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沒有一個像地球一樣的行星嗎？
從機率的觀點來看，僅我們居住的小小的銀河系，就有三千億個像太陽一樣的恆星。在這麼多的恆星當中，難道就沒有一個像地球一樣適合生物生存的行星嗎？即使地球形成的條件是偶然再偶然，這個可能性也不會絕對沒有。但我們對太陽系以外的新世界所知近於零。我們祇能以非常謙卑的心情，用我們僅知道的關於唯一的太陽系、唯一的地球的知識，來探討一下要形成像地球這樣的行星所需的主要條件。
首先，地球的形成發展須依賴一顆大的木星。木星一定要夠大、夠重，才能承當太陽系的保護神，把偶發的大小隕石吸過去，避免地球常常遭受毀滅性的打擊。據估計，如果沒有木星的存在，地球每十萬年就可能遭到一次致命的碰撞，造成生物全面絕種。目前的情況是每一億年才有一次毀滅性的碰撞，物種的進化就祇能在兩次撞擊間進行。人類和人類的文明很可能是上次撞擊後的偶發事件。如沒有木星保護，地球上生物演化的時間會不夠充分。上次修美克—利威彗星群(Shoemaker-Levy comets)撞擊木星事件就是木星發揮保護作用的例子。
地球要支持生命發展，一定要有大量的液態水。生物需要水進行化學作用、吸收養分等。液態水祇能在攝氏零度與一百度間存在，所以地球不能離太陽太近，否則水會汽化。當然，地球也不能離太陽太遠，因為水會結冰。地球的軌道還得是圓的，夏、冬二季溫差變化不大；又要有地殼游動及洋流來均勻整個地球的溫度，給生物一個穩定發展的環境。在大氣降溫時，光合作用降低，二氧化碳增加，以綠屋效應來調溫。同時，地球要有大量的氧氣來支持生命。太陽不能太重，否則燃燒太快，也不能太輕，否則熱度不夠。地球還需要一個很大的月亮來平衡自轉軸的變化，否則地球的南北極會快速位移，便會造成洪水和冰河期的短期交替，扼殺了生物生存演進的必要環境。
但我們的知識實在太貧瘠了，我們可以很肯定地說，新世界的形成一定有很多其他模式。每次我們仰望夜空，神奇而深奧的天書就不停地提醒人類的無知、愚昧、坐井觀天。人類唯一可貴的情操就是勇往直前，鍥而不捨，不停追尋天外的生命世界，直到海枯石爛。
要偵測到外太空行星系的存在，有一些基本技術上的困難。最簡單的形容，就像在幾萬公里外，想看清楚在一百萬千瓦探照燈旁飛行的一只小甲蟲。
在九○年代以前，雖然天文物理學家認為這是一個難度極高的科研領域，無法直接攻關，但從七○年代起，已熱烈地展開對脈衝星(Pulsar)的探測。脈衝星的發現曾給人類帶來無窮的幻想，因為它發出高度有規律的信號，使我們認為是外太空文明世界傳來的訊息。經長期觀測後發現，脈衝星原來是中子星，一湯勺的脈衝星物質比地球的一座山都重。如果我們的太陽變成脈衝星，則祇有一個城市的大小。因為小而重，所以自轉速度特別快。脈衝星發出的光柱像宇宙中高速旋轉的燈塔，自轉頻率可高達每秒鐘一百餘次，這個頻率非常穩定，通常我們可以很精確地測量到小數點以後的十餘位數字。但有這麼一個脈衝星叫B1257+12，距地球大約一千五百光年，它的自轉頻率在小數點最後幾位數字上發生有規律的變化，這不尋常的小變化引起天文物理學家的持久爭論。在一九九二年，天文學家終於同意這微小而有規律的變化是因為有三顆繞著這個脈衝星公轉的行星的重力場作用結果，於是宣佈發現第一個太陽系外的行星系。我們可以說，行星探測技術的發展，是通過對脈衝星長期觀測而逐漸成熟，但這個發現並沒有給人類帶來激情，因為以脈衝星為恆星的行星系，自然環境惡劣，適合生物生存的可能性幾乎為零。
三年以後，兩位瑞士天文學家宣佈在天馬星座(Pegasus)中發現了另一個行星系，距地球約六十光年。他們用可見光譜的都卜勒效應計算出這顆行星的質量以及與它的太陽的距離。都卜勒效應是我們日常生活中很熟悉的物理現象：向你開來的火車汽笛聲尖，頻率高；背向而馳的火車汽笛聲低，頻率低。在觀測中，我們祇能看到恆星的光，但隱藏的行星如果質量夠大，在公轉的過程中，重力場會造成該恆星在地球這個方向上加速或減速，產生光譜頻率有規律地忽高忽低的變化。在天馬星座中的這顆行星的質量是太陽系木星的十分之六，算是相當重了，但這顆行星位置緊貼著它的恆星。
