從「地球2.0」看地球

美國太空總署(NASA)公布發現「地球2.0」的消息,旋即掀起有關外星生命的熱議。今次發現的太陽系外行星名為「開普勒452B」(Kepler 452B),是目前為止發現12顆小區域適居帶系外行星中,最接近地球形態的行星。自2009年升空以來,「開普勒太空望遠鏡」(Kepler Space Telescope)發現了4,696顆可能的行星,其中1,030顆確定為「系外行星」。毫無疑問,不久之後「地球3.0」,「地球4.0」等的系外行星必定接踵而來。然而,在新發現的同時,卻再次帶出一個令人費解的奇特處境。以下會作簡單介紹。

一切由費米悖論開始

「費米悖論」(Fermi Paradox)由意大利科學家恩里科・費米(Enrico Fermi)在1950年提出。悖論指出,以宇宙的體積和年齡計算,外太空應該醞釀著數量可觀的高智慧文明;但事實是,人類暫時未有偵測到任何外星文明蹟象,這不禁令人會問:「他們到底在哪兒?」有人可能回答,宇宙浩瀚,外星文明未必有足夠時間和科技接觸人類。但簡單的計算可能透露另一個「事實」。

按科學家估算,銀河系太約有1000-4000億顆恆星,在可觀察的宇宙(observable universe)中亦存在著數量相等的星系(galaxy)。按美國國家科學院(PNAS)2013年的報告(1),22%的「類太陽恆星」(sun-like stars)擁有位處適居帶的「類地球行星」(earth-like planets)。進而言之,宇宙最少存在著一萬兆顆「類地球行星」,在銀河系中就有10億顆這樣的地球「近親」。假設當中只有0.001%的星球孕育出高度文明(2),在短短直徑10萬光年的銀河系裡應該有一萬個外星文明。即使普林斯頓大學研究員 David Spiegel 和 Edwin Turner 指出,孕育高智慧生物需要最少35億年時間,高度文明可能是罕見現象(3)。但以銀河系的年齡推斷,134億年應該有足夠時間演化出不少高度的外星文明,而人類就身處其中,「費米悖論」決不是空想。

「地球2.0」的四種情景

按初步資料推算,「地球2.0」已有60億年歷史,比地球的46億年還要多出14億年。雖然我們沒法推斷這顆行星上生命存在與否,但有四種可能性值得我們思考:

一,行星沒有足夠條件培育出生命。

二,因起步點較晚,或進化速度遲緩,未有發展出能夠接觸人類的生命體。

三,生命有能力主動接觸其他外星文明。

四,文明由於某些因素已經毁滅。

仔細觀察,我們發現上述的可能性可以串聯成一個文明發展的歷史圖。一般而言,我們的焦點鮮有放在第一和第四種情景。原因很簡單:人類無須在太陽系以外尋找生命發展的條件,基本科學已經能夠提供答案。而第四種情景必須在確定外星生命存在的情況下才有條件討論。因此,焦點自然放在「地球以外的行星有否生命?」或「我們如何接觸外星文明?」等問題上。然而,按照「費米悖論」,第三種情景難免是「薛定諤的貓」(Schrödinger’s Cat):外星文明可能基於某些原因不和人類接觸或不願意被觀察。因此,在到達高智慧生命的文明或技術奇異點之前,人類難以確定外星文明的存在。換個角度說,外星高度文明即使存在,對人類而言都是一個沒法確定的存在。如果論述成立,「費米悖論」的內在矛盾就有了具說服力的邏輯。

生命的過濾器

要解決「費米悖論」的矛盾,其中一個方法是通過對生命起源和進化的考察。在生命和文明演化的周期中,可能存在著多道難以逾越的鴻溝。這種鴻溝不是進化論中淘汰某種物種的力量,而是對抗生命和文明發展的重大障礙。例如由原核生物(prokaryotes)發展到真核生物(eukaryote),由低智生物發展到高智生物都未必有其自然的必然性。原核生物出現後18億年都沒法進化成真核生物可能是當中一例(4)。缺乏條件和運氣,原核或低智生物可能是宇宙的常態;人類只是通過眾多生命過濾器的幸運兒。這就是由喬治梅森大學經濟學教授 Robin Hanson 提出的「大過濾」(The Great Filter)理論。

「大過濾」理論為「費米悖論」提出了有力回應,指出文明演化未必容易。由零到首個生命,由基本生命體到高度文明,途中可能需要突破重重障礙。對人類而言,我們需要兩個事實來思考自身未來:一,究竟宇宙中生命是否常態?二,當中有多少發展出高度文明?以上問題的目的絕非單單滿足我們求知欲,而是讓我們更了解人類的未來處境。假如複雜生命體(而非高度文明)是常態,這代表「大過濾」未必在生命誕生初期形成;由複雜生命發展到高度文明的過程,「大過濾」將靜候淘汰文明生命。正如牛津大學哲學教授 Nick Bostrom 所言,除非高度文明是常態,發現生命未必是好事。在「費米悖論」的語境下,常態的生命和外星高度文明似乎暗示文明必需經過「大過濾」的洗禮,而結果通常是文明的徹底失敗。因此 Bostrom 教授得出的結論是,找不到外星生命是好事,「夜空的靜寂是無價的」(5)。

究竟我們是已經穿越過濾的成功者,抑或將會成為宇宙歷史的一隅,我們不得而知。資源短缺,環境破壞和人類競爭本性等,都可能是摧毀地球文明的導火線,下一波的「大過濾」。探索外太空的生命,除了是回答「人類是否孤獨於宇宙?」這一問題外,還回應了人類對未來的一種嚮往。假如有一天發現外星高度文明是一種常態,我們就更加明白,為未來人類創造可持續發展的台階,不但是一種可能,更是文明的責任。在尋找外太空生命的同時,我們必須記得最接近我們的生命就正正活在這片土地上。珍惜和保護這個藍色小星球上的生命,將會幫助人類發現生命的更多可能性。這亦是人類當下可以為未來一代踏出的重要一步。

1: Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars, http://www.pnas.org/content/110/48/19273.abstract

2: 意指「第三類文明」,詳細可參考 http://www.fromquarkstoquasars.com/the-kardashev-scale-type-i-ii-iii-iv-v-civilization/

3: Bayesian analysis of the astrobiological implications of life’s early emergence on Earth, http://arxiv.org/abs/1107.3835

4. A billion years of environmental stability and the emergence of eukaryotes: New data from northern Australia, http://geology.gsapubs.org/content/26/6/555.short

5. Where are they?, http://www.nickbostrom.com/extraterrestrial.pdf

力哲

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