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【明報專訊】「宇宙有多大」？大得想不出用什麼來比喻。天文學家估算宇宙最少有數以千億個星系，人類身處的銀河系只是其中之一，而太陽亦不過是銀河系數以千億恒星的其中一顆，在科幻電影薰陶下，宇宙不止存在地球2.0，地球人也不是全宇宙的唯一高等智慧生物。多年來，科學家努力尋找類似地球的行星，希望找到外星生命的證據。
最近NASA在距離地球四十光年外發現「迷你版太陽系」，該個名為TRAPPIST-1的行星系統有七顆與地球大小相似的行星，其中三顆溫度適中，有可能有液態水，是首次發現同一行星系統有這麼多類似地球的行星。外星生物是否存在？似乎增加了可能性。
到底外星生物像人類？還是如《天煞異降》中有七隻腳的生物？
物理學家霍金認為宇宙有外星人，如果外星人真的存在，他們到底在哪裏？會與我們通訊嗎？態度友善嗎？問題看似無稽，但物理學家和天文學家能以科學角度解釋。
外星人為何不來見我們？
銀河系裏，恒星數量以千億計，多數恒星都有行星，大多石質行星含有礦物，如果位處適居帶，就很可能有液態水存在，創造生命的條件大為提高。如果你相信有外星人存在，那麼他們到底在哪裏？科學家自六十年代開始，一直嘗試利用無線電望遠鏡尋找外星人信息，可惜至今未有發現。
難道地球是全宇宙唯一發展出生命的星球？又或是，彼此距離太遠，無法接觸？還是，外星文明發展到某一程度後，自行毁滅了？就如地球，核子武器、全球暖化、超級惡菌、人口過多等問題失控，都有機會把人類終結。
中大物理系高級講師湯兆昇表示，「上世紀五十年代，物理學家費米（Enrico Fermi）曾提出疑問，宇宙已演化了百多億年，應有足夠時間讓很多高科技文明誕生，果真如此，這些文明應該早就找到我們，為何我們不見他們的蹤影？這是著名的費米悖論（Fermi paradox）。人們對於這個問題有不同解答，有人認為孕育高等智慧生命遠比我們想像中困難，有些則認為我們還未具備適當技術探測外星文明……」
外星文明數量，有數計？
外星人為何不來找我們，彼此能否通訊？要尋找這個答案，不如先計一計，銀河系中有多少個星球居住着和人類一樣擁有智慧的生物。六十年代，天文學家蘭克•德雷克 （Frank Drake）提出德雷克公式（Drake equation），推測銀河系中能與我們通訊的外星文明(N)數量。
湯兆昇解釋，「恆星像人一樣會生老病死，所以第一個估算的因素是每年平均有多少恒星在銀河系中誕生R，之後乘以一個分數，代表恒星擁有行星系統的可能性，然後乘以有機會孕育生命的行星平均數，之後再乘這些行星實際發展出生命的可能性、演化出文明的可能性、發展出高科技文明並願意向外通訊的可能性，最後是該文明可能存在的時間 L。」（見圖1）
銀河系有幾多外星文明？
透過現代天文觀測，天文學家對恒星和行星系統的形成有相當了解，因此對德雷克公式的前幾項有較合理的猜測。「例如恒星產生率N大約是每年1.5-3顆，根據現時系外行星的統計，每個行星系統可能擁有約（見圖2）顆有機會孕育生命的行星。而公式的後幾項，由於涉及生命和高科技文明的出現，就不能確定了，原因是我們對於生命的誕生過程不是很了解，而且除了人類以外，沒有其他文明可供研究，就連人類文明能在地球存在多久，也是未知之數。因此，科學家對公式後幾項的估算眾說紛紜，得到的數字相差非常大。例如有人覺得高科技文明很快會以核戰或其他方式毁滅自己，所以文明的預期壽命只有數百年，有些人又覺得當文明足夠成熟以後，可以對抗絕大部分危機，有機會存在過億年！所以，悲觀的估計是銀河系中根本沒有外星文明能與我們通訊；樂觀的估計是有數以千萬個文明可以和我們通訊。」
外星人和我們通訊？
久不久就聽到UFO出現的消息，原來，儘管銀河系中的外星文明數目可能有數千萬個，但彼此接觸也不容易，傳遞一句說話以光速傳送數百年才收到，遑論他們駕駛UFO在地球上空出現，除非……
湯兆昇解釋：「銀河系的恒星分佈在一個扁平的巨型漩渦之中，直徑達十萬光年，如果這些外星文明分散於銀河系，平均兩個高科技文明相距也達數百光年。即使我們找到他們，以無線電信號對話，每句說話以光速傳送，也要數百年才可以收到。要外星人坐太空船來到地球就更難了，除非他們的科技高得令我們難以想像，能透過蟲洞穿越時空來到地球，否則他們探訪地球的機會很小。」