以我們對行星系形成的瞭解，這樣的位置是很難解釋的。通常離恆星近的行星應是岩石性結構的，並且質量小，氣層薄；而遠離恆星的行星有足夠的時間收集大量的氫、氦、甲烷等氣體，形成厚厚的大氣層，變成質量很大的行星。但這個過程也不能太長，太長則接近恆星的岩石性結構的行星沒有足夠的外部平衡的引力，會被恆星吸走。我們用電腦來模擬太陽系形成程序，每次的結果都與我們的太陽系相似，但我們發現的前兩個行星系都與我們的太陽系的模式不同。這本天書，我們目前是看不懂，但可以肯定的是，宇宙的規律絕對不需要符合人類的解釋。
緊接著在一九九六年初的幾個月內，我們又發現了三個行星系，距離地球約在四十到七十光年不等。一個在處女星座，一個在大熊星座，一個在巨蟹星座。這三個行星系基本上擁有與我們類似的太陽，其中兩個與天馬星座的行星類似，大而重的行星緊靠著他們的恆星。但大熊星座的行星其質量為我們木星的三倍半，距離恆星也較遠，給一些像地球岩石結構的行星讓出了生存的空間，是值得繼續追蹤研究的行星系。
雖然科學界到目前接受了這些強有力的數據，間接肯定了這些行星的存在，但我們並沒有直接看到如前面所講的那些探照燈邊的小甲蟲，我們一定要達到眼見為實的目標。另外，直接觀測這些行星，從豐富的光譜資料，我們可以分析大氣及其他行星物質的成分，取得溫度、氣流等寶貴的數據， 做初步的篩選，先決定最有希望的新世界，再深入追蹤研究。
據估計，要直接看見小甲蟲，我們需要在太空建立一個長度達幾十公尺的望遠鏡。「哈伯」的直徑為二點四公尺，所以「下一代太空望遠鏡」要比「哈伯」長十幾倍，鏡片可以用很多小鏡片組合在一條幾十公尺的線上。這肯定要比「哈伯」目前二十一億美金的造價要貴。航太總署已開始這個稱為「起源」(Origin)計劃的初步工作。另外，繼續改良從地面探測的精確度，如利用雷射從大氣層中反射回來的數據，做大氣亂流、溫度等地面望遠鏡的校正工作，把大氣對數據的干擾減到最低，並利用高空氣球望遠鏡、飛機上的望遠鏡等，在上天之前，在地面上，把現代最先進的科技發揮到極限。
因為「哈伯」收集到的數據，使我們對十幾億、甚至一百億光年以外的宇宙開始有進一步的瞭解。愛因斯坦預測：在深邃的宇宙中，有巨大的重力場透鏡(gravitational lens)效應；並且預測人類的文明永遠看不見這個以整個宇宙為實驗室的物理現象。愛因斯坦的預測一對一錯。對的是重力場透鏡效應的確存在，錯的是因為「哈伯」已有能力把整個宇宙收進人類的視野，清楚地看到了重力場透鏡的成像：一百億光年外的星雲經過在五十億光年距離的重力場透鏡聚光，在哈伯望遠鏡的焦點上成像。在未來幾十年內，通過「哈伯」計劃的望遠鏡，我們對新世界探測的領域將衝出銀河系，邁向整個宇宙，尋找更多古老的新世界。
和哥倫布不同的是，因為時空的距離，人類恐怕很難在太陽系以外的新世界登陸。如果我們真找到了新世界的文明，可以通過馬克斯威爾的電磁波，以光速向新世界進發，向我們的新伴侶說聲哈囉。我們的太空船也可以帶著人類的禮品，經過上萬年的飛行，向新世界的朋友致上我們的傾慕之情。直到有那麼一天，人類對生命科學能徹底掌握了，我們才有那麼一點點希望，去登門拜訪新世界的朋友。
哥白尼和牛頓幫人類看懂了天書的第一節，馬克斯威爾和愛因斯坦把我們帶進了四度空間。人類好幾次認為自己已掌握了整個宇宙的奧秘，並在二○年代幾乎宣佈科學時代的結束。二十世紀人類科技突飛猛進，但九○年代的人類卻顯得知道得越來越少！我們對新世界的追求與渴望祇會與日俱增。以目前行星系發現的速度來看，不久的將來，我們就可以很嚴肅地提出宇宙間是否有其他文明世界的問題。雖然目前人類很可能發現了三十六億年前火星含細菌生命的化石，但以我們目前有限的知識，我們仍然認為高等智慧生物存在與演進的必要條件是液態水和氣態氧。有這兩種物質的存在，會使這類行星在太空中散發著藍色的幽光，像鑲在宇宙天幕上的藍寶石。雖然有極大可能性，水和氧並不一定能帶來像人一樣的生物，但人類一定會鍥而不捨去追求那個藍色星球的夢！
第十八章：外太空有生命存在嗎？
假如有人問：什麼是航太總署最秘密的願望，我會毫不猶豫地回答：為人類找到第一個外太空生命！
