地外文明一般指存在于地球以外，并發(fā)展到一定文明程度的智慧生命體，在地球以外的領(lǐng)域所建立的文明。它們尚沒有被地球上的生命所觀測到，倒是許多虛構(gòu)作品中時常有它們的出現(xiàn)。它們與外星人時常被作為人類文藝節(jié)目討論或展示的對象。地外文明的分類是根據(jù)1964年前蘇聯(lián)天體物理學(xué)家卡達謝夫提出的標(biāo)度方法進行的。人類為地外生命探索做出了許多努力，進行宇宙漂流、尋找行星等等一系列活動，但是始終沒有確定的結(jié)論，人類社會中也產(chǎn)生了許多相關(guān)的猜測和推論。當(dāng)然，始終有人相信有外星人存在。但是仍沒有確鑿的證據(jù)來證實這一點。

基本概念

外地生命示例

人們在火星隕石中找到了微生物化石，再加上大量的外星人造訪地球的報道，科幻小說、電影的充斥，使得外星生命的傳聞繪聲繪影。然而這些證據(jù)實在不足以證明外星生命的存在，長久以來，科學(xué)界一直對存在飛碟等外星生命的證據(jù)持嘲笑態(tài)度。1947年美國羅斯威爾飛碟墜毀事件曾引起軒然大波，后來美國國防部聲稱這不是真的。

外地文明

地外文明同地外生命是兩個不同而又有聯(lián)系的概念。從無生命到有生命存在要經(jīng)過漫長的歷程，而從生命進化到文明，更要經(jīng)過相當(dāng)長的時間。有生命不一定有智慧，有智慧不一定就有文明。所以，我們所指的地外文明是指地球以外的其他天體上可能存在的類似于地球人類這樣的高級智慧生物的文明。

探索地外文明首先要根據(jù)地球上生命存在的狀況，弄清生命存在的條件和環(huán)境。

生命是美妙的，正是生命的繁衍才使地球上生機勃勃，氣象萬千。生命不是神造的，生命是天體演化的必然結(jié)果。生命存在的條件又是非常苛刻的，所在的天體要有堅硬的外殼，要有適宜的大氣和適合的溫度，要有一定數(shù)量的水。同時，行星圍繞的天體必須是一顆穩(wěn)定的恒星。就太陽系來說，符合上述條件的只有金星、地球和火星。其中地球位于金星和火星之間，處于生命繁衍的最有利的空間?，F(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)金星和火星上有生命。太陽系中其他行星上就更不適合生命存在了。

尋找太陽系以外的行星系，這是探索地外文明的又一個方向?？茖W(xué)家們早已開始了潛心的觀測和研究。到還沒有發(fā)現(xiàn)一個被確認(rèn)的行星系。如果真的發(fā)現(xiàn)一個行星系，那里也不一定就有生命。如果真的發(fā)現(xiàn)一個有比較適合生命存在的行星系。

分類方法

卡達謝夫標(biāo)度

1964年，前蘇聯(lián)天體物理學(xué)家卡達謝夫提出了卡達謝夫標(biāo)度，作為衡量一個文明的技術(shù)水平的方法。該標(biāo)度只是理論性的，而且它衡量的對象，也即高度進化的文明，也只處于人類的推測之中，并不曾有人親見親歷，但是這個標(biāo)度的意義在于，它從宇宙的角度來考量整個文明的能源消耗量。卡達謝夫標(biāo)度是將地球以外文明按照發(fā)射信號的功率進行分類，共分三個類型，但在應(yīng)用中，由于已經(jīng)數(shù)量化了，類型是可以無限多的。

Ⅰ型文明能夠調(diào)集與地球整個輸出功率相當(dāng)?shù)哪芰坑糜谕ㄓ?，也就?0^16瓦。

我們地球文明使用的能量功率正在以驚人的速率增長，地球的功率輸出約為10^15?到10^16?瓦，而地球上的輸出功率現(xiàn)在主要被用于加熱、電力、運輸?shù)扰c外星球文明通訊不相干的用途。就此而言，地球還算不上是個Ⅰ型文明。

Ⅱ型文明能夠把相當(dāng)于一顆典型恒星的輸出功率用于通訊，大約10^26瓦。

這相當(dāng)于我們已在光波頻率上看到離我們最近星系中的特亮恒星。假如離我們最近的旋渦星系——仙女座大星系存在著Ⅱ型文明的話，我們用正確的搜尋程序就能探測到它。

Ⅲ型文明發(fā)射出的通訊功率達10^36?瓦，約等于整個星系的功率輸出。

如果在宇宙中存在著Ⅲ型文明，無論它在哪里，只要它對準(zhǔn)我們發(fā)射電波，我們就能探測到它。

美國的卡爾·薩岡則進一步建議，可以用能量尺度將三類型文明再分成十個次型，即以10^16?瓦為1.0型，10^17?瓦為1.1?型；10^18?瓦是1.2?型……按照我們地球的水平，才是0.7?型文明。當(dāng)然三種文明類型之間的過渡是否可能？能否有時間和條件來完成這種過渡，都是未知數(shù)。

