五十億年的孤寂：繁星間尋找生命

《五十億年的孤寂》不僅是外星球探索的入門， 也是地球與地球上生命的傳記， 更是系外行星學如何成長的抑揚頓挫的一段故事。 　　「每次你們抬頭看著那兒，」她會說，「那裡的某個人可能也正回望你。」 　　五十年來，為了尋找外星生命，幾代天文學家耗盡畢生研究之力， 　　將望遠鏡朝向系外星系，冀望找到更多類地行星，其上有類似於我們的智慧生命…… 　　本書記錄了科學家想要打破人類孤寂感的無盡追尋，以及永恆的探問 　　46億年來，地球這顆充滿生命的行星在寂靜浩瀚的宇宙裡，始終孤單存在。為了打破這種孤寂的局面，過去幾十年來，天文學家成為行星獵人，尋找宇宙中的其他生命或文明，將望遠鏡朝向幾百萬年之遙的恆星，為了是要找到跟地球條件相似的類地行星。他們相信（或期待），在這些系外行星當中，一定至少有一顆行星如另一顆地球般確實存在，那麼尋找到如同我們人類一般的智慧生命，便不再希望渺茫。 　　科學記者李．比靈斯，藉由深度訪談尋找系外行星這領域第一線的天文學家，探索這股「系外行星熱潮」。在這場探索旅程中，不僅描繪刻畫了近五十年行星天文學的發展輪廓，也探究了這些窮盡一生尋找繁星間的生命，投資與報酬卻不成比例的天文學家，他們執著追夢，以及失望和希望不斷交替的動人故事。 　　1950年代，美國國家無線電天文台天文學家德雷克，首次發想將碟型天線指向兩個像太陽的鄰近恆星，想要聆聽來自宇宙的偵測訊號；1990年代以來，號稱行星獵捕團隊的新一代天文學家，透過定期偵測，尋找類似地球在恆星適居區範圍內的系外行星蹤影。2006年取得麻省理工學院終身教授職的莎拉．西格爾，致力於開發系外行星探測衛星外，也持續在太空科學領域前進，致力於將人類送入太空。 　　經過五十年的空等，八十一歲的德雷克還是說：「現在這房間裡可能就有來自其他星球的訊息通過，就從你我身上穿過去。如果我們擁有架設合宜的正確接收器，我們可以偵測到它們。我現在想到這還是會發抖。」 　　行星獵人代表天文學家馬西，在數百、數千顆類地行星發現，媒體和人們都不再賦予關心時仍說：「只是偵測到這種行星，並不會顛覆天文物理學或行星科學。真正的要緊事是，……我們只是從恆星收集光子，就可以推論出行星的存在，以及它的尺寸、結構和未來。這真的太瘋狂了。」 　　而莎拉．西格爾經歷喪夫之痛後，她立下了一個心願，不管是她的兒子或者未來的孫子，她一定要和他們一起，站在她小時候第一次看到繁星的天空而下定決心成為天文學家的華登湖畔漆黑夜空下，指向一個明亮的光點告訴他們，那顆恆星有一個像極地球的行星。「每次你們抬頭看著那兒，」她會說，「那裡的某個人可能也正回望你。」 　　三代科學家動人的故事，說明了人類想要打破徹底的孤寂，想和宇宙深處某個類似我們的智慧生命溝通的強烈渴望。

　　陳文屏（國立中央大學天文研究所教授） 　　劉寶傑（節目主持人） 推薦紀錄 　　優美動人……我所讀過最好的系外行星書籍，面對一趟如我們基因般悠久的探索歷程，詞句能達到同等氣度者也十分少見。──《紐約時報書評》 　　在這本優雅的書中，比靈斯以充沛的能量和才華寫出大哉問，甚至可能是終極之問：我們是孤處於宇宙，還是在某處有他種生命存在？──理查．普雷斯頓（Richard Preston），《伊波拉浩劫：破天荒揭露世紀病毒爆發真相的第一本書》與《爬野樹的人》作者 　　天體生物學這種對外星生命的研究，曾經只是個夢──如今卻實現了。突然之間，在其他行星偵測生命不再那麼奇特。李．比靈斯解釋了這不可能的夢，究竟是怎麼實現的。──《經濟學人》（The Economist）「年度選書」 　　在比靈斯廣泛而扣人心弦的調查中，他退開了一步以拉開視野，而這大多歸功於本領域巨擘們層次豐富的群像……這是一段非比尋常的科學探索故事。