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Jul. 02 2020

尋找外星智慧生物就是我老爸開始的,天文學面貌也就此改變!

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  • 在綠堤天文臺(Green Bank Observatory)奧茲瑪計畫望遠鏡前的法蘭克.德瑞克和英國廣播公司(BBC)影片拍攝小組成員。望遠鏡控制室已恢復成1960年的樣貌,德瑞克就是在那時成為第一位以現代科學方法在恆星間搜索高智文明的科學家。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

  • 法蘭克和作者娜迪亞.德瑞克(Nadia Drake)於2016年在綠堤天文臺合影。在他們身後的是26公尺高的華德.塔特爾無線電波望遠鏡(Howard E. Tatel Radio Telescope),法蘭克曾在1960年使用這個望遠鏡進行奧茲瑪計畫──首度以現代科學方法搜尋具備通訊能力的外星生物。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

  • 哈佛大學畢業的無線電波天文學家法蘭克.德瑞克在1958年進入美國國家電波天文臺工作,他在西維吉尼亞州綠堤的這座天文臺設立了美國國家電波天文臺的第一架毫米波望遠鏡,並率先使無線電波望遠鏡搜尋外星智慧生物。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

  • 位在西維吉尼亞州綠堤的華德.塔特爾無線電波望遠鏡有26公尺高,在1959年2月13日開始投入觀測。塔特爾在1960年因在法蘭克.德瑞克的指導下進行世界上首次搜尋外星智慧生物觀測而聞名。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

60年前,在一個寒冷的西維吉尼亞州早晨,法蘭克.德瑞克(Frank Drake)開始掃描天上恆星,尋找來自遙遠文明的訊號。

在綠堤天文臺(Green Bank Observatory)奧茲瑪計畫望遠鏡前的法蘭克.德瑞克和英國廣播公司(BBC)影片拍攝小組成員。望遠鏡控制室已恢復成1960年的樣貌,德瑞克就是在那時成為第一位以現代科學方法在恆星間搜索高智文明的科學家。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

在綠堤天文臺(Green Bank Observatory)奧茲瑪計畫望遠鏡前的法蘭克.德瑞克和英國廣播公司(BBC)影片拍攝小組成員。望遠鏡控制室已恢復成1960年的樣貌,德瑞克就是在那時成為第一位以現代科學方法在恆星間搜索高智文明的科學家。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

1960年春天,有位頂著一撮少年白髮、無所顧忌的29歲天文學家,開始研究人類存在最根本的問題之一:宇宙中只有我們孤獨地存在嗎?

法蘭克.德瑞克是當時美國國家無線電波天文臺(National Radio Astronomy Observatory)的天文學家,他正準備尋找在宇宙滄海中航行的遙遠文明電波低語。這是個艱鉅的任務,但他手上只有2000美元的預算,和一臺足夠靈敏的無線電波望遠鏡使用權,可以用來探測外星人發出的訊號。

「當時人們認為尋找外星智慧生物是門糟糕的科學。」才剛度過90大壽的德瑞克這麼說──對我來說,他另一個更熟悉的身分是我的爸爸。

當時,尋找外星高科技的證據無疑仍是低劣科幻小說陣營才會編造出的情節。但是對我爸爸來說,尋找宇宙是否像地球海洋那樣熱鬧充滿生物──或是人類孤單漂泊在深邃寧靜的浩瀚星際之中──仍是相當值得一試的冒險。

爸爸謙虛而好奇,總愛偷偷惡作劇。他致力於科學研究,一直到現在還在撰寫研究論文且在委員會任職服務。我記憶中的童年充滿了前往天文臺和參加會議的旅行,以及透過望遠鏡凝視閃爍星空的奇特樂趣。不過,我倒是從來沒有動過當個專業天文學家的念頭。

直到我開始擔任科學記者時,我才意識到爸爸早期的工作究竟有多麼冒險和具有革命性。

法蘭克和作者娜迪亞.德瑞克(Nadia Drake)於2016年在綠堤天文臺合影。在他們身後的是26公尺高的華德.塔特爾無線電波望遠鏡(Howard E. Tatel Radio Telescope),法蘭克曾在1960年使用這個望遠鏡進行奧茲瑪計畫──首度以現代科學方法搜尋具備通訊能力的外星生物。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

法蘭克和作者娜迪亞.德瑞克(Nadia Drake)於2016年在綠堤天文臺合影。在他們身後的是26公尺高的華德.塔特爾無線電波望遠鏡(Howard E. Tatel Radio Telescope),法蘭克曾在1960年使用這個望遠鏡進行奧茲瑪計畫──首度以現代科學方法搜尋具備通訊能力的外星生物。PHOTOGRAPH BY NADIA DRAKE

