唷，我們所在的，是一個(gè)極大極大的空間。一想到這點(diǎn)就令人精疲力竭。我們遠(yuǎn)非宇宙的中心，也不是 600 年前那些平庸的學(xué)者想像出來(lái)的意志創(chuàng)造物。但是如此的浩瀚無(wú)垠究竟又意味著什么？我們?cè)撊绾蚊鎸?duì)？假如我們是這些多元宇宙中唯一的生命，那么從某種程度上來(lái)說(shuō)，我們就顯得更為特殊——也更為重要。但是我們卻身陷困境，因?yàn)槲覀內(nèi)绾蚊鎸?duì)取決于宇宙中到底是不是另有生命。

我們對(duì)地球以外生命的定量推理要感謝先前默默無(wú)聞的 18 世紀(jì)英國(guó)數(shù)學(xué)家、穩(wěn)健派神學(xué)家 Thomas Bayes。他的貝葉斯統(tǒng)計(jì)學(xué)體現(xiàn)了一種信心。舉例來(lái)說(shuō)，假如一位沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的“數(shù)學(xué)”園丁，她有一塊土地和一大袋神秘的“種子”。興血來(lái)潮的園丁把種子埋進(jìn)土里，澆上水，然后在一旁等待。

此時(shí)她不知道接下去會(huì)發(fā)生什么。幾天過(guò)去后，種子發(fā)芽了。這意味著什么？種子總是會(huì)發(fā)芽嗎？有這種可能性，因此園丁設(shè)想了一種能夠進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，用以檢驗(yàn)同樣的事情是否會(huì)再次發(fā)生。她提出了一個(gè)假說(shuō)，認(rèn)為種子發(fā)芽或不發(fā)芽的可能性是均等的——1 比 1 ，每種可能性都占 50%。這種假設(shè)稱為“均勻先驗(yàn)”，明顯是不正確的——但是卻最有邏輯性。園丁只知道她的實(shí)驗(yàn)有兩種結(jié)果：發(fā)芽，或不發(fā)芽。由于擁有的數(shù)據(jù)太少，她沒(méi)有辦法偏好哪種結(jié)果，因此她給每種可能性設(shè)置了相同的機(jī)率。

隨后她又在地里埋下另一個(gè)種子，幾天后幼苗再次破土而出?，F(xiàn)在已經(jīng)有兩顆種子發(fā)芽，因此她的信心變成了 2:1（66.6%，或三局兩勝）。等到第三次幼苗破土而出，她的信心又增加到了 3:1 （75%），以此類推。每次看到有幼苗發(fā)芽，園丁的信心都會(huì)越來(lái)越強(qiáng)，但是對(duì)種下的種子是否能夠成長(zhǎng)，卻永遠(yuǎn)也沒(méi)有絕對(duì)的把握。因?yàn)榧幢阌幸话兕w種子發(fā)芽，她的信心也只有 99%。

宇宙中存在多少生命這個(gè)問(wèn)題與貝葉斯分析是相似的。2011 年，兩位普林斯頓科學(xué)家 David Spiegel 和 Edwin Turner 做了同樣的事情。他們面對(duì)的情況比園丁要復(fù)雜得多，但是關(guān)鍵的特征卻是相同的：數(shù)據(jù)極少。事實(shí)上他們的所有數(shù)據(jù)總結(jié)起來(lái)只能表明，地球上微生物的“發(fā)芽”是迅速出現(xiàn)的（一種偶發(fā)的自源事件），并正如我們所見，在 38 億年后形成了擁有復(fù)雜細(xì)胞的智慧生命。這兩個(gè)事實(shí)能夠告訴我們什么？生命在宇宙中無(wú)處不在的可能性有多高？

答案是，并沒(méi)有那么高。貝葉斯分析的核心，是對(duì)結(jié)論有多少來(lái)自假設(shè)、有多少來(lái)自真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行權(quán)衡。我們的宇宙生命推論對(duì)假設(shè)的依賴程度相當(dāng)高——我們的理論優(yōu)先考慮了生命在行星上出現(xiàn)的可能性，而低估了地球這個(gè)特定的結(jié)果。在簡(jiǎn)單而樂(lè)觀的模型中，生命自然產(chǎn)生的頻率是恒定的，也許會(huì)隨行星年齡的增長(zhǎng)而降低，但對(duì)宇宙中存在多少生命的預(yù)測(cè)是基于地球生命的自然產(chǎn)生方式。模型也承認(rèn)，這種自然產(chǎn)生的概率非常低，每 100 億甚至 1000 億年才可能有一次機(jī)會(huì)，這其實(shí)暗指我們有可能是宇宙的第一種生命。對(duì)這個(gè)模型稍加改變，便會(huì)失去所有的賭注。我們所擁有的數(shù)據(jù)實(shí)在太少，因此無(wú)論朝向哪個(gè)方向都無(wú)法建立起信心。

