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第53章 科学普及(28)

2、我们受益于古希腊人的两个理念,第一,是自然的“可理解性”,第二,是建立在人的自由、创造性和责任感前提之上的民主思想。只要科学仍然将自然描述为一架自动机,这两个理念就是相互矛盾的。这正是我们要着手克服的矛盾。

3、我始终坚信,认识耗散结构乃至更一般地认识复杂性的动力学起源,是当代科学最引人入胜的概念难题之一。

4、为什么存在一个共同的未来?为什么时间之矢总指向同一方向?这只能说明我们的宇宙是一个整体,它有一个包含着时间对称性破缺的共同的起源。在这里,我们遇到了宇宙学难题。要对付这些难题,我们必须包含引力,进入爱因斯坦相对论的世界。

5、现今正在出现的,是位于确定性世界与纯机遇的变幻无常世界这两个异化图景之间某处的一个“中间”描述。物理学定律产生了一种新型可理解性,它由不可约的概率表述来表达。当与不稳定性相联系的时候,新自然法则无论是在微观层次还是在宏观层次都处理事件的概率,但不把这些事件约化到可推断、可预言的结局。

6、自然界中的组织不应也不能通过中央管理得以维持;秩序只有通过自组织才能维持。自组织系统能够适应普遍的环境,……我们想指出,自组织系统比传统人类技术优越,传统人类技术仔细地回避复杂性,分层地管理几乎所有的技术过程。

《行星上的生命》

作者:布鲁斯·捷克斯基(英)

成书时间:1998年

推荐版本:江苏人民出版社2000年版

【作者简介】

布鲁·捷克斯基(Bruce Jakosky),英国剑桥大学著名的学者和科普作家。捷克斯基的研究领域广泛,从行星科学研究到地质学、生物学研究都有他的重要成果。他还深入研究人们所瞩目的地球外生命、行星上生命,以期发现宇宙的奥秘,此方面也做出了突出的成绩。随着发现了小行星陨击对恐龙以及其他物种在约6500万年前的绝灭起主要作用,捷克斯基看到了行星科学与生物学之间的密切联系。除此之外,捷克斯基还站在科学的前沿,向广大民众普及科技知识。

捷克斯基的科普代表作是《行星上的生命》。

【内容提要】

在该书中作者主要阐述了这样几个观点:生命必需的环境条件;地球上生命的起源和早期进化;智慧生命的性质和搜寻生命的哲学意义;生命在太阳系其他行星上存在的可能性;环绕其他恒星的行星事例及其是否适于生命居住、存在生命的可能性。在这些观点中,有的是科学界比较流行的课题,某些主题的讨论比另一些深入很多。虽然宇宙生命问题可以从化学、生物学、地质学或天体物理学前沿引申过来,但作者从论述“行星”的角度来阐述它。这就涉及总体地考查化学、生物学和行星演化之间的关联的性质。本书关于这一途径所引用的包含关于地球上生命起源的各种程度的广泛文献,对别的途径应当有一定的补充作用。

作者称,尽管在20世纪结束前,不太可能确定地外生命的存在,但自1995年以后,在其他行星上是否可能存在生命的问题已经成为公众议论的热门话题。引发议论的特别事件有二:一是发现了环绕其他恒星的行星;二是在来自火星的陨石中发现了火星生命的可能化石证据。但是,这两个发现提供的地外生命存在证据都不是无懈可击的,虽然有这些不确定性,即使不是大多数,但也有很多科学家相信,地外生命很可能是存在的。作者指出,生命存在的最可能形式是类细菌的有机体,在考察环绕其他恒星的行星上可能出现的生命时,要考虑到这点。在地球上,它们是首先形成的有机体,它们继续存在到现在,它们接近于可以形成最简单有机体的任何其他东西,它们是遍布的。地球上的更复杂的有机体要经过几十亿年的进化,在其他行星上可能从来未曾进化。尽管如此,在银河系可能存在很多行星,其中某些行星上可能存在智慧生命,而引起最广泛争论的问题就是在其他的行星系是否存在智慧生命。到20世纪末,人们已普遍接受了以下看法:恒星有行星环绕,这些行星上可能有生命,智慧生命可能是很广泛的。甚至早在古希腊时,人们就想到并接受了这样的看法。作者认为由于近几十年来科学的进步,对外太空的探索有很大的发展,也有很多的新的发现,因此,导致了公众对此极为感兴趣。科学界长期以来极感兴趣的课题还有与其他行星上的生命关联的一些话题——地球生命的起源和早期进化、生命存在必需的环境条件、太阳系中其他行星上的环境条件、行星的形式及可能存在的环绕其他恒星的行星、智慧生命的性质等。作者说,几十年来,人们对这些问题的每一个方面都进行了相当多的研究。特别是近十几年来,行星科学和地球生物学的新进展已表明,有存在地外生命的可能性。然而,只是由于最近的发现,这个话题才重新在公众中欣起波澜。

作者说,在1976年“海盗”号飞船莅临火星以寻找生命之后,数年里,少数行星学者研究其他行星生命的问题,在行星科学和地外生物学或生命起源研究之间很少互相渗透。然而,从20世纪90年代中期以来,它们更多地渗透进来,由此看来,在主流的行星科学界,对于跟宇宙中生命有关的很多话题,总是重复着规避——包容的老路。尽管有人讥讽说,这只是哗众取宠、吸引赞助的游戏,并没有为别处存在生命增加理性论据,但生物学问题再次进入前沿。