署長哥登所做的眾多事情裡，他把尋找外太空生命當作他領導航太總署最重要的使命。他邀請許多著名學者到總部做一系列生命科學講座。每堂課，他都坐在第一排，聚精會神地聽，並常提問題。我是學實驗物理出身，但對生命科學興趣濃厚，在聽眾席裡，如醉如癡地吸收這方面的知識。
生命的起源
什麼是生命？一般接受的定義是生命有複製和進化的能力。星星之火，可以燎原。火雖然具備了複製的條件，但卻無法進化成氧化鐵或鳳凰鳥，所以火不是生命。
目前，外太空生命看不見，摸不到，我們祇能用四十五億年的「地球經驗」去揣摩、臆測。要對它的存在做出有科學依據的估量，我們得從有生命存在的地球案例開天闢地說起。
太陽系在四十五億年前開始形成。混沌初開之時，地球的原始大氣可能是以氫為主的甲烷和阿摩尼亞，也可能是二氧化碳、水蒸汽、一氧化碳、氮及少量的氫氣等。在太陽強烈紫外線的照射下，加上大氣中的閃電，使氫和碳、氮等元素形成了各種簡單的胺基酸。我們雖然無法得知當時大氣的精確成分，但在近代的實驗室中，毫無疑問地能在類似的情況下製造出這些胺基酸。從天文觀測的光譜中，也證實了胺基酸在星塵中存在。墜落在地球的隕石中，也常含有數十種以上的胺基酸。所以，我們可以很有信心地說：胺基酸在宇宙中是很容易形成的化學分子。但胺基酸如何發展成後來生命的基石，則是模糊不清的事情。
地球上發現最古老的岩石，距今四十億年，最古老的無核單細胞生命化石則在三十五億年前存在。到目前為止，任何比四十億年更老的化石已無法尋得。據現代理論的理解，地球形成後幾億年的岩層，早已因大陸浮游，被吞噬到地心，化石紀錄已永遠消失，難以找尋，使我們無法追蹤無生命的胺基酸演進到有生命無核單細胞的過程。地質學家一度認為月球可能是在這個期間由地球崩離出去的，人類登月的主要任務之一就是尋找這個年代的化石。目前的數據顯示，地球可能是與一個火星大小的隕石碰撞，產生月球。月球雖然無法為我們提供生命起源直接的證據，但對地球產生潮汐，和穩定地球自轉軸，為地球製造出生命發展的環境，貢獻是巨大的。
這五億年的斷層年代，是我們瞭解生命起源的關鍵。毫無疑問的，在這段時間裡，無生命的胺基酸演變成了有生命的無核單細胞。這好比一條數千公里的鐵道，有一段被濃霧籠罩了，從濃霧一邊開進去時是一輛空車，從濃霧另一頭出來時，卻載滿了乘客，我們可以肯定乘客是在濃霧中上車的。
生命的進化由簡單到複雜。如何使兩個原始的胺基酸分子連合在一起，應該是生命起源最重要的一個環節。在地球原始的湖泊海洋中，一定含有大量的胺基酸分子。以海洋為例，月球引起潮汐的起落，漲潮時，海水湧向岸邊的泥沼；退潮時，留下含胺基酸的小水灘。這一小灘水經日曬風吹，胺基酸在水中的濃度增加，甚至水被曬乾，使兩個胺基酸分子在泥巴表面接觸，在理想的條件下，這兩個胺基酸的分子就結合在一起了。由此開始，胺基酸分子進行了無數的排列組合，結構逐漸複雜，形成蛋白分子。有些蛋白分子偶然組成了粗糙的雙螺旋結構，類似近代的遺傳分子去氧核醣核酸(DNA)。這些原始的碳水化合物在適當濃度下，可能形成液滴。假如液滴中，有適當的多元體分子(Polymer，例如脂肪酸等)，很可能在液滴表面形成一層薄膜，原始的細胞膜誕生了。細胞膜給複雜的蛋白質提供了可靠的化學反應環境，大幅增強這種模式的複製功能在自然選擇壓力下的競爭能力。經過幾億年的自然選擇淘汰，地球發展出無核單細胞生命。其種類可能很多，藍綠菌因有化石留下，而廣為人知。
在無氧的大氣中，原始的無核單細胞生物使用大量的太陽能，有效利用氫與碳、氮、氧的還原化學，發展出儲存太陽能量的光合作用。熱學第二定律要求整個宇宙在宏觀上不停地由高秩序走向低秩序，而生命的形成正與此背道而馳。生命是高度規律的個體，在有限的局部反而提高了秩序。要達到這個目的，就需要消耗能量。宇宙間最可靠的能量來源是太陽。光合作用使地球生命與太陽掛上鉤，祇要太陽穩定燃燒，生命就可以持久地生存演進，由簡單到複雜。這項偉大的躍進，使一個小小的綠色光合作用細胞內蘊藏了宇宙無限的玄機。從此，地球群體的生命與星宇同壽。
地球的所有生命是宇宙孤本
大量綠色的單細胞通過近十億年的光合作用，釋放出大量的氧氣，我們現在生存的大氣層在二十五億年前開始形成了。在大氣中，氧氣逐漸增加時，有些細胞開始利用氧氣來製造生命所需能量，成為加氧細胞，為未來動物生命的發展打下基礎。
