数时,科学家们变得很不确定。这些值没有任何理论或实验对比,几乎完全靠假设与猜想。
首先是宜居行星产生生命的可能性f_l。如今我们知道,与生物形成有关的分子如氨基酸、醛类等在星际物质中并不罕见,但我们并不知道它们重演地球历史的可能性有多少。在没有参考的情况下,绿岸会议给出了10%的值。
其次是代表进化出智慧生命的可能性f_i与智慧生命使用无线电通讯的可能性f_c。有人认为地球上仅有人类一种智慧生物,所以智慧产生的概率只有数十亿分之一。但化石表明,不管是鸟类还是鲸鱼,各种动物的大脑在进化中都有越来越大的趋势;因此这个值很可能接近100%。另外德雷克认为,作为现代科学的入门技术,无线电通讯几乎是最简单的科技,因此f_c也应该接近100%。
辩论最激烈的是智慧文明的预期寿命L。物理学家莫里森曾经参与过美国曼哈顿计划,目睹过原子弹试爆,记忆中蘑菇云冲天而起的场景依旧让他不寒而栗。他悲观地认为掌握高科技的智慧文明将玩火自焚,在几十年内被大规模杀伤性武器自我摧毁。
萨根坚决不同意。他认为随着武器的发展,人类也将掌握先进的民用技术,从而实现社会的繁荣稳定。届时星际旅行将成为现实,人们或许会在一个又一个行星间移民,让文明的火种永远延续下去。因此,L的值至少应为数十亿年,与行星地质演化的时标相似。
德雷克中和了这两种看法,将L的值定为一万年。根据他的计算,银河系中有上千个能与我们通讯的外星文明。我们只需监测一千万颗恒星,便能找到外星人的信号——尽管这也要花费天文学家们几十年,甚至几世纪。
四、长鲸哀歌
在绿岸会议结束几个月后,李雷在《科学(Science)》杂志上发表了关于海豚沟通的开创性论文。他表示自己已经破译了一些简单的词汇,例如“苦恼”、“注意力”和“刺激性”,距离最终完全揭开海豚的秘密只是时间问题。
卡尔·萨根也常常访问李雷的实验室。在那里他遇到了一只名为埃尔瓦(Elvar)的海豚,据李雷说能够表达几十个英文单词。它曾经用英语向实验助手玛格丽特·豪伊(Margaret Howe)问好,吐着泡泡发出“M”这个音。萨根疑惑地写道:“据我所知,还没有一个人学会过海豚语单词。或许这可以帮助我们正确认识两个种族的智力差距。”
然而李雷似乎走火入魔了。他将实验室改造得完全防水,要求助手每周六天、每天24小时与一只名为彼得(Peter)的海豚住在一起。他为海豚注射LSD(一种强烈致幻剂),从而让海豚滔滔不绝地说话。他写了19本书,讲述自己与海豚这一“高度智慧体”的交流。朋友说他“从一位穿白大褂的科学家变成了醉醺醺的嬉皮士”。
海豚社的成员们兴奋得太早了。“现在回想起来,”德雷克写道,“我现在认为李雷的工作科学性很差。他可能是从无数小时的录音中挑选,找出一点听起来像人类语言的片段。”莫里森也表示:“那时因为李雷告诉我们有关和海豚沟通的事,我们都很有热情。没过几年,项目结束了,李雷的研究也被发现没那么可靠。”
随着经费大幅削减,研究所的工作人员开始离职,连主任都走了。李雷不得不将海豚们运到迈阿密的一个小实验室——水箱狭小,几乎照不进阳光。他开始用音乐和心灵感应与海豚沟通。
几周后,助手玛格丽特接到了李雷的电话:海豚彼得拒绝呼吸,溺水自杀了。
尽管李雷后来可能陷入了伪科学的漩涡中,但他的确为SETI提供了有价值的信息:“我们得出一个总体上的结论……要理解任何一种语言,你必须倾听两个人之间的对话。你必须坐在他们中间,听到问句与答复。你不能只听对话的一方,你不能单纯聆听。”
关于海豚的研究也没有终止。哈佛大学的语言学家乔治·齐普夫(Jorge Zipf)发现,人类语言具有某种显著特征:最常用的词的使用频率是第二常用词的两倍,是第三常用词的三倍,是第四常用词的四倍……依此类推,将频率关系绘制在图标上,会形成一条明显的直线。1999年,海洋世界基金会的研究人员发表了一篇论文,认为在海豚的哨声中,不同的音节的频率也会形成直线,规律和人类语言非常接近。
即便不代表高超的智慧,海豚语言仍然有很大的研究价值。关于海豚语言的信息理论分析,可以充当“智能过滤器”,帮助地外文明搜索项目的研究人员确定太空信号的语言特征。人们可以借此分离人工信号与自然信号,消除大量误报。
虽然给予了海豚社名字的人已经退居幕后,但海豚社的传奇却永久流传。在参与海豚社之后,这些科学家转移到在其它地方,继续进行不同形式的地外文明研究工作,直接或间接推动了20世纪最令人震惊的天文学发现。
参考文献
[1] Seth Shostak. Drake's Brave Guess. Discover, 2006.
[2] Daniel Oberhaus. How Dolphins On Lsd Shaped The Search For Extraterrestrial Intelligence. Supercluster.
[3] Dr. Gregg. Are Dolphins Really Smart? The Mammal Behind the Myth. Oxford University Press.
[4] SETI. Early SETI: Project Ozma, Arecibo Message.
www.seti.org/seti-institute/project/details/early-seti-project-ozma-arecibo-message
[5] Lee Billings. The Alien-Life Summit. Skate, 2013.
[6] Giuseppe Cocconi, Philip Morrison. Searching For Interstellar Communications. Nature, 1959.
[7] Frank Drake. A Brief History of SETI. ASP Conference Series, Vol. 47, 1993.