第四章 人类在宇宙中的邻居：更复杂实体的涌现
本书欲从深邃的太空和最遥远的星云之端开始讲起，由此逐步过渡到繁星闪烁的银河系，其中包括太阳系和我们自身生活于其上的地球及环绕地球的大气和海洋，其间会谈到外形、温度和磁性张力，还要探讨在各色光影的作用下五花八门的生物如何在地球上涌现繁衍。
——亚历山大·冯·洪堡：《宇宙》（1997）第一卷，
第79—80页；原文见德文版（1845），第80页。
引言
众所周知，我们在宇宙中的邻居——太阳系——恰好有适合生命存在的条件，至少在其中的一个行星上，也就是我们的地球老家。我们不知道地球上的生命体和文化是否非常独特，还是在宇宙中的其他什么地方也有类似的生命体和文化。这主要是因为高度复杂的实体都非常小，因此从远距离很难发觉到。生命体和文化比恒星有更大的功率密度，但其能流要比星体的巨量产出小太多了。也正因此，哪怕是在我们的银河系可能有生命体或文化存在，其发散出的辐射也很难察觉。生命体的累积效应（accumulated effects），比如富含氧气的行星大气层[1]，以及文化的某些集体效应（collective effects），比如较突出的有无线电、电视机和手机发射出的电磁辐射，可能比较容易被发现。不过要放到星系尺度——还不用说宇宙尺度，这种效应就真的太小了。因此，凭我们现有的探测技术，似乎不可能发现我们宇宙邻居中是否有生命体和文化的迹象。也许在未来的某个时刻，科学家们有可能在火星或环绕木星甚至土星运行的卫星上发现生命的迹象。但在今天，我们只能说地球是宇宙中唯一有生命体和文化存在的地方。[2]
如果宇宙其他什么地方有生命存在，那这种生命体很可能早于地球上的生命。生命所需的重化学元素可能在120亿年前就已经出现。考虑到星系为数众多——在已知宇宙中可能有1,000亿之多，而且每个星系有差不多1,000亿颗恒星——生命和文化在其他什么地方涌现的概率还是蛮大的，而且很可能比地球上的生命和文化要早得多。还有，从宇宙的尺度看，我们甚至不知道生命是否只是通向更高复杂存在的一个台阶。也许在茫茫宇宙中早有某种形式的复杂存在在那里，只是我们现在还无力探测到，甚至还无法想象。[3]故此，我们讨论地球上生命和文化涌现的大历史必然是以太阳系为重点，以地球为中心。[4]
大多数科学家研究太阳系、地球和生命，是以在金凤花边界之内能流过物质究竟创造还是毁灭复杂性为线索分析数据的，这一点不令人奇怪。但据我所知，迄今还没有人使用相同的概念明确系统地描述人类在宇宙中的这一邻居是如何涌现的。[5]
太阳系外的行星与天体生物学
太阳系外的行星（exoplanets或exosolar planets）是指围绕太阳之外的恒星运行的行星。直到20世纪90年代，人类还只知道太阳系有几颗行星。此后，由于改进了望远镜，人类的探测技术又有新的提高，所以后来发现了许多太阳系外的行星。截至2014年6月，人类已发现1,800颗太阳系外的行星，围绕着大约1,100颗恒星运行，此外还有很多至今还没有得到确认。
探测太阳系外的行星主要有两种方法。第一种是仔细观察恒星的位置。如果恒星有规律地稍稍摇摆，就说明有颗较大的行星在环绕运行并发出牵引的力量。这种行星通常小到我们还看不见，但天文学家却可以通过其引力效应测定它的位置和质量大小。不用说，这种技术更适用于像木星那般大小的行星。所以毫不奇怪，首批发现的都是这种大块头的行星，其运行轨道通常离母恒星较近，因为这样会产生最大的引力效应，因此也最容易被人类发现。伴随观测技术的改进，用这种方法还发现了不少小一点儿的行星。
第二种发现行星的方法是长时间紧盯着恒星，直到某个时刻有行星从其前面经过，这样就会暂时挡住恒星朝我们发射过来的光线。这种变化会被人类察觉到，从而得到了恒星体积、行星轨道的线索。用这种方法发现较大恒星的概率也很大。还有一种更微妙的探测技术，就是寻找恒星经过行星大气层时本身的光线可能发生的变化，这样又得到了行星大气层的相关信息。目前找到的行星只有少数几个和地球的大小相当，但没有一个与我们的地球老家相似。究其原因，要么是现有的探测技术只适用于地球以外的行星——这极有可能，要么是我们这个太空中的大绿洲从星系的视角看来格外不同寻常。准确地说，差不多迄今发现的所有太阳系外的行星离我们都不过100光年的距离，而这只是银河系非常小的一部分。事实上，银河系可能有数千亿颗行星，包括那些不附着任何恒星的行星。
天体生物学的目标是在宇宙的其他地方寻找各种能够证明生命存在的证据。而在具体的实践中，天体生物学搜寻的范围只限于银河系。天文学家们在电磁频谱中寻找有关有机分子、氧气含量高的大气层或液态水迹象的信号。所幸的是，在上述所有方面，天文学家们都有所斩获。我们已经知道，简单的有机分子在银河系的其他地方大量存在，所以有人据此猜测：在地球上的生命涌现之前，这种有机分子一度大量地从天而降，从而极大地丰富了地球表面的生命组块。
不过在月球和火星，虽有人类进行的相当壮观的太空探索，至今却从未发现任何生命的迹象。美国在20世纪70年代发射了海盗号火星着陆器，其发回的信号声称可能发现那里有生命迹象，可如今这些信号已遭到质疑。还有，一度被认为是从火星降落到南极洲的陨石也表明，火星上即使有也不过是一些极其简单的生命形式。但所有这一切都还颇多争议，有相当多的研究者不愿接受这样的观点。迄今，人类尚未在宇宙的其他地方发现有生命体的存在。