有核細胞在十六億年前出現。目前理論認為其形成原因可能是基於無核細胞共生的需求。現代有核細胞內的粒腺體和葉綠體的形成，可資參考。我們認為其形成原因可能是加氧和光合作用兩種細胞先後被一個大的無核細胞吞噬，退化後形成了粒腺體和葉綠體，遺留下自身和主細胞兩層薄膜痕跡。粒腺體和葉綠體供應主細胞能量，主細胞則負責向粒腺體和葉綠體提供其他生命所需功能。現代有核細胞內的粒腺體和葉綠體都是被兩層薄膜包住，是一個符合吞噬後拓樸幾何的安排。細胞核也可能是在類似的情況下形成的，其核壁也是雙層薄膜。有核細胞所含基因數比無核細胞多出十至千倍，對繼續朝更複雜生命結構演進，助益匪淺。另外，有核細胞又可進行有性繁殖，汲取雙親雙套內涵豐富的基因，增加演化的速度。
軟體動物在七億年前出現。五億四千萬年前，硬殼雙眼三頁甲蟲出現，打開了寒武紀元，生命開始以爆炸性的速度朝前發展。利用氧化化學，與植物形成一個宏觀的微弱共生狀態。我們用「微弱」來形容這種共生狀態，是因為綠色生命基本上並不依賴動物排出的二氧化碳生存，所以有人認為動物是地球不折不扣的「寄生蟲」，但這是一個自然選擇的結果。在這個基礎上，經過七億年的進化，發展出高級的哺乳動物，也有了有意識智慧的人類。
地球原始的大氣可能是在太陽系形成的末期，由大量撞擊地球的隕石帶來的。隕石含有各種揮發性氣體，如氫、碳、氮、氧等，但游離的氫原子很少，一般以水氣和胺基酸等分子狀態存在。這些分子經過紫外線的分解，產生了游離的氫原子，因地球的重力場不夠強，這些氫原子逐漸逃離了大氣層，祇留下了較重的自由氣體，如氧等。這些微量的氧，在紫外線照射下，在大氣外圍形成一層極薄的臭氧，對後來發展出來的生命，提供重要的保護作用；而繼續被日光分解出來的氧，則與許多其他物質形成氧化物，也把一氧化碳變成了二氧化碳。綠色菌類出現後，開始對地球大量持續加氧，飽和了所有氧化物的需求後，自由氧氣才開始在大氣中出現。所以氧氣是綠色生命存在的鐵證！
現今大氣中的氮氣是由岩石中釋放出來的。閃電可使氮與氧結合成一氧化氮，經雨水(酸雨)帶回地面，再經土壤中的去氮細菌分解還原後，送回大氣，維持氮在大氣中的固定含量，這也是生命的賜與。所以大氣中，氧氣的存在和氧與氮比例的固定，是地球上眾多微生物努力的成果。唯一與生命無關的主要大氣氣體是氬，佔百分之○點九，由地殼中放射性鉀而來。
複雜的胺基酸分子有左手(Levo-alanine, L)及右手(Dextro-alanine, D)兩大類結構。在自然界或實驗室中合成的胺基酸，其結構左右各半。生命祇選擇左手胺基酸。更有甚者，在無數的胺基酸分子中，生命祇選擇了二十種做為生命的建材，並僅用五種特殊的核甘酸形成的密碼子(T, A, G, C, U)來傳遞生存繁殖所需的遺傳基因資料。
去氧核醣核酸(DNA)祇用四個密碼子(T, A, G, C)，核醣核酸(RNA)使用其中三個，另外再加一個代替T功用的密碼子U。所有地球生命所需的蛋白質皆由DNA指令RNA用其中三個密碼子生產。四個密碼子取三個排列，共有4x4x4=64種可能，但其中四十四種排列與基礎的二十種功用相同。這可能是在自然選擇的壓力下，生命為這二十個重要的多元體胺基酸買下了多重保險，以保證遺傳基因訊息傳遞無誤以及生產比例適合生命所需的各類蛋白質。
地球的生命需要以水來進行化學反應、運輸養分、排洩廢物。水在宇宙間存量豐富，表面張力極大，容易形成水滴，把生命所需養分集中、溶解、消化，是碳化學物質絕佳的溶劑，其比熱和汽化熱的數值高，在外界溫度變化時，可有效維持生命個體於恆溫狀態，給生命一個穩定發展的環境。在冰點下，水體積膨脹，在水面上形成有效的絕緣體，避免湖泊海洋完全凍結，給生命創造出額外的溫度生存空間。
地球的生命以化學性能優越的碳為基礎。碳是宇宙含量極豐的元素。碳為四價，可與四個氫原子及其他多種元素結合。以碳為核心組成的複雜有機分子，可攜帶大量遺傳基因和生命蛋白質複製的資料，其組成分子的化學鍵堅強，可承受自然環境中來自重力場溫度和電磁波等加諸於身的負荷。蛋白質在水中易溶，能重新組合，隨時供應生命的需求。