探索方法

探索地外文明的方法主要有4大類：

①接收并分析來自太空的各種可能的電波。這方面的工作從1960年就開始了。

②人類主動向外太空發(fā)出表明人類在太陽系內(nèi)存在的信號。1974年11月16日，美國利用設(shè)在波多黎各的阿雷西博305米直徑的射電望遠鏡，發(fā)出人類第一組信號，對準(zhǔn)武仙座球狀星團，發(fā)射3分鐘。

③發(fā)射探測器去登門拜訪外星人。美國發(fā)射的“先驅(qū)者”10號和11號，“旅行者”1號和2號，都在完成對太陽系內(nèi)的探測任務(wù)后，帶著許多人類的信息，作為人類使者，漫游在恒星際空間。如果巧遇人類的知音，他們將從探測器中了解人類的活動，確定進一步交往的可能。由此可見，探索地外文明是一項綜合性的科學(xué)使命，過于樂觀是不現(xiàn)實的，過于悲觀也是沒有根據(jù)的。

④與外星文明社會直接接觸，這種方法是建立在星際航行的基礎(chǔ)之上的。我們的工業(yè)技術(shù)水平還無法支持我們進行星際航行，但是人類卻從未停止對外星人的幻想。

外地文明

外星人

在電影中常?？吹竭@樣的情節(jié)：閃閃發(fā)光的飛碟從天而降，然后從里面走出綠皮膚、大眼睛的小矮人，口中念叨著“我們?yōu)楹推蕉鴣怼保ó?dāng)然，也有不打聲招呼就要毀滅地球的那種）。而在現(xiàn)實中，飛碟總是能成為報紙關(guān)注的焦點，或者說，一種時髦。馬丁·加德納的一段話正好能描述這種情況：“當(dāng)人人都看到飛碟時，你自己當(dāng)然也愿意看到一次。”[1]于是就有了各種各樣的飛碟和外星人：像草帽的飛碟、像雪茄的飛碟、像蛋糕的飛碟；綠色的外星人、紅色的外星人，綁匪外星人、小偷外星人（專門偷走牧場上動物的器官）以及浪費糧食的外星人（“麥田怪圈”的騙局）。

然而，這一切都不可信。當(dāng)我們向這些現(xiàn)象尋求非同尋常的證據(jù)時，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)現(xiàn)象可以歸結(jié)于人類的飛行器、氣球、自然現(xiàn)象、目擊者的幻覺以及徹頭徹尾的騙局。而剩下的案例也不能提出強有力的證據(jù)證明那就是外星人的飛船。而把不明飛行物當(dāng)作外星人的飛碟也是不合適的。你看到的任何“不明”物體都可以被稱作不明飛行物，例如你的鄰居在21樓扔下的一個垃圾桶蓋子（有趣的是，某些“飛碟”照片正是用類似的物體偽造拍攝的）。

麥田怪圈

曾經(jīng)在英格蘭的一些麥田里出現(xiàn)過一些怪圈，看上去是一些很復(fù)雜的圖案。這些會是到訪的外星人留下的信號嗎?經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大部分是某些人的惡作劇，但是熱衷于此的人還是對此懷有很大的好奇心。然而，不久后在英國漢普郡的Chilbolton天文臺附近的麥田里再次發(fā)現(xiàn)了兩個圖案，其中之一是一個臉形，很多人都說很像電影電視里外星人的形象。另一個是1974年11月向M13球狀星團發(fā)射的阿雷西沃信息修改后的圖案。

信息包含了我們估計任何可能存在的地外文明會對我們?nèi)祟愃信d趣的所有要素，包括：我們的位置（在太陽系中的位置），我們?nèi)祟惖臉幼?，傳播信號的天文望遠鏡的簡單素描圖，以及我們的生態(tài)結(jié)構(gòu)的一些片斷。

在漢普郡發(fā)現(xiàn)的麥田里的怪圈在形狀上很像1974年所傳送的那幅。但是兩者還是有區(qū)別的：在漢普郡發(fā)現(xiàn)的圖案中沒有傳播信號的天文望遠鏡的簡單素描圖，取而代之的是一幅看起來像太陽能的人造太空衛(wèi)星；另外，描繪我們太陽系的圖表雖然還有原來的八個行星，但是行星3至5有所偏離，而最后一顆變大了一些。麥田里的怪圈是外星人留下的幾率幾乎為零，但是，還沒有充足的證據(jù)證明這全部是人為的。究竟是怎樣一回事還有待考證。

