@ 2017.02.19 , 21:00

丘吉尔论地外生命

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1939年丘吉尔在办公桌前。作为一个高产作家,他的论述涉及科学的多个话题,如进化论和核聚变。

温斯顿·丘吉尔是大名鼎鼎的战时领导人、二十世纪最有影响力政治家之一、一位睿智的历史学家和一名雄辩家。同时,对科学技术他也充满热情。他在1940年代早期聘请了Frederick Lindemann,成为第一位聘用科学顾问的首相。他在英国营造的科学友好的环境,促成了战后科技蓬勃发展。

尽管早已熟知这些,去年我还是有了惊喜的发现。当时我在拜访美国密苏里州富尔顿市国立丘吉尔纪念馆,主任Timothy Riley交给我一份丘吉尔的打印稿。在这篇11页的文章《我们在宇宙中是孤独的吗?》中,他富有远见地思索了地外生命探索的问题。

丘吉尔于1939年——当时欧洲正处于战争边缘——写了初稿,可能是写给伦敦周日报纸《世界新闻》。1950年代后期,在出版商Emery Reves位于法国南部的别墅里,他对文章稍做了修改。举例来说,他把标题从“我们在太空中是孤独的吗?”改成了“我们在宇宙中是孤独的吗?”。出版商的妻子Wendy Reves,于1980年代将原稿交给了美国国立丘吉尔纪念馆。

2016年5月走马上任的Riley重新发掘出了这份稿件。据Riley所知,该文章一直为Reves的私人收藏,从未被正式出版或审查。想象一下,作为第一个检视它的学者我有多激动。

以下我梳理了丘吉尔的思路。在今天这个政治家们不懂科学的年代,回忆这样一位深深执着于科学的领导人真的令人动容。

丘吉尔的论述反映出许多现代宇宙生物学的观点。大体上说,他在“哥白尼原则”的框架上提出了自己的想法:宇宙如此之大,几乎无法相信地球上的人类是独一无二的。他首先定义了生命的最重要特征:□□和繁殖的能力。他指出某些病毒可以结晶化而难以归类,所以决定专注讨论“相对高级生命”,也即多细胞生物。

他的第一个论点是“我们已知类型的所有生命都需要水”。丘吉尔指出,身体和细胞大部分由水组成。其他液体无法排除,但“就我们现有知识看来,任何液体都不足以与之相提并论”。液态水的存在仍然引导着我们目前对地外生命的探索,包括火星、土星和木星的卫星以及太阳系外行星。水对地球生命产生必不可少,在宇宙中也普遍存在。这种神奇的万能溶剂能够运输各种化学成分如硅酸盐等进出细胞。

接着丘吉尔定义了如今的“宜居带”概念:恒星附近温度适宜,使得液态水能存在于岩石行星表面的一片狭窄区域。他写道,生命只能存活于“介于冰点和沸点之间温度”的区域。他解释了地球与太阳的距离使其温度保持稳定。丘吉尔还考虑了行星维持大气的能力,并解释道:越热的气体,其中的分子运动越快,越容易逃逸。因此必须有更强的重力将气体长时间约束在行星表面。

综合以上因素,他得出结论:火星和金星是太阳系中除地球外仅有的能栖居生命的地方。他排除了更远的行星(太冷)、水星(正面太热背面太冷)、月球和小行星(重力太弱不足以维持大气)。

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火星表面照片

丘吉尔写这篇文章是在著名科幻先驱威尔斯的广播剧引起轰动之后不久。威尔斯1898年创作的小说《世界大战》,于1938年被美国改编为广播剧,在媒体中掀起了一股火星热潮。从十九世纪末起,红色行星上存在生命的各路猜想络绎不绝。1877年,意大利天文学家夏帕雷利宣称看到了火星表面的“线条”,被认为是外星人建造的运河。后来被证明是光学幻觉,但火星人的观念从此根深蒂固。

然后丘吉尔评估了其他恒星拥有行星的可能性。他论述道:“太阳只是银河系中的恒星之一,而银河系包含数十亿恒星。”丘吉尔假定,行星形成于一颗恒星被另一颗路过的恒星撕扯下来的气体。这一模型由天文学家James Jeans于1917年提出,后来被淘汰了。但丘吉尔当时接纳了该模型,并猜想因为此类恒星接触很少见,所以“我们的太阳也许真的是个例外,没准是独一无二”。

不过丘吉尔毕竟是丘吉尔。他带着科学家良好的质疑精神写道:“但是,这种猜测基于行星是如此形成的假设。那个假设可能是错的。我们知道存在数百万个双星,既然它们能够形成,凭什么就不能产生行星系统呢?”

事实上,今天的行星形成理论与Jeans的理论已是截然不同。丘吉尔写道:“我可不会夜郎自大地认为太阳是唯一拥有行星家族的恒星。”

他的结论是:太阳系外行星的一大部分“大小合适,足以维持表面的水和某种大气”,其中一些“处在距恒星合适的位置,能保持一个适宜的温度”。

丘吉尔写下这个结论后数十年,也即1990年代才开始陆续发现数千颗太阳系外行星,而直到1961年才由天文学家Frank Drake提出估计高级文明数量的德雷克公式。开普勒太空望远镜的观测数据表明,银河中可能有超过十亿颗地球大小的行星处在等于或小于太阳大小的恒星的宜居带内。

鉴于研究的尺度极其广大,丘吉尔总结道:我们可能永远无法知晓其他行星是否存在动植物。

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我注定流芳百世,因为历史由我书写。——温斯顿·丘吉尔

丘吉尔看到了探索太阳系的广阔前景。“有朝一日,也许就在不久的将来,我们可以到达月球,甚至金星或火星,”他写道。相对地,他认为星际旅行和交流实际上非常困难。他指出光至少需要约五年才能到达最近的恒星,而最近的大型螺旋星系仙女座比这个距离还要远上几十万倍。

文章结尾他热切地写道:“宇宙中有数十万星云,每个都包含数十亿个太阳,极有可能存在巨大数量的拥有适宜生命生存环境的行星。”丘吉尔在此展现了他对天文学家埃德温·哈勃的发现十分了解。哈勃于1920年代末和1930年代初发现银河系外存在许多星系(据新近估计约2万亿个)。

最后丘吉尔以富有时代气息的悲怆笔法写道:“至少,我不是那么陶醉于我们人类所创造的文明辉煌中。我不认为这里是宇宙中唯一包含能思考的生命的地方,也不认为我们会是浩瀚时空中精神和物质的最高形式。”

丘吉尔是一位科学爱好者和拥趸,同时也思索着科学在人类价值情境下的重大问题。他正可谓是当代政治家们对待科学的典范。

本文译自 Nature,由译者 卤鸡爪子 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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