我們放眼望去，地球生命種類繁雜，從過濾性病毒、細菌、苔菌、植物、蚯蚓，到脊椎動物，有數百萬之多。但在強大自然選擇無情嚴格的篩選下，大自然祇允許二十加五個特定的胺基酸過關。同時大自然也祇肯採用表現超群的雙螺旋DNA和RNA結構，做為生命複製及進化的機器。地球所有的生命皆是由同一藍圖複製而成，應是一個道道地地的宇宙孤本！
如果我們將整個地球的壽命當成一年：一月一日地球誕生；三月二十二日，藍綠色細菌開始進行光合作用；六月十一日到六月二十二日，現代有氧大氣層形成；十一月四日，多細胞動物出現；十一月十七日，硬殼雙眼三頁甲蟲出現，打開了寒武紀元；十二月十三日至十二月二十六日恐龍活動期；人類出現在十二月三十一日除夕晚上六點零九分，在短短的幾小時內，從樹上走向草原，選擇了用工具來進化大腦的道路，在十一點五十九分五十九點九秒後，掌握了電磁波科技，發展出有能力與外太空通訊的文明。
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生命演化應是一個平庸事件
談外太空生命存在的可能性之前，讓我們假設：地球生命的起源和演化，從整個宇宙的觀點來看，應該是一個平庸事件。(註：有一派理論認為此非平庸事件，推理下去，祇有地球有生命，這篇文章應在此結束。)在二十世紀裡，我們已收集了足夠的證據，使我們相信胺基酸分子在宇宙中是非常普遍的。胺基酸分子在朝生命發展的過程中，每個步驟都遵守嚴格的物理和化學的定律。這些定律，據我們所知，在宇宙間是通用的。所以，祇要給予足夠時間，類似地球生命發展的程序，在宇宙別的角落也應該發生。以地球為例，這時間是四十五億年，別的地方或長或短，合理推測應在三十到六十億年間。
生命首先需要太陽。我們的銀河系，有三千億個恆星。符合生命發展的恆星，一定要已經穩定燃燒三十億年以上，有三分之一，約一千億個恆星可滿足這個條件。在整個宇宙中，可能比這個數目又要多出一千億倍。
按照目前的理解，大部分恆星都可能擁有行星系。行星與恆星的距離要保證水或其他生命賴以進行化學反應的物質在液體狀態；行星繞恆星的軌道要圓的，使冬夏兩季溫差變化不大；要夠重，以吸住生命所需的大氣層；在恆星外圍的軌道上，還要有一顆巨大的行星，把偶發撞向行星的大隕石吸過去，給它一個較長時期穩定進化的環境等。
在分析地球生命的化學成分時， 我們發現生命最重要的四項元素為氫、氧、碳、氮，除了氧外，與地球其他三個重要組成元素鐵、矽、鎂諸有差異，反而與太陽隋性氣體外的領先元素符合，但生命的痕量元素如鈉、鎂、鉀等卻與海水相同。這些數據很可能告訢我們太陽供應了最原始的生命素材，而生命的起源和進化則在地球。別的星球也可能這樣開始，然後順應星球自然選擇的力量，發展出獨特版本的生命。
與碳化學性質大部分相同的元素是矽。外太空的生命能以矽為基礎嗎？ 這是個耐人尋味的問題。宇宙中含矽量也豐，與碳相比，其化學鍵較弱，長大的有機分子容易斷裂，但其與氧的結合力又特別強大，祇能在高溫(攝氏兩千度)形成氣體。宇宙間絕大部分的矽是以二氧化矽(沙)的狀態存在，不溶於水，除了氟酸外，幾乎無法將其還原，重新組合使用，遠遠不如二氧化碳靈活輕巧。所以我們認為，外太空的生命，還是應以碳為基礎。
我們認為，有液態水源之地，自然選擇水作為生命工作液體的可能性極大。在無水的情況下，外太空生命能用別的液體維持生命嗎？ 阿摩尼亞和酒精可以考慮。做為生命工作液體，其大部分性質不及水，但其結凍時，體積縮小，細胞不會脹裂，可允許生命在極低溫冬眠狀態下長期存活，給大自然增加了一個獨特的選擇。但大自然會做這種選擇嗎？
以碳為主的外太空生命，在發展進化的過程，肯定會形成含氧豐富的大氣。所以氧氣是綠色生命存在的鐵證！目前火星祇有氧化矽和二氧化碳，即使以前有過綠色生命，產生過大量的氧氣，但這種生命肯定絕跡已久，氧氣已為其他物質吸收殆盡，是生命的絕境，與地球活躍的生命環境形成強烈的對比。如果我們從光譜分析中，發現一顆含氧大氣的行星，又有大量的水成分，則有生命存在的可能性極高。這類星球像地球一樣，遠遠望去，呈淡藍色。在二十一世紀裡，藍色星球是人類追尋的目標。