再者，Spiegel 和 Turner 的分析指向了一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)，因?yàn)槲覀冊(cè)诖税l(fā)問(wèn)，所以我們所處的行星，就必然是一個(gè)最終能夠產(chǎn)生智慧生命的行星。不幸的是，我們自身的存在無(wú)法告訴我們太多關(guān)于地球之外生命的可能性：因此在某種程度上，這就像一個(gè)“空谷回聲”。

除非祈求有異常的人為情況，否則很難證明地球生命有全然的特殊性。

這些研究向我們生動(dòng)地展示，假如我們?cè)谟钪嬷姓业搅硪环N生命，我們的認(rèn)知會(huì)經(jīng)歷多么巨大的改變。行星上每十億年生命自然產(chǎn)生的可能性將提升到十分之一甚至更高。但是宇宙的年齡還只有 138 億年，這非常重要！突然間，我們的星系就將塞滿生命。

我們是充斥整個(gè)宇宙的碳基生命標(biāo)準(zhǔn)樣本嗎？簡(jiǎn)而言之，我們不知道。但是我還想告訴你一些事：科學(xué)向我們展示，任何生命在某種意義上都遠(yuǎn)不是一種平庸的產(chǎn)物。

星際反應(yīng)鏈：一幅展示 H3+ 引發(fā)連鎖反應(yīng)的“新古典”圖。星際云中的分子氫 H2（底部）在宇宙射線的作用下變成了 H3+。垂直方向呈現(xiàn)了隨后可能出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，期間有更多的氫和碳原子加入，而這二者在太空中含量豐富。分枝表示更復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和化合物。這個(gè)反應(yīng)網(wǎng)能產(chǎn)生酒精或氰化物，它們可能是生物出現(xiàn)前地球化學(xué)環(huán)境必不可少的一部分。來(lái)源：Ben McCall（芝加哥大學(xué) 2001 年博士論文）

與宇宙同在

有一件非常古老，非常深刻，也非常重要的事，它也許會(huì)挑戰(zhàn)我們對(duì)平庸的概念。

我們是宇宙物質(zhì)累積的產(chǎn)物。38 億年前墜落在地球上的物質(zhì)變成了你身體的一部分。它可能是你體內(nèi)少量的碳、氧或氮原子，或是分子中的氫原子核。原初物質(zhì)就是這些東西，它們是此前 100 億年熾熱大爆炸的遺留物，是宇宙物質(zhì)和反物質(zhì)湮滅后所剩十億分之一殘?jiān)囊恍∑?/p>

我們體內(nèi)的重元素來(lái)自恒星“消化道”。它們?cè)诤阈莾?nèi)核 1000 萬(wàn)度的高溫中鍛造而成。這些小小的物質(zhì)團(tuán)塊深藏在數(shù)百萬(wàn)英里深的熾熱等離子體外衣下，最終在足以照亮整個(gè)星系的超新星爆發(fā)中被拋撒到星際空間。它們?cè)谔罩欣鋮s后，棲息在星云中，最終又在引力的無(wú)情擁抱下再次跌入圍繞著嬰兒恒星的物質(zhì)旋渦。只要恒星足夠大，一次這樣的過(guò)程便能制造出少量重元素。而在經(jīng)歷了許多代后，宇宙中的重元素便會(huì)多到足以形成我們的行星世界和人類。在這個(gè)家譜中，我們位于最末端。

在我們行星誕生的時(shí)期，這些元素首先來(lái)自巨大的原初碰撞，以及隨后的金屬雨、石塊雨和冰雨。在接下來(lái)的數(shù)十億年間，原子的經(jīng)歷各不相同。一些被帶到了海洋和大氣中，一些在四處漂移的行星外殼里，隔絕在逐漸冷卻的礦物內(nèi)。它們?cè)诼L(zhǎng)的歲月中被不計(jì)其數(shù)的微生物進(jìn)行了加工——或被攜帶在身，或供化學(xué)反應(yīng)短暫使用后隨手丟棄。

它們中有些與其他生物合作共存：昆蟲、植物 、動(dòng)物 ——各種各樣的生命軌跡。而有一些，經(jīng)過(guò)你的母親、你母親的食物、你的食物、你呼吸的空氣、你飲用的水，成為了你體內(nèi)器官的一部分。