──《科學人》（Scientific American）雜誌 　　對於（此刻）孤立於宇宙中的意義，做了優美而詳細豐富的研討。──卡爾．齊默（Carl Zimmer），《病毒星球》（A Planet of Viruses）及《演化：一個觀念的勝利》作者 　　對宇宙中智慧文明的縝密深思──不是只對我們的文明，而是對任一處任一地的所有文明。──布魯斯．斯特林（Bruce Sterling），科幻小說作者 　　《五十億年孤寂》闡明了那場一夜間近可發現上千行星的天文學探索冒險背後，有著什麼樣的人物性格。──提摩西．費瑞斯（Timothy Ferris），《銀河系大定位》與《「自由」的科學》（the science of liberty）作者 　　本書尖銳地提醒一件事：人類可能還沒找到前往恆星的方法，但人們──我們所知、所愛、所失去的人──就是我們的全史與整個宇宙。──《華盛頓郵報》 　　迷人……對本主題的傑出概述，把那些往往當成科幻看待的事物，拉回可為人理解的地面。──《克庫斯書評雜誌》（Kirkus Reviews） 　　對天文學最熱門領域的最佳指南。──《經濟學人》

引言 第一章 探求壽命 考量當時所能取得的最佳證據，地球上部分最聰明的腦袋得出了結論：到頭來，宇宙是個適宜居住的地方，必然充斥著有生命的行星。理所當然地，在繞行其他太陽的其他行星上，會有好奇的心智仰望著他們的夜空，同樣想知道他們是否也遺世獨立。 第二章 德雷克的蘭花 「基本上，蘭花可以永生不死，它們藉由發動新的生長而繁殖。……這些植物都不可能永生，只能活個三四年，但它會一波一波發動新的生長。」德雷克的蘭花讓我想到一個科技文明的壽命，如果科技文明的壽命太短，我們銀河系在它不知有多長的壽命中，就算催生了數十億個文明，但每一個都隔離在孤立的行星上枯萎消失，毫無機會交叉授粉。但若科技文明的壽命很高，百花綻放的文明便能留存並終究混合，將其橫跨光年的文化進行混種，而達到某種永恆不朽。 第三章 破碎的帝國 經歷反覆挫折和延誤後，利克天文台的自動行星發現者終於在2013年全面運作，然而分裂已經到底：巴特勒和馬西自2007年之後就沒再說過話，今後恐怕也將如此。然而，只要漢米爾頓山頂的夜空深而清澈，當他們共用的自動望遠鏡在離散的遙遠星點間掠過，並在恆星中各自打造破碎的帝國時，無形中，他們還是彼此肩並著肩。 第四章 一顆行星的價值 行星獵人的基礎貨幣是光子而不是美元，因為一顆行星要被偵測到，且最終能命名，靠的都是光子。一般來說，天文學家從地外行星系統取得愈多光子，就能了解得愈多。相較於遙遠天體提供的零星光點，離太陽系愈近的恆星和行星在空中顯得較亮，提供了大量有用的光子，因此也較有價值。這就是為什麼眾多克卜勒望遠鏡看到的小行星，連要達到一百萬美元都十分困難。 第五章 掏金潮之後 利克於1876年過世的幾個月前，他在託管人的選單上簽署了漢米爾頓山作為天文台址，並囑咐託管人日後將他埋在他的大望遠鏡下。工程始於1880年，到了1888年，57英呎長、36英吋的「大利克折射望遠鏡」開光。接下來將近十年中，利克的折射望遠鏡是世界上最強大的望遠鏡，到今天都還是全球第二大的折射望遠鏡。 第六章 全貌 作家約翰麥克菲設計了一種更貼近自身的視覺化方法：把你的手臂盡量往兩側伸，代表地球的全部過去。我們的行星在你左手中指的尖端成形，寒武紀便在你右手腕開始。複雜生命的興起始於你的右手心，而如果你願意，可以「用中等粗細的指甲磨片磨一道」，就能把人類全部歷史磨平。 