地球生命以三個密碼子來傳遞遺傳基因。RNA常常用上百個三密碼子組來完成細胞對蛋白質的要求。理論上來講，地球生命用這些數目龐大的密碼系列，可以生產20的100次方以上不同的蛋白質，這個數目比銀河系所有的原子總數還多，但地球的生命僅選擇了約十萬種蛋白質。
生命能夠祇使用一個密碼子組成的遺傳基因嗎？ 用一個密碼子祇能組成四種生命胺基酸，這種生命的蛋白質種類貧瘠，恐不夠用。用兩個密碼子呢？共有4X4=16種組合可能性。其中除了一個用為句號外，其他十五個足可滿足攜帶生命訊息量的要求，我們無法排除使用這種結構的外太空生命。
地球的生命起源於海洋，經過了三十多億年，才爬上陸地。在空氣中，自然生存環境與海洋不同，給予肢體結構朝複雜精細方向發展新的契機，使人類能夠直立行走，用手使用工具，發展出電磁波的文明。我們認為一個海洋和陸地並存的星球，比較容易發展出有意識智慧的生命，但我們能排除一個完全以海洋為基地的外太空文明世界嗎？
在第五章「向愛因斯坦挑戰」一文中，提到宇宙是以四種力量組成：重力、電磁力和強、弱核子力。
地球生命以電磁力為主，電磁力比重力強很多，比核子力量則弱很多。宇宙間有以重力為主的生命嗎？以重力組成的生命，其體積必定是無比龐大，才能有足夠的重力場，將所有組成部分吸住。其組成部分間結合力微弱，演化所需時間，比以電磁力為主的生命要長上億萬倍，甚至在宇宙毀滅前(註：在九八年裡，哈伯望遠鏡的數據證實宇宙永遠膨脹，可能不會收縮再「大霹靂」)，尚無法起步。所以，這種生命存在的可能性近乎於零。以核子力量為主的生命，祇可能在中子星上存在，其體積必定非常微小，是電磁生命的十萬億分之一，其進化速度則可能比地球生命快上億萬倍，它的一秒鐘可能等於地球的上億年。即使外太空生命選擇了核子力，我們可能永遠探測不到他們的存在。
在浩瀚的宇宙中，充滿了胺基酸分子和其他生命所需素材，有很多恆星系，可提供生命起源進化的自然環境，生命仰賴的物理和化學定律，在宇宙中通用。
生命的起源和進化像一盤圍棋。自然環境是棋盤，胺基酸是棋子，物理化學定律是規則。從第一手棋開始，強大的自然選擇力量就主宰了以後每一步棋的走法。環環相扣，但變化萬千。一步棋些許變化，就會導至完全不同的後果。自古以來，從來沒有兩盤棋是一樣的。宇宙生命起源進化也可能如此。
航太總署深信：祇要給予足夠的時間，生命是宇宙間無法避免的現象。但其進化結果，就不是我們渺小的人類所敢妄加臆測的。
地球用了二十九億年漫長的時間，發展出第一個有核細胞。在地球存在的前三十八億年、佔地球歷史百分之八十四的時間裡，是肉眼看不見的單細胞生物統治世界。這艱難的準備工作完成後，大型複雜的動物才開始以高速度出現，其進化所花時間僅佔地球歷史百分之十六，而人類進化總共祇用到地球萬分之七的時間。如果在生命準備的過程中，遭遇些許困難，人類出現的時間就可能會延遲幾百萬，甚至上億年。反之，如果一切特別順利，人類也可能早幾千萬年出現。假如外太空有一個和地球自然環境完全相同的行星，他們生命發展的過程可能與地球雷同，但也可能早或晚些，他們的文明可能尚未出現，也可能在幾百萬年前，已經毀滅。我們和他們聯絡，得到回音的可能性有多大呢？下一章，讓我來談談這個迷人的問題。
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第十九章：他們在哪裡？
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航太總署本想在一九九三年開始撥款大力支持「尋找外太空文明」科研計劃(Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI)，但因遭到美國國會強烈反對而作罷。
以「平庸理論」推斷，生命的存在應是宇宙間無法避免的現象。但有意識的智慧生命呢？他們的存在也是宇宙生命必然的結果嗎？
可以肯定的是，外太空文明世界比外太空生命難找得太多了。但對狂熱追求外太空文明世界的科學家而言，有什麼比發現有意識的外太空智慧生命更重要呢？
為何外太空人沒來訪地球？
先下一個很狹隘的定義：我們認為祇有擁有電磁波科技文明的世界才夠資格稱為「太空文明世界」。這是一個不得已的定義，因為人類的確已擁有「文明」數千年之久，但從外太空看地球，祇有在近六、七十年，因電磁波外洩才能偵測到地球文明的活動。用這個標準，人類進入「太空文明世界」尚不足百年。在這期間，人類也晉升為「宇宙公民」。