但是，假如宇宙的少數(shù)基本物理常量和初始特性有細(xì)微變化，那么星系、恒星、重元素、無(wú)處不在的碳分子，以及生命本身的形成方式，都將被摧毀。例如，精細(xì)結(jié)構(gòu)常量決定了原子的大小和行為。如果它稍大或稍小，類似行星這樣的天體就無(wú)法形成，也不會(huì)有化學(xué)運(yùn)作機(jī)理。假如引力的強(qiáng)度稍大，那么所有的恒星都會(huì)變成藍(lán)巨星，類似地球的行星將無(wú)法存在。假如引力強(qiáng)度稍小，那么所有的恒星都會(huì)變成紅矮星，宇宙中也將幾乎不含重元素。

還有其他許多顯而易見的巧合。碳元素在恒星中的產(chǎn)生，依賴于一種特定的、諧振的、處于激發(fā)態(tài)的碳 12 原子核，一種不尋常的穩(wěn)態(tài)鈹，以及氧 16 原子核的特性。沒(méi)有這些元素的共同作用，就不會(huì)有碳產(chǎn)生。沒(méi)有碳，就不可能有生命。另外，我們之所以能夠發(fā)現(xiàn)這一切，同樣也是緣于一種令人驚詫的巧合。

這種看法導(dǎo)致了“人擇原理”的出現(xiàn)——人擇原理認(rèn)為我們的出現(xiàn)與宇宙有相關(guān)性。（實(shí)際上并非只是我們，而是任何生命的出現(xiàn)。因此說(shuō)“人擇”有點(diǎn)自私，這個(gè)原理的命名不太確切）。它有不同的變種。一個(gè)較“弱”的版本說(shuō)得最直接：它認(rèn)為這種顯而易見的精確調(diào)試是一種選擇性偏好，如果不是這樣，那我們就不可能站在這里，也不可能對(duì)它進(jìn)行研究。弱人擇原理是多元宇宙的早期論據(jù)，它巧妙地回避了為什么宇宙會(huì)是這樣，并在基本物理層面與多元宇宙論聯(lián)系了起來(lái)。我們只是存在于一個(gè)適合生命存在的宇宙中而已。而“強(qiáng)”人擇原理走得更遠(yuǎn)，它認(rèn)為一個(gè)切實(shí)存在的宇宙無(wú)論如何都會(huì)產(chǎn)生像我們這樣的生命——因?yàn)樗鼊e無(wú)選擇。

還有一種思想，甚至認(rèn)為生命是我們這個(gè)宇宙的最終結(jié)果或表現(xiàn)，浩瀚太空本身所具有的完美復(fù)雜性與我們的存在是相適合的。實(shí)際上后來(lái)偉大的物理學(xué)家 John Wheeler 曾思考過(guò)信息是否存在于所有物理學(xué)的根源。一種結(jié)果可能是意識(shí)本身也是基于信息構(gòu)建的，它是現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵要素，因此我們的宇宙是一個(gè)參與性宇宙，意識(shí)可以影響現(xiàn)實(shí)。

在大多數(shù)情況下，生命與我們宇宙基本特點(diǎn)的連通性，以及“人擇原理”，都是與哥白尼世界觀背道而馳的，因此可能會(huì)令人不適。但是它們拓展了所謂生命“相似性”的思考范圍。地球以外的生命可能也是碳基的，可能也是由類似的單體結(jié)合成的攜有信息的復(fù)雜化合物，可能也要經(jīng)歷相似的進(jìn)化選擇，可能也和我們一樣擁有相同的宇宙巧合。也就是說(shuō)，我們是一回事。

事實(shí)上，已經(jīng)有人懷疑外星生命是否真的會(huì)和我們截然不同。太陽(yáng)系內(nèi)的小行星在過(guò)去 45 億年間不斷地轟擊著行星，每一次相撞都把可能隱藏著微生物的地表物質(zhì)送入各種各樣的軌道“傳送帶”?；鹦堑乃槠瑫?huì)到達(dá)地球。地球的碎片會(huì)到達(dá)火星，甚至?xí)竭_(dá)遙遠(yuǎn)的巨行星衛(wèi)星。大自然很可能已經(jīng)在太陽(yáng)系內(nèi)制造出了混血兒。因此那些更為遙遠(yuǎn)的生命與我們之間有著某種聯(lián)系也是有可能的，只不過(guò)這座橋梁更為古老。

所以假如我們?cè)诘厍蛞酝獍l(fā)現(xiàn)了生命，那貝葉斯學(xué)派就會(huì)有許多工作要做。而我們對(duì)于自己重要性的認(rèn)識(shí)，就會(huì)隨著對(duì)宇宙生命本質(zhì)的確認(rèn)，而變得更為牢固。另一方面，我們也善于感情用事，一個(gè)充滿了生命的宇宙會(huì)變得非常小。