是敵是友？要人類做奴隸？
如果外星人可以來到地球，他們的智慧和科技一定比我們高。美國探索外星人組織「METI」去年底宣布，計劃在二○一八年起向太空發送信號，主動尋找外星人。英國著名物理學家霍金認為此並非明智之舉，因為外星人不會對人類友善，地球人要當心。
湯兆昇表示，「霍金認為外星人可以輕易利用高科技使人類滅絕。這些高科技文明中的智慧生物，可能是銀河系中的『遊牧民族』，四處征服其他文明，要人們做奴隸。當然，也有人認為外星文明能夠發展出超高科技，必定存在了很久，有方法避免自我毁滅，也許他們會把寶貴的生存之道與人類分享。」宇宙之大，除了有可能有外星人，也有機會存在其他生物，霍金曾與Discovery Channel合作，拍攝解開外星X檔案的紀錄片《與霍金一起了解宇宙》，部分內容以電腦模擬他想像中的外星生物形態。他的忠告是，應避免與外星人接觸，否則下場可能像哥倫布發現新大陸後，印第安人慘遭屠戮一樣。
外星人在觀察我們？
另一個有趣之說是指外星人已找到地球，像觀察動物園裏的動物一樣觀察我們，只是他們擁有掩護的科技讓我們看不到。
湯兆昇表示，「動物園假說（Zoo hypothesis）試圖解釋費米悖論。這假說認為外星人可能已到過地球，但為了保持銀河系的文明多樣性，所以採取不干擾政策，就像我們在動物園看動物時，不會干擾牠們。或者古老而先進的外星文明已立例保護其他文明，就如我們保育獅子老虎免受獵人射殺一樣。」不過，這假說純屬猜想。
外星信號搜索計劃
突破倡議（Breakthrough Initiatives）是近年最大規模的外星信號搜索計劃，由俄羅斯富豪尤里．米爾納（Yuri Milner）投資一億美元以尋找外星生命。計劃包括尋找超過一百萬顆恒星系統可能發出的無線電信息，設計代表人類的信息送往太空，此外，還研究發射數千枚超小型探測器，飛往最近太陽的半人馬座α星附近。
未來會有更多發現
尋找外星文明困難，尋找外星生命相對容易一些。
湯兆昇解釋，「早前天文學家已找到二千多顆太陽系外行星，當中很多是小型石質行星。新一代天文儀器透過光譜分析觀測系外行星的大氣層，如果找到一顆行星的大氣中有水、二氧化碳、氧氣等成分，便有可能有生命存在，例如有植物進行光合作用。這就是科學在未來幾十年的重要工作。」
文﹕李佩雯
圖﹕網上圖片
編輯﹕蔡曉彤
fb﹕http://www.facebook.com/SundayMingpao
最近NASA在距離地球四十光年外發現「迷你版太陽系」，該個名為TRAPPIST-1的行星系統有七顆與地球大小相似的行星，其中三顆溫度適中，有可能有液態水，是首次發現同一行星系統有這麼多類似地球的行星。外星生物是否存在？似乎增加了可能性。
到底外星生物像人類？還是如《天煞異降》中有七隻腳的生物？
物理學家霍金認為宇宙有外星人，如果外星人真的存在，他們到底在哪裏？會與我們通訊嗎？態度友善嗎？問題看似無稽，但物理學家和天文學家能以科學角度解釋。
外星人為何不來見我們？
銀河系裏，恒星數量以千億計，多數恒星都有行星，大多石質行星含有礦物，如果位處適居帶，就很可能有液態水存在，創造生命的條件大為提高。如果你相信有外星人存在，那麼他們到底在哪裏？科學家自六十年代開始，一直嘗試利用無線電望遠鏡尋找外星人信息，可惜至今未有發現。
難道地球是全宇宙唯一發展出生命的星球？又或是，彼此距離太遠，無法接觸？還是，外星文明發展到某一程度後，自行毁滅了？就如地球，核子武器、全球暖化、超級惡菌、人口過多等問題失控，都有機會把人類終結。
中大物理系高級講師湯兆昇表示，「上世紀五十年代，物理學家費米（Enrico Fermi）曾提出疑問，宇宙已演化了百多億年，應有足夠時間讓很多高科技文明誕生，果真如此，這些文明應該早就找到我們，為何我們不見他們的蹤影？這是著名的費米悖論（Fermi paradox）。人們對於這個問題有不同解答，有人認為孕育高等智慧生命遠比我們想像中困難，有些則認為我們還未具備適當技術探測外星文明……」
外星文明數量，有數計？
外星人為何不來找我們，彼此能否通訊？要尋找這個答案，不如先計一計，銀河系中有多少個星球居住着和人類一樣擁有智慧的生物。六十年代，天文學家蘭克•德雷克 （Frank Drake）提出德雷克公式（Drake equation），推測銀河系中能與我們通訊的外星文明(N)數量。