第七章 失去平衡 在揭露碳─矽熱調節之前，天文學家普遍把地球的終結定在約五十億年後發生，屆時太陽會膨脹為紅巨星，將地球化為一粒煤渣。然而行星科學家推論，儘管行星到了那遙遠未來時確實還存在，但沒了海洋，可能早就死透了──所以「世界末日」可以定在介於十億與二十億年後。如今定下的碳─矽熱調節，顯現出一種更快讓生物圈滅亡的全新途徑。 第八章 光線的差錯 要有人來說，在宇宙中尋找生命是一個學習謙卑的經驗，對全人類有益。當伽利略把他那小望遠鏡舉到眼前時，他並不清楚自己做的事有多大意義，但他掀起了一整場革命。或許我們正在另一場革命的起始點上。我們現在正開始體會地球系統的複雜度，並學習控制那複雜度。我們現在察覺到生物學和天文物理學的緊密連結。身為想生存下去的物種，我們得精通這些概念。 第九章 空的等級 許多人覺得研究天文物理學、大霹靂、星系演化和恆星周圍的碟狀塵埃很不錯。但不去問那個碟狀塵埃會不會產生行星。千萬別去思考行星上會不會生出一些會跳會爬的東西。因為思考那些和生物學、生命般複雜的相關主題，似乎有失尊貴。 第十章 進入不毛之地 她自己立下了一個心願，不管是她的兒子或者未來的孫子，她一定要和他們一起站在華登湖畔漆黑的夜空下，指向一個明亮的光點告訴他們，那顆恆星有一個像極地球的行星。「每次你們抬頭看著那兒，」她會說，「那裡的某個人可能也正回望你。」這個想法給了她慰藉，以及一種瞬間同時極大且極渺小的感受。 結語

第一章 探求壽命 在加州聖塔克魯茲（Santa Cruz）附近的一座山丘上，一間色彩與週遭樹林相同的平房，座落在紅杉林中。屋旁的矮小橘樹邊，有三間可控氣候的溫室，修剪整齊的後院草皮上，一個衛星碟型天線迎著天際。陽光透過鈷藍彩玻璃照進客廳，把海藍色的陰影灑在豪華沙發上那老人的臉龐。法蘭克．德雷克（Frank Drake）就這麼帶點鬱藍色。他向後靠，調整了他臉上的雙焦點大眼鏡，雙手交疊放在肚皮上，開始評價他所選擇的科學領域SETI，也就是地外文明搜尋計畫的失敗命運。 「事情漸漸慢下來了，從幾方面來看都對我們的處境不利。」德雷克低聲說。「這些日子以來，資金就是不到位。而且我們全都老了。很多年輕人說要加入計畫，但後來發現這裡沒有工作缺。沒有公司會想聘人來尋找外星生命。大多數人也不認為這行業有什麼利益可圖。人們之所以缺乏興趣，是因為他們並不了解，就算只是一個簡單的發現，也代表了某些意義。發現地球上的人類並不孤單，是多麼有價值的事情啊！」他搖搖頭，陷入沙發更深處。 除了多了些皺紋和體重，八十一歲的德雷克和半個多世紀前，他才剛開始進行當代第一個SETI計畫時的年輕模樣，沒有什麼差異。1959年，德雷克是任職於西維吉尼亞州綠岸（Green Bank）美國國家無線電天文台（NRAO）的天文學家。當時他只有二十九歲，能幹、充滿熱情，卻有老練政治家的平靜自持及滿頭銀髮。某天工作時，德雷克想知道該處新建的八十五呎（二十六公尺）寬碟型天線有多大能耐，便對這天線的敏感度和發射能力做了簡易計算，接著帶著愈來愈雀躍的心情重新檢查一次。他的計算顯示，若十幾光年外有一顆繞著恆星轉的行星，上面同樣有一個八十五呎寬的天線，就能傳出讓綠岸這種天線可以接收到的訊號。想要終結地球在宇宙間的孤寂，只需在正確時間將天線望遠鏡指向天空中正確的方位，然後聆聽正確的無線電頻率即可。 「那時這想法是如此真切，到現在也還是很真切。」德雷克告訴我說。「現在這個房間裡，可能就有來自其他星球的訊息通過，正從你我身上穿過。如果我們的接收器架設合宜，就可以偵測到它們。直到現在，只要想到這個，我還是會發抖。」 過不了多久，德雷克就與他在天文台的上司討論這個瘋狂的展望。