但我們怎能料定外太空有文明世界的存在呢？在四○年代，費米(Fermi，因發現慢中子核子反應獲一九三八年諾貝爾獎)就提出了「他們在哪裡？」的問題。前章以地球為例，臆測人類出現的時間有可能或早或晚。外太空生命發展的過程也可能與地球相似，智慧型生命的出現也可能或早或晚。他們的文明可能尚未出現，也可能比地球早上幾百萬年。以地球近代科技發展的速度，幾百萬年以後，我們肯定能掌握星際旅行的技術，以此類推，外太空比我們早幾百萬年起步，而現尚存在的文明社會，也應達到這個境界，那他們為什麼還沒有訪問地球呢？合理的結論就是外太空文明世界不存在。如有，則顯然產生了矛盾。
要解決這個明顯的矛盾，我們還要再用地球文明發展過程為例。人類社會活動一向以實用為準則，量力而為。目前估計，即使我們使用效率為百分之百的物質反物質燃料推進系統，要送一個載人的太空船去訪問距我們最近的四光年外的星系，太空船的重量將達二億噸，而消耗的總能量可供全美國使用一百年。人類會為這項偉大的壯舉，降低世界的生活水平，放棄理性，豁出去幹嗎？我想沒有政治家肯這麼做的。
所以，外太空人沒來訪問地球，應該是一個可以解釋得通的現象。證據的不存在(外太空人沒來訪地球)並不能做為外太空文明不存在的證據。星際間浩瀚的距離可能把每個文明世界永遠隔離，祇能用無線電波互通款曲。
從理性來講，文明世界的存在第一需要一個穩定燃燒的恆星，供應可靠的能源。穩定燃燒的時間要夠長，給智慧型生命足夠進化的時間。以地球的經驗，是四十五億年，別的地方或長或短，應在三十億至六十億年間。在銀河系裡，約有一千億個恆星符合這個條件。
以目前行星發現的速度，我們有理由預測，絕大部分長期穩定燃燒的恆星都應擁有與我們類似的行星系。以太陽系為例，約有十個行星，但祇有一個岩石性結構的地球，適合生命的發展。再估計緊些，每四個類似地球的行星，祇有一個能支持生命，所以一千億個恆星共有一萬億個行星，但適合生命發展的四十取一，在銀河系裡，約有二百五十億個行星能支持生命發展。在這些行星中，有多少真的擁有了生命？二分之一是個合理的估計。多少生命能演進成文明世界？以地球的經驗，在自然選擇強大的壓力下，生命無法避免不停朝複雜方向進化，祇要給與足夠的時間，意識型生命的出現是個合理的結果。以地球四十五億年為標準，在三十億年以上的太陽系中，有四分之三的行星符合這個條件，二百五十億乘二分之一再乘四分之三，所以總共約有一百億個行星應曾擁有過智慧生命的文明世界。
宇宙文明世界的啟示
但智慧生命發展出來的文明世界，在宇宙間，同時存在的或然率有限。以地球為例，整個宇宙一百多億年的壽命史上，我們僅佔一百年不到的時間。如果別的外太空文明在幾千年前，用無線電波偵測地球，他們的結論肯定是地球沒有文明。地球文明也可能因為諸多因素，在一定時間後毀滅，毀滅後，從外太空也偵測不到地球文明。假設地球文明的壽命在宇宙中是典型的，我們能偵測到外太空文明的窗口也祇有在那麼短短幾年文明存在的時機。如我們將宇宙文明世界的平均壽命以未知數L(Longevity)年表示，則能夠被我們偵測到的文明世界僅佔L除以銀河系壽命(一百億年)的分比。一百億個文明世界乘文明世界平均壽命L年除銀河系壽命一百億年，即10,000,000,000×(L/10,000,000,000)=L。所以最後的結論是：能夠被我們偵測到的外太空文明世界的數目和宇宙文明世界平均壽命的年數相等！以目前地球文明壽命一百年算，在銀河系中上百億個曾擁有過智慧生命的行星中，應有近百個我們能偵測到的文明世界。如地球文明壽命能延續到千、萬，甚至到幾百萬年，則我們將有更有可能偵測到更多的文明世界。
惴克(Drake)在六○年代就公佈了這個無比深刻的發現，有人認為這是二十世紀繼愛因斯坦E=mc2後的最偉大的成就！