第一道光

1960年代的天文學家還不知道在太陽系以外有任何行星存在,但德瑞克推斷如果有像地球這樣的行星繞著類似太陽的恆星運轉,那麼這些行星上可能會有文明發展,而能向宇宙傳播它們存在的訊息。他的邏輯是有道理的:在上個世紀,地球人一直以電視和廣播、軍事雷達以及其他的通訊形式,往太空洩漏我們的蹤跡。

因此他設計了一個實驗,搜索來自可能圍繞鄰近恆星天苑四(Epsilon Eridani)和天倉五(Tau Ceti)運轉行星的訊號。他以李曼.法蘭克.鮑姆(L. Frank Baum)《綠野仙踪》(The Wonderful Wizard of Oz)系列中的公主,將這項實驗命名為「奧茲瑪計畫」(Project Ozma),向這個充滿奇特神祕生物的冒險故事致敬。

在1960年4月8日的日出前,德瑞克攀登上西維吉尼亞州綠堤的26公尺電波望遠鏡,將自己塞在一個垃圾桶大小的設備中,開始了人類對外星智慧生物的首度科學搜索──這就是後來的「搜尋外星智慧生物」(Search for Extraterrestrial Intelligence ,簡稱SETI)計畫 。望遠鏡在三個月的時間內對目標天體進行掃描,但除了靜止的宇宙之外沒有任何新發現,星星固執沉默、不發一語。

「真令人失望,」幾年前爸爸這麼告訴我:「 事實上我們希望,幾乎每顆恆星附近都有能夠傳送無線電波的文明存在。」

雖然奧茲瑪計畫未能找到外星科技的證據,但這項計畫還是帶來獨一無二的深遠影響──畢竟這是解決巨大謎團的第一步。

「對我來說,奧茲瑪計畫讓全世界知道:對其他可能存在某處的外星生物來說,我們每個人都是一樣的,」「搜尋外星智慧生物研究研究所」(SETI Institute)的吉爾.塔特(Jill Tarter)是該領域數一數二的天文學家,她表示:「想要解決我們正面臨的挑戰,宇宙觀是非常重要的。」

在奧茲瑪計畫誕生的60年後,這項原本處於科學邊緣的工作逐漸成為正統。如今,尋找外星生物不再是盯著少數恆星進行單一次的觀測,而是隨時監測整個可觀測天空的訊號。

雖然如此,這個學門仍尚未完全擺脫被視為無稽之談而難以募集資金的命運,聯邦政府也取消金援更雄心勃勃的計畫,像是美國航太總署(NASA)的高解析度微波巡天計畫(High Resolution Microwave Survey)。搜尋外星智慧生物研究的資金一直不足,專門研究這個領域的科學家也相對較少,這個學門還沒有完全滲透進入學術界的高牆之內。

但情勢正逐漸改變。現在有批新的天文學家正帶領著搜尋外星智慧生物研究的先鋒部隊,奮戰尋求一條可能回答人類最基本問題的道路。

哈佛大學畢業的無線電波天文學家法蘭克.德瑞克在1958年進入美國國家電波天文臺工作,他在西維吉尼亞州綠堤的這座天文臺設立了美國國家電波天文臺的第一架毫米波望遠鏡,並率先使無線電波望遠鏡搜尋外星智慧生物。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

哈佛大學畢業的無線電波天文學家法蘭克.德瑞克在1958年進入美國國家電波天文臺工作,他在西維吉尼亞州綠堤的這座天文臺設立了美國國家電波天文臺的第一架毫米波望遠鏡,並率先使無線電波望遠鏡搜尋外星智慧生物。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

「對我而言,生命是宇宙中最有趣的特性──不必多說,」安德魯.西米翁(Andrew Siemion)說,他是迄今最全面性搜尋外星智慧生物工作──「突破聆聽」(Breakthrough Listen)的領導者之一,「當我睜開眼睛,環顧四周現實時,生命就是件有趣的事情,我不明白為什麼沒有更多人想參與搜尋外星智慧生物的工作。」

奧茲瑪計畫帶來不可能的盟友

奧茲瑪計畫引發了媒體的熱切關注。1961年,美國國家科學院(National Academy of Sciences)邀請德瑞克在綠堤召開會議,進一步討論尋找外星智慧生物的問題。他在組織這次會議時,偶然間提出了著名的德瑞克方程式(Drake Equation),用來估算我們可能在銀河系中偵測到的文明數量。

這似乎是個能讓搜尋外星智慧生物研究得以蓬勃發展的契機,但類似的努力很快就被視如敝屣。

爸爸說:「到處都有無線電波天文學家想加入搜尋外星智慧生物研究的工作,但他們卻受到阻撓,」爸爸一口氣講出遍布整個歐洲和澳洲的一連串地點,類似的計畫都未能取得持續進展,「大家仍然認為找外星人是瘋狂科學家的主意。」