他們給了他一小筆經費，讓他進行一項簡單的研究。1960年春天，德雷克將八十五呎天線指向兩個如同太陽般的鄰近恆星──天倉五（Tau Ceti／鯨魚座τ星）和天苑四（Epsilon Eridani），企圖尋找朝地球傳送訊息的外星文明。德雷克用李曼．法蘭克．鮑姆（Lyman Frank Baum）知名系列童書中，統治奧茲幻想王國的公主之名，稱這次行動為奧茲瑪計畫（Project Ozma）。「與鮑姆一樣，我也幻想遠方有一個王國，裡頭住滿陌生而異樣的生命。」日後他如此寫道。 然而，奧茲瑪計畫記錄下來的只有星際間的寂靜，但還是激勵了一整個世代的科學家和工程師開始認真思考，該如何發現可能存在在其他恆星周圍的科技文明，並與它們聯絡。多年來，天文學家使用世界各地的無線電望遠鏡，進行了數百次的搜索，並透過數百萬個窄頻無線電波頻率，仔細檢查數千顆星星。但當中沒有一個能證實外星生命或是其他高智慧或科技文明的存在。宇宙的沉寂仍未打破。所以超過五十年來，德雷克和他的追隨著除了科學家身分，還扮演了推銷員的角色。為了這個學門的存續，SETI團隊尋找資金來源，幾乎和尋找外星訊號一樣熱烈。 各國政府早期對這領域相當感興趣──SETI一度是冷戰時期美蘇眾多科學競技場之一。有什麼比「成為人類與另一宇宙文明的交流大使」更好的宣傳呢？星際溝通又可能會得到並開發怎樣的無價知識呢？1971年，NASA某個頗具聲望的委員會總結，要在距離地球一千光年內的恆星中全力尋找來自外星的無線電波，需要成陣列的巨型無線電望遠鏡，收訊所需範圍介於三至十平方公里間，造價更高達一百億美元。政客們和納稅人對此造價感到猶豫不決，自此SETI日漸受到冷落，如此持續多年。幾十年來他們的研究成果寥然，早已缺乏又變化不定的SETI聯邦補助款也日漸減少，因此當NASA在1992年開啟了新的SETI計畫時，一絲生機似乎浮現，但國會的強烈抵制終讓該計畫在隔年關門大吉。自1993年起，美國聯邦政府再也不曾撥一塊錢給恆星無線電波訊息搜尋計畫。 而德雷克和其追隨者早就因為對於未來的不確定性，在1984年組成了一個非營利研究組織「SETI研究所」（SETI Institute），方便用來對公私部門募得財務資助。總部位於加州山景城的SETI研究所，靠著研究經費，以及矽谷那些異想天開的科技新貴提供的私人捐款，在1990年代中期開始茁壯成長。德雷克從研究所成立初始，就一直擔任所長直至2000年，在千禧年交際的數年後積極展開活躍的退休生涯。 2003年，該研究所得到微軟共同創辦人、億萬富翁保羅．艾倫（Paul Allen）贊助的兩千五百萬美元，在舊金山北部一百八十五英哩（二百九十八公里）的碗狀沙漠谷地裡，建造一套創新的觀測器材──艾倫望遠鏡陣（ATA）。他們這次建造的不是數目較少的巨型（也天價）碟型天線，而是透過建造更多小型碟型天線來省下經費。德雷克帶頭進行了ATA的大部分設計工作。三百五十個六公尺的碟型天線，就像單一個極敏感的無線電望遠鏡般共同運作，在一塊將近有滿月五倍大的天域中，監視範圍廣大的各種頻率。艾倫所贊助的幾千萬美金，加上其他來源的兩千五百萬美金，足以建造ATA的頭四十二個碟型天線，並於2007年完成。ATA的可觀經費除了來自加州政府外，還包括聯邦政府撥給加州大學柏克萊分校「無線電波天文學實驗室」（Radio Astronomy Laboratory）的研究補助金；該單位與SETI研究所共同運作ATA。雖然ATA僅部分完工，但已運作順利，足以支撐SETI本身的工作，以及為數可觀的非相關天文研究。ATA每年運作的預算大約是兩百五十萬美金──至少在2011年贊助短缺使整個設施強迫冬眠前都是如此。