湯兆昇解釋，「恆星像人一樣會生老病死，所以第一個估算的因素是每年平均有多少恒星在銀河系中誕生R，之後乘以一個分數，代表恒星擁有行星系統的可能性，然後乘以有機會孕育生命的行星平均數，之後再乘這些行星實際發展出生命的可能性、演化出文明的可能性、發展出高科技文明並願意向外通訊的可能性，最後是該文明可能存在的時間 L。」（見圖1）
銀河系有幾多外星文明？
透過現代天文觀測，天文學家對恒星和行星系統的形成有相當了解，因此對德雷克公式的前幾項有較合理的猜測。「例如恒星產生率N大約是每年1.5-3顆，根據現時系外行星的統計，每個行星系統可能擁有約（見圖2）顆有機會孕育生命的行星。而公式的後幾項，由於涉及生命和高科技文明的出現，就不能確定了，原因是我們對於生命的誕生過程不是很了解，而且除了人類以外，沒有其他文明可供研究，就連人類文明能在地球存在多久，也是未知之數。因此，科學家對公式後幾項的估算眾說紛紜，得到的數字相差非常大。例如有人覺得高科技文明很快會以核戰或其他方式毁滅自己，所以文明的預期壽命只有數百年，有些人又覺得當文明足夠成熟以後，可以對抗絕大部分危機，有機會存在過億年！所以，悲觀的估計是銀河系中根本沒有外星文明能與我們通訊；樂觀的估計是有數以千萬個文明可以和我們通訊。」
外星人和我們通訊？
久不久就聽到UFO出現的消息，原來，儘管銀河系中的外星文明數目可能有數千萬個，但彼此接觸也不容易，傳遞一句說話以光速傳送數百年才收到，遑論他們駕駛UFO在地球上空出現，除非……
湯兆昇解釋：「銀河系的恒星分佈在一個扁平的巨型漩渦之中，直徑達十萬光年，如果這些外星文明分散於銀河系，平均兩個高科技文明相距也達數百光年。即使我們找到他們，以無線電信號對話，每句說話以光速傳送，也要數百年才可以收到。要外星人坐太空船來到地球就更難了，除非他們的科技高得令我們難以想像，能透過蟲洞穿越時空來到地球，否則他們探訪地球的機會很小。」
是敵是友？要人類做奴隸？
如果外星人可以來到地球，他們的智慧和科技一定比我們高。美國探索外星人組織「METI」去年底宣布，計劃在二○一八年起向太空發送信號，主動尋找外星人。英國著名物理學家霍金認為此並非明智之舉，因為外星人不會對人類友善，地球人要當心。
湯兆昇表示，「霍金認為外星人可以輕易利用高科技使人類滅絕。這些高科技文明中的智慧生物，可能是銀河系中的『遊牧民族』，四處征服其他文明，要人們做奴隸。當然，也有人認為外星文明能夠發展出超高科技，必定存在了很久，有方法避免自我毁滅，也許他們會把寶貴的生存之道與人類分享。」宇宙之大，除了有可能有外星人，也有機會存在其他生物，霍金曾與Discovery Channel合作，拍攝解開外星X檔案的紀錄片《與霍金一起了解宇宙》，部分內容以電腦模擬他想像中的外星生物形態。他的忠告是，應避免與外星人接觸，否則下場可能像哥倫布發現新大陸後，印第安人慘遭屠戮一樣。
外星人在觀察我們？
另一個有趣之說是指外星人已找到地球，像觀察動物園裏的動物一樣觀察我們，只是他們擁有掩護的科技讓我們看不到。
湯兆昇表示，「動物園假說（Zoo hypothesis）試圖解釋費米悖論。這假說認為外星人可能已到過地球，但為了保持銀河系的文明多樣性，所以採取不干擾政策，就像我們在動物園看動物時，不會干擾牠們。或者古老而先進的外星文明已立例保護其他文明，就如我們保育獅子老虎免受獵人射殺一樣。」不過，這假說純屬猜想。
外星信號搜索計劃
突破倡議（Breakthrough Initiatives）是近年最大規模的外星信號搜索計劃，由俄羅斯富豪尤里．米爾納（Yuri Milner）投資一億美元以尋找外星生命。計劃包括尋找超過一百萬顆恒星系統可能發出的無線電信息，設計代表人類的信息送往太空，此外，還研究發射數千枚超小型探測器，飛往最近太陽的半人馬座α星附近。
未來會有更多發現
尋找外星文明困難，尋找外星生命相對容易一些。
湯兆昇解釋，「早前天文學家已找到二千多顆太陽系外行星，當中很多是小型石質行星。新一代天文儀器透過光譜分析觀測系外行星的大氣層，如果找到一顆行星的大氣中有水、二氧化碳、氧氣等成分，便有可能有生命存在，例如有植物進行光合作用。這就是科學在未來幾十年的重要工作。」
文﹕李佩雯
圖﹕網上圖片
編輯﹕蔡曉彤
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