但是,蘇聯的狀況並不相同。在鐵幕另一邊的天文學家得知奧茲瑪計畫的消息後,開始急切地掃描恆星以尋找外星生命的跡象。

「蘇聯科學家的研究限制要少得多,由於中央共產主義政府的運作方式,他們擁有穩定的預算,能夠依照自己的意願做任何事情。」劍橋大學的科學歷史學家麗貝卡.夏布諾(Rebecca Charbonneau)這麼說,她專門研究冷戰時期的搜尋外星智慧生物研究,「你爸爸那時候非常嫉妒──他們可以進行所有類似的搜索研究工作。」

在天文學家約瑟夫.席克洛夫斯基(Iosef Shklovskii)的帶領下,蘇聯的搜尋外星智慧生物研究迅速起飛。直到蘇聯解體後,蘇聯和美國的科學家總算能夠見上面,就尋找高智生命研究交換意見。夏布諾表示,從某種意義上說,冷戰期間兩個相互競爭的超級大國最終在搜尋外星智慧生物工作引領風騷也就不足為奇了。如火如荼的太空競賽迫使兩國考慮天上可能還有其他生物存在,而核武器的儲備更讓人類不得不開始思考我們未來在地球或是星際間的可能性。除了這些棘手的存在性問題外,這兩國過去的科幻界也充斥著與外星人初次接觸的故事。

但即使冷戰確實促使兩國開始首度發現外星生物的競爭,但這樣的搜尋也是一項志同道合的努力。多年來,儘管至少發生了一次備受矚目的錯誤偵測,但這種關係逐漸演變為友誼,並推動了全球社群的發展。

位在西維吉尼亞州綠堤的華德.塔特爾無線電波望遠鏡有26公尺高,在1959年2月13日開始投入觀測。塔特爾在1960年因在法蘭克.德瑞克的指導下進行世界上首次搜尋外星智慧生物觀測而聞名。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

位在西維吉尼亞州綠堤的華德.塔特爾無線電波望遠鏡有26公尺高,在1959年2月13日開始投入觀測。塔特爾在1960年因在法蘭克.德瑞克的指導下進行世界上首次搜尋外星智慧生物觀測而聞名。COURTESY OF NRAO/AUI/NSF

「最後席克洛夫斯基與卡爾.薩根(Carl Sagan)共同出版了《 宇宙中的智慧生物》(Intelligent Life in the Universe),這本書被公認為搜尋外星智慧生物的第一本暢銷書之一,」夏布諾表示,「科學家在書中試圖釐清外星生物的樣貌、我們如何與他們溝通,同時他們也試圖與地球上的『外星人』交流。」

然而,在美國的搜尋外星智慧生物研究一直在艱苦奮戰。美國航太總署曾經資助此計畫,但是國會多次削減了對搜尋外星智慧生物計畫的聯邦預算,並嘲弄地將這項計畫稱為「狩獵火星人」,認為這根本是在浪費納稅人的錢。 自1990年代中期以來,成立於1984年的非營利搜尋外星智慧生物研究所和加州大學柏克萊分校一直是搜尋外星智慧生物研究領域最活躍的中心。

但在學術界,這個領域的招生狀況很糟。很少有學生願意就讀在恆星間尋找外星生命的研究所學程──但哈佛大學是個例外。哈佛大學的天文學家保羅.霍洛維茨(Paul Horowitz)手下就有好幾個計畫,要偵測具有通訊能力文明所發射出的無線電波訊號和雷射閃光。數十年來,霍洛維茨已培養了四位搜尋外星智慧生物領域的博士──是該領域中人數最多的。

「一旦你沾染上搜尋外星智慧生物的狂熱,就很難擺脫它了,」霍洛維茨說:「這是你所能想像最偉大的實驗。」

偷聽外星人的悄悄話

1995年,天文學家終於找到了第一顆繞著類似太陽的遙遠恆星運轉的行星。對我們所知的生命型態來說,飛馬座51 b這顆巨大的類木行星完全不適合居住。但是自那時之後,天文學家已經發現了上千顆系外行星──也就是圍繞其他恆星運轉的行星,而且其中有許多行星可能擁有適合生命存在的環境。

在奧茲瑪計畫啟動的六十年後,我們知道銀河系中的行星數量遠遠超過恆星,為外星人的迸現提供了數十億個可能居所。在地球上的科學家也在每個看似不可能之處發現生命蹤跡──從沸騰的酸性溫泉到海底最黑暗、壓力最大的至深之處。