中間地帶：認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)很重要，人類在時(shí)空中所處的位置正好能使我們拼湊出宇宙的往事?？臻g的加速膨脹在過(guò)去 15 年間才得以證實(shí)，這表明我們可能正巧生存在唯一一個(gè)能夠正確了解宇宙本質(zhì)的年代。假如我們?cè)?40 或 50 億年前，就無(wú)法看到這種由暗能量帶來(lái)的加速現(xiàn)象。數(shù)千億年后空間的膨脹也會(huì)使宇宙在我們的視線中消失，夜空中將不再有星系，連宇宙背景輻射也會(huì)被抹去。那時(shí)恒星的演化會(huì)在深層次上改變?cè)氐拇嬖跔顟B(tài)，原初核反應(yīng)的證據(jù)會(huì)被清除，對(duì)宇宙大爆炸進(jìn)行推斷將成為一種奢望。

獨(dú)特性和重要性

我們一直在糾纏兩個(gè)截然不同的問(wèn)題：獨(dú)特性和重要性。獨(dú)特性比較容易理解。對(duì)于天體生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，獨(dú)特性也許可以定義為地球及地球生命與其他地方的差異。而靈長(zhǎng)類動(dòng)物學(xué)家則可能會(huì)把獨(dú)特性定義為能夠?qū)⑽覀兣c其他進(jìn)化進(jìn)親區(qū)別開來(lái)的特征。對(duì)于計(jì)算機(jī)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，獨(dú)特性可以被定義為我們處理和存儲(chǔ)信息的特定方式。無(wú)論在哪個(gè)例子中，答案可能并不簡(jiǎn)單，但總會(huì)取得進(jìn)展。

在我自己的領(lǐng)域，天文學(xué)家和系外行星學(xué)家實(shí)際上已經(jīng)開始構(gòu)建針對(duì)我們獨(dú)特性的量化評(píng)估方式了，這種評(píng)估建立的基礎(chǔ)是外星天體系統(tǒng)的宜居程度。未來(lái) 10 年內(nèi)，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將會(huì)告訴我們鄰近類地行星上是否有生物圈跡象。它能夠通過(guò)觀察穿過(guò)行星大氣層后的星光光譜來(lái)進(jìn)行探查。新的巨型望遠(yuǎn)鏡也將逐漸從藍(lán)圖變成現(xiàn)實(shí)，來(lái)協(xié)助我們完成同樣的工作。

而重要性比較微妙，但同時(shí)天文學(xué)也能夠?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題提供專有看法。毫無(wú)疑問(wèn)，獲知星系及宇宙整體的生命存在率意義重大。我們正在逐步完善這個(gè)問(wèn)題，我們正在探尋，什么樣的細(xì)節(jié)特性對(duì)應(yīng)什么樣的生命豐富性，而不僅僅是了解多大的差異會(huì)讓生命滅絕。

無(wú)論這些工作足夠與否，對(duì)于我們?nèi)祟惗裕匾远际且粋€(gè)情感問(wèn)題，它意味深長(zhǎng)。它可能與我們的家園、我們的行星、我們的宇宙有關(guān)，也可能與我們自身有關(guān)，與我們?cè)谟钪嬷械牡匚挥嘘P(guān)。換句話說(shuō)，就是大自然是否在乎我們。但是科學(xué)對(duì)此似乎無(wú)能為力，至少現(xiàn)在是這樣，而且它所作的任何猜想都可能不會(huì)讓我們開心?？茖W(xué)已經(jīng)告訴我們，盡管我們?cè)谟钪嬷械拇嬖诜绞绞侨绱说匾巳雱俣馕渡钸h(yuǎn)——我們還是應(yīng)該好好地考慮哥白尼理論中那種不斷變小的重要性。

那我們的命運(yùn)是否已經(jīng)被科學(xué)鎖定？當(dāng)然不是。無(wú)論科學(xué)告訴我們什么（其實(shí)也是經(jīng)常因?yàn)樗嬖V了我們什么），我們都有能力把重要性掌握在自己手中。太陽(yáng)系和其他恒星系統(tǒng)為我們展現(xiàn)了巨大的探索和宜居前景。盡管我們穿越星際空間前往姊妹世界仍然存在巨大的障礙，但沒(méi)有什么是明顯不可能的。

即便我們只滿足于將機(jī)器人替身送入宇宙，我們也有機(jī)會(huì)改變重要性方程式的平衡。通過(guò)拓展我們的存在方式，我們不僅可以拓展物種生存的極限，而且還有機(jī)會(huì)修改“我們?cè)谟钪嬷械牡匚弧边@個(gè)基本問(wèn)題的答案。我們能夠使自己變得更為重要。

作者 Caleb Scharf 是天體物理學(xué)家，紐約哥倫比亞大學(xué)天體生物學(xué)主任。