作者表明,人类在地球上得到的条件是最适宜于生命生存的,也是生命所必需的。这特别包括有液态水的必要性和用碳(而不是硅)作为生命之基础。环绕其他恒星的行星可能离其中心恒星距离恰当因而可能其表面存在液态水。假如它们确有液态水,可能就会有生命。然而,这个逻辑思考的链条不是唯一的。有理由认为,这些都是必要条件而不是充分条件,我们必须谨慎而不过分看重它们。由于人类仅有地球上的生命,即人的相关研究材料,如果据此作出生命所需条件的推测,那么将是极为危险的。而且,很多地球生命例子不是总选择各种问题的最简单解答的。在过去的几个世纪中,人们曾尝试跟地外智慧生命联络,例如用射电望远镜收听来自地外的信号,查查是否有外星人对我们广播,发送电波给其他星球,甚至让带有信息礼品的飞船飞出我们的太阳系。有实际成功机会的联络方式是第一种,但借助这种种方式还没有探测到地外智慧生命。实际上,至今仍没有得到它们存在的证据,当然也没有否定的证据。

作者认为,人类已经掌握了一定的关于生命所要求条件的结论,现在人类可以开始应用这些结论来讨论生命可能在哪里形成和生命可以继续存于哪些地方等问题。人类首先应关注人类自己的太阳系,寻找在太阳系可以存在液态水的地方。显然,科学家们认为最明显的地方是火星,那里液态水至少在整个地质时期偶然存在于表面,而我们的太阳系中还有其他行星也是可以有生命的。他说,尽管如此,但现今的火星表面不会广泛地存在生命。虽然在每年大部分或全部时间里,火星赤道附近表面的白天最高温度可升至水的冰点以上,但平均表面温度仅约220K(-53℃),这比水的冰点低得多。火星大气是稀薄的,平均表面气压约6毫帕,主要成分是二氧化碳。作为比较,地球表面气压为1013毫帕,地球大气比火星大气浓密100多倍,主要成分是氮和氧。在地球大气中,二氧化碳含量约占万分之三点四,等价于约0.3毫帕的气压。

除此以外,作者说,在我们自己的太阳系之外,人类还应寻找环绕其他恒星的行星,并讨论它们是否很多、它们的性质可能是怎样的、它们是否可能维持生命。

作者指出,飞船拍摄的火星全球表面图像提供了这样的证据:广泛多样的地质过程长时期地发挥作用。在太阳系中,火星地质过程类型仅次于地球,可能是最多的星体之一。例如,火星上有火山活动、构造活动、物质的风成搬移、冰成和水成地质、大规模陨击的丰富证据。在登陆火星的飞船拍摄的较小比例尺图像上,展现出沙漠景观,有小的沙滩或沙丘,每年发生的尘暴可以在其表面形成沉积的或分蚀的薄尘层。

有分析表明,在一定区域内的行星是可居(可以居住——编者注)的,而行星本身的性质对可居性有很强的影响。理论表明,岩石质的类地行星应存在于可居带内,而观测对这些理论的约束力不强。在太阳系之外的可居带内也有可能存在几颗行星。即使那里存在行星,也不能保证它们就有大气或其表面存在液态的水或冰或驾驭生命的可用能源。而且,生命之所以被看做是简单演化的一种可能结果,是因为生命在地球上很快就起源了,但是在这些太阳系之外的行星上可能不会产生生命,现今也不存在生命。作者认为,考虑到其他地方的生命可能跟地球上的生命不同,人类应当解放思想。重要的是,解放思想不应只停留于探求其他地方存在生命的可能性,而应拓展这种思想。例如,虽然水是宇宙中最丰富的挥发物,但也有一些地方存在其他替代液体(诸如土卫六的表面),因此,顾及其他液体或其他化学过程,大大增加了可能存在生命的地方的数目。但是,科学家主要采取比较被动的方法,寻找另外一些地方,这些地方要具备我们知道的生命可以存在的条件。他认为大众谈论最广的话题之一就是其他行星上的智慧生命,它不仅需要了解行星的起源和演化、生命的起源和进化,而且也需要了解我们尚未具有的智慧性质和意识本身。我们可以谈论有关导致地球智慧生命起源的过程,或者有关智慧的生理学问题,但是,对导致人类智慧的这些过程,作者认为还没有很好地了解。因此,有关这类过程在银河系其他地方所起的作用,只能揣测。最后,这种探索可能走向两个极端:智慧生命要么是广布的,要么是自然的一个侥幸,只在地球上存在,而在别处不存在。作者对未来充满信心,他宣称,在他的有生之年,人类可以解答这些问题中的一部分或全部。显然,虽然人们对人类的起源现在已知道得很多,但将来知道得会多得多。关于此方面的研究已经转到我们了解的这一方向,那就是宇宙中的生命,尽管实际上人们没有发现其他地方存在生命的任何直接证据。现在,即使不是大部分,也有很多科学家相信,生命很可能存在于地球以外的行星上。毋庸置疑,当人类开始探测周围的宇宙时,人类对太阳系的行星、它们的环境、环绕其他恒星的行星会有更多的发现。这些信息提供给人类一些有用的信息,这些信息有助于确定在其他地方是否存在生命或是否的确不存在生命。然而,尽管人们有各种理论,但宇宙对人类来说还是一个难以揭开的谜团。

精彩语录

1、地球上的我们是否就是宇宙中生命的唯一形式,或者生命是否遍布银河系,这些问题是影响深远的。

2、我们现在知道,火星上没有生命。尽管这样,仍有以下可能性:在以前的某个时间,火星上可能出现过生命,而后绝灭了,或者今天仍存在于火星的某个地方。

3、当我们探测我们周围的世界时,搜寻其他行星上的生命更需要的是实验计划,而不是理论计划。

4、存在两种可能性:或许我们是孤立的,或许我们不是孤立的。两者同样是令人惊骇的。

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