「從天文學的角度來看,我們從周遭環境發現的一切,讓搜尋外星智慧生物成了無可避免的問題,」 塔特表示, 「我們被過去數十年來的科學進展逼得非得邁出下一步才行。」

由矽谷(Silicon Valley)科技投資人尤里.米爾納(Yuri Milner)贊助的一項大型新計畫「突破聆聽」在2015年啟動,這項歷時10年的計畫耗資1億美元,利用世界上最先進敏銳的無線電波望遠鏡尋覓近百萬顆鄰近恆星中的生命跡象。尤里.米爾納的名字來自第一個飛向太空的人類尤里.加加林(Yuri Gagarin),他不但擁有對宇宙的持續好奇心,而且與人類的太空冒險有一連串奇特的連結,他認為自己命中註定要參與搜尋外星智慧生物的研究。

米爾納表示:「這些全都以某種方式寫在天空中的某處。」

突破聆聽計畫的時程已經過了一半,雖然就像奧茲瑪計畫一樣並沒有聽到外星人的耳語,但主要由加州大學柏克萊分校成員組成的團隊正努力進行觀測。這項計畫已經使用了100公尺的綠堤望遠鏡和澳洲帕克斯天文臺(Parkes Observatory)的大量觀測時間,而且科學家也做好準備,要利用南非的無線電波天線陣列MeerKAT進行突破計畫的觀測。

「我堅信這是我們應該持續進行的事情,」米爾納說, 「我認為如果我們繼續數十年,或甚至是一百年,那麼將會以某種方式得到答案。」

天文學家不再只是在尋找星際間的無線電臺,而是在搜尋光脈衝、強大文明產生的餘熱和其他狡猾的外星人跡象。由於「智慧生物」的定義可能不夠清楚,因此現在這個領域已逐漸不再使用「外星智慧生物」(extraterrestrial intelligence)一詞,而轉為使用由塔特創造出的「科技特徵」(technosignature)。

其中一個名為PANOSETI的計畫,目的是要掃描整個天空,搜尋短暫而強烈的光學和紅外閃光。這項計畫由加州大學聖地亞哥分校的天文學家雪萊.賴特(Shelley Wright)帶領,我的爸爸曾在她大學時擔任她的指導教授。這樣的巡天計畫勢必會觀測到大量像超新星這類的瞬時天文現象──而且也許也會有人為的通訊。

「我們每一奈秒都拍攝下整個可觀察天空的影像,」賴特表示,「然後我們會問,嘿,那個天區在晚上有發生什麼怪事嗎?」

搜索的未來

目前有些人認為搜尋外星智慧生物的研究正在回溫,大型計畫紛紛啟動,金援也逐漸回流,而現在的天文學課程也會納入人類在宇宙中地位的更廣闊視野。

「顯然,我們應該要為一整個世代的天文學家搜尋宇宙中的智慧生物,」賓州州立大學的傑森.賴特(Jason Wright)最近的工作是維持搜尋外星智慧生物研究在學術界中的地位,他表示,「我們現在教授天文學的方式正是源自《宇宙》(Cosmos)。」──他指的是卡爾.薩根(Carl Sagan)演繹宇宙演化、極具影響力的電視紀錄片。

如果搜尋外星智慧生物計畫能夠維持目前的熱度,那麼天文學家也會樂觀看待未來更有野心的計畫──甚至像是在月球的背面建設無線電波望遠鏡這樣不大可能實現的夢想。之所以會有這樣的想法,是因為來自宇宙的無線電波訊號會被地球持續發出的訊號淹沒,而整個太陽系中只有月球背面能倖免於此。

研究人員希望搜尋外星智慧生物的觀測能夠很快與其他天文臺建立連結,篩選科學家已經收集的大量宇宙資訊,尋找任何與眾不同的事物。西米翁表示:「我認為搜尋外星智慧生物將成為世界上每一個主要地面或太空天文臺科學研究的一部分。」

搜尋外星智慧生物研究問了最深刻的存在性問題,而答案可能會在未來幾年內出現,也有可能需要數十年、幾個世紀,或甚至更長的時間,我們才能知道我們的銀河系內是否有其他文明存在。地球從約100年前才開始發出可偵測的無線電波訊號,因此距離地球超過100光年的任何文明都無法探測到我們的存在──即便它們擁有所需的技術。

或者,我們可能是此時此刻唯一活躍的文明。也許有其他生物已經在138億年的宇宙歷史中迸現又消失,或者它們可能仍是初生的生命形式,正在緩慢發展出能夠驅動複雜新陳代謝的細胞機制。

又或者,也許我們真的很孤獨──在許多方面來說,這都是最神祕的可能性。

無論如何,奧茲瑪計畫問題的解答有可能改變人類未來的發展方向。爸爸說當他在60年前爬上那座望遠鏡時,他知道自己正在做的事情有點不同──但他沒想到搜索外星智慧生物會如此吸引人,或是發展成為今天的規模。

「尋找外星生命的人數從剛開始的一兩個人發展到數百人──其中還有些擁有地球上最聰明的頭腦,」爸爸這麼說到:「我對此感到非常高興。」

 

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