惴克開始大力推動用無線電望遠鏡傾聽外太空文明訊號後，這項科研計劃(SETI)遭到政治家多方的責難，美國國會參議員普拉克斯邁爾(Proxmire)在一九八七年頒發「金光」獎(Golden Fleece Award)給這個項目，明確宣佈：浪費納稅人的錢。這僅僅是一個費用低廉的無線電收聽計劃，就遭到大力反對，間接證明了即使有朝一日人類掌握了星系旅行的技術，也很難降低生活水準，放棄理性，豁出去，送人去另一個太陽系訪問。目前這項計劃由私人團體贊助，在艱難的狀況下，繼續開展。
從七○年代起，我們就送出載著人類文明標誌的太空船，向浩瀚無邊的太空無目的飄遊出去。如果幸運的話，它們也得經過近十萬年的飛行，才能抵達最近的星系。即使別的文明發現了它們，看懂了內容，二十萬年後，我們才能接到回信，這顯然不是一個有效的通訊方式。
目前認為，以光速傳播的電磁波應是與外太空文明聯絡的主要工具。無線電波速度快，成本低，在宇宙中一四二○百萬赫附近，噪音低，信號強，應是所有文明世界喜愛的通訊波道，這也是人類收聽外太空文明信息的主要頻率。至於接收器的帶寬(bandwidth)有的認為越窄越好(continuous wave, CW，連續波)，信號清楚。有的認為越寬越好(pulse，脈衝波)，覆蓋面廣。接收器的方向性選擇，有高精度方向性和三百六十度全方位的設計。整體考慮，可能以扇形掃瞄為佳。搜索的策略，有由近而遠，逐星探測，也有滿天撒網，全面收聽，主要考慮因素是信號的強弱及搜索的速率。近年來電腦科技進步神速，每秒鐘可掃瞄上百萬波段，但宇宙間繁星滿天，在有限的經費及時間的限制下，什麼是最有效的搜索策略呢？
一九七四年，惴克設計了人類第一封送往外太空的電報，共一六七九個連續不斷的0與1的二進位數字，內容包括了一到十的二進法數字系統；五個生命組成元素氫、碳、氮、氧、鏻的質子數；T、G、A、C四個遺傳基因密碼子的化學公式；DNA雙螺旋結構、人類染色體內基底數(bases，約四十億)；人類的圖像、身高和地球人口總數；地球行星在太陽系的位置和發射訊號阿內西波(Arecibo)天線盤的形狀及大小(直徑一千英尺)等。發射目標是兩萬四千光年外的武仙星座(Hercules)。
如果外太空文明接到了這封電報，他們一定會馬上發現，1679是兩個質數23x73組成，於是他們把這些0和1的數字列成23行73排，就解開了我們的密碼。不同文明首次通訊，質數(除本身整數及１外，無法為別的整數除盡)極可能是彼此打招呼的開場白。
外太空文明世界的數目和宇宙文明世界的平均壽命年數相等。在尋找外太空文明世界的過程，我們會更應珍惜地球脆弱的文明。如果找到了即使僅僅一個其他文明，則我們對地球文明的延續將無比樂觀，並且可從幾百年甚或上千、萬年前發出的外太空文明訊號中，取得寶貴的知識和經驗，從他們過去文明的歷史看我們未來文明的展望。
《追尋藍色星球》後記
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畫上了最後一個句號，還有幾句話想說。
「航海者一號」從六十億公里以外看到的地球，祇是個小藍點。從理論上來講，即使人類沒有玩命地破壞自然生態的平衡與演進，這點微弱的藍光有一天終將會熄滅，而人類也將早已灰飛煙滅。
外太空文明世界的理念提出了一個啟示性的問題：人類能逃脫這場浩劫嗎？能否逃脫，全看人類掌握了多少能源。三十五億年前，一顆小小的綠色細胞就知道要和太陽掛鉤，才能持久地活下去。在這個層面上，地球生物沒什麼長進，至今仍要靠太陽恩賜那點能量苟延殘喘。
既然人類已經能把海邊的沙礫變成矽片，(silicon wafer，註：半導體都是長在矽片上，太陽電池也以矽片為基。)製成太陽電池，那麼如果能在太空中建立一個與地球同樣大小的太陽電池站，人類的能源資產則馬上翻一番。更上一層樓，滿天撒網，把太陽團團罩住，人類能控制的能源又豈止增加千萬倍！
人類已經開始使用功能巨大的電腦去探索生命的奧秘。從理論上來講，人的細胞不一定非得老化，人的生命也不一定非得消亡。我們找到了「永生之泉」的那一天，人類就有了橫渡浩瀚宇宙的能力，移民到生命的彼岸。
理性的人們明瞭，向太空發展是人類未來唯一的出路。 | |
| 本書內容純屬作者個人意見，任何錯誤皆由作者負全責，與美國航太總署無關。 | |
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