SETI研究所的科學(xué)家們越來越樂觀地相信他們能夠找到宇宙來的信號以證明在浩瀚的宇宙中，我們?nèi)祟惒⒉还陋殹Ｐ陆恍┻M展越來越使他們堅信自己的觀點。樂觀地看，有可能在不久的將來，我們就能找到證據(jù)來證明在宇宙中我們并不孤獨。

地外生命造訪

事實上，科學(xué)家認(rèn)為，一個地外文明曾經(jīng)造訪、并且現(xiàn)在還在地球附近監(jiān)視人類的說法是不可信的。有人曾經(jīng)計算過，假如銀河系內(nèi)有100萬個文明，而每年只有一艘飛船到達地球，那么整個銀河系中每年發(fā)射的飛船大約有100億艘，而且制造這些飛船所需的金屬大約是銀河系中所有金屬儲量的1%[2]。換句話說，一個文明只有傾其所有才能達到造訪我們的可能，而像旅行者號這樣的人造物體被另一個文明發(fā)現(xiàn)的可能性基本上可以忽略不計。

這一結(jié)論或許讓人非常失望，那些原本讓人激動地飛碟和外星人全都變成的泡影?；蛟S你要指責(zé)我打碎了一些人的夢想，然而，世界上還有更令人激動地、嚴(yán)肅的科學(xué)研究：科學(xué)家雖然不屑于飛碟和外星人的傳奇，卻一直致力于科學(xué)的搜尋地外生命的跡象。

與外星人接觸的風(fēng)險

2010年4月26日，英國著名物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家斯蒂芬·霍金在一部25日播出的紀(jì)錄片中說，外星人存在的可能性很大，但人類不應(yīng)主動尋找他們，應(yīng)盡一切努力避免與他們接觸。

“真正的挑戰(zhàn)是弄明白外星人長什么樣，”霍金說。在他看來，外星生命極有可能以微生物或初級生物的形式存在，但不能排除存在能威脅人類的智能生物。

“我想他們其中有的已將本星球上的資源消耗殆盡，可能生活在巨大的太空船上，”他說，“這些高級外星人可能成為游牧民族，企圖征服并向所有他們可以到達的星球殖民?！?/p>

霍金認(rèn)為，鑒于外星人可能將地球資源洗劫一空然后揚長而去，人類主動尋求與他們接觸“有些太冒險”。

“如果外星人拜訪我們，我認(rèn)為結(jié)果可能與克里斯托弗·哥倫布當(dāng)年踏足美洲大陸類似。那對當(dāng)?shù)赜〉诎踩藖碚f不是什么好事?！?/p>

美國歷史學(xué)家尼爾認(rèn)為：在地球上強大的（即比較發(fā)達的）文明總是控制比較弱小的文明，而不取決于政治上的從屬關(guān)系。他認(rèn)為當(dāng)與水平大大地超過我們的地外文明建立聯(lián)系時，它可能會“壓制”我們的文明，直到它被溶化在更高的文明中為止。

中國數(shù)學(xué)家和語言學(xué)家周海中在論文《宇宙語言學(xué)》中提出觀點：只要是高級智慧生命，他們的理智在決定著他們必須有分寸地對待一切宇宙智慧生命體，所以外星人與地球人將來是能夠和平共處、友好合作和共同發(fā)展的。

NASA預(yù)計20年內(nèi)與之親密接觸并公諸于眾

據(jù)外媒報道，NASA在華盛頓舉行專題討論上提出，將采用更先進的望遠鏡對宇宙生命進行探索。美國權(quán)威天文學(xué)家稱，他們現(xiàn)在離地球之外生命體的距離越來越近，預(yù)計在未來20年內(nèi)，有望與外太空生命體有一個“親密接觸”。屆時，NASA將不會獨享這一“重要信息”，將在盡可能允許的范圍內(nèi)，讓大眾知曉此事?！耙驗檫@畢竟是屬于全人類的重大事件，每一個生活在這顆星球上的人都有權(quán)知道?！痹摽茖W(xué)家表示。

美國宇航局局長、前太空人博爾登 - Charles?Bolden表示，“在座的多數(shù)同僚認(rèn)為，在廣袤無垠的宇宙中只有人類一種智慧生命形態(tài)存在，這是不大可能的?！彼€稱，雖然在上世紀(jì)90年代做宇航員期間從未遇到任何外星生命形態(tài)，但他一直在尋找，即使過程很艱難。

美國麻省理工學(xué)院行星科學(xué)家西格爾 - Sara?Seager表示，在科技水平上，人類已經(jīng)非常接近找到另一個“地球”和其他星球上的生命跡象。

天文學(xué)家認(rèn)為，銀河系每一顆恒星至少有一顆行星，并使用哈勃太空望遠鏡、斯皮策太空望遠鏡和開普勒太空望遠鏡等從地面進行觀測，判斷這些行星上是否可能存在保證生命生存的液態(tài)水。

美國宇航局希望在2017年推出凌日系外行星勘測人造衛(wèi)星、2018年推出詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。未來十年，還有可能推出寬視場紅外巡天望遠鏡等天體物理望遠鏡。

隨著美國宇航局研發(fā)越來越先進的太空望遠鏡，發(fā)現(xiàn)外星生命的可能性也會越來越大。西格爾和美國宇航局噴氣推進實驗室主任加拉格爾 - Dave?Gallagher均指出，新技術(shù)的發(fā)展，可能更容易找到小一些的、與地球相仿的行星。

太空愛好者通過社交媒體提問：“如果科學(xué)家發(fā)現(xiàn)另外星球上的生命，美國政府會讓民眾知道嗎?”“當(dāng)然會!”美國宇航局首席科學(xué)家斯托芬 - Ellen?Stofan毫不猶豫地回答，“這是令人興奮的事，我們將盡快告知公眾，希望所有人分享這個重大發(fā)現(xiàn)帶來的激動之情?！?/p>

美國麻省理工學(xué)院行星科學(xué)家西格爾表示，在科技水平上，人類已經(jīng)非常接近找到另一個“地球”和其他星球上的生命跡象。

宇宙漂流

地球電報

1974年11月16日，在波多黎各落成了一座巨大的射電望遠鏡——阿雷西博射電望遠鏡。正如新船下水要敲碎一個酒瓶，作為落成典禮的一部分，科學(xué)家用它向武仙座球狀星團M13發(fā)出了一封“地球電報”。這個地球漂流瓶需要2萬4千年才能到達M13附近。這是人類第一次有意識的向宇宙的其他部分表明自己的存在。既然我們能向外拍發(fā)這樣的電報，為什么不去聽一聽別人會不會給我們廣播一點什么？事實上，早在1960年，天文學(xué)家弗蘭克·德雷克就領(lǐng)導(dǎo)開展了這樣的一個計劃。稱之為“奧茲瑪”計劃（Project?Ozma。這個名字來源于鮑姆的童話《綠野仙蹤》）。這個計劃使用一架26米的射電望遠鏡進行了幾個月的觀測，結(jié)果一無所獲。然而，科學(xué)家認(rèn)為使用無線電追蹤地外文明的蹤跡是可行的。經(jīng)過計算，把一個英文單詞用波長三厘米的微波發(fā)射到1000光年外的地方，并且用地球現(xiàn)有的技術(shù)把它接收到，只需花費不到一美元[3]。這與前面提到的向銀河系發(fā)射宇宙飛船的花費形成了鮮明對比。

旅行者號攜帶的“地球之聲”金唱盤。它的象征意義更為明顯，而不能過于指望其他文明能夠聽到它。

人類第一次有意識的向宇宙表明自己的電報。這個電報以二進制方式發(fā)送。普通人大概只能看出雙螺旋、人類外形和阿雷西博射電望遠鏡的形狀。然而科學(xué)家相信地外文明能夠理解其中的含義。

那么，應(yīng)該在什么頻率上追蹤地外文明的“漂流瓶”呢？科學(xué)家主要把目光放在了1.42GHz、1.667GHz、22GHz附近的微波波段上。第一個頻率是氫原子發(fā)出的無線電波的頻率、第二個是羥基（-OH）的頻率、第三個則是水分子的。這些頻率被形象地稱為宇宙“水坑”（water?hole）——不是非洲大草原上動物們喝水的地方，而是被認(rèn)為最有可能進行星際通訊的波段。選擇這些波段的理由是，氫是宇宙中最豐富的元素，羥基和水在生命活動中扮演了至關(guān)重要的角色。

搜尋外地文明

所有這些尋找“漂流瓶”的項目有一個共同的名稱：搜尋地外文明（SETI）?，F(xiàn)在，最大的無線電SETI是“鳳凰”計劃（Project?Phoenix）。SETI不產(chǎn)生任何短期的、直接的經(jīng)濟效益。像所有的SETI計劃一樣，“鳳凰”計劃的研究人員也時常感到經(jīng)費的拮據(jù)。不過，人們可能更加熟悉另外一個SETI計劃，那就是SETI@home。它是由加州大學(xué)伯克利分校開展的，借助一個屏幕保護程序處理阿雷西博射電望遠鏡接收的無線電信號，已經(jīng)有幾百萬人參與到了這個計劃中。

當(dāng)然，科學(xué)家也不緊緊盯著“水坑”，他們同樣也監(jiān)視某些紅外線、紫外線甚至可見光波段。光學(xué)波段的SETI是最近才興起的，追蹤目標(biāo)是地外文明發(fā)出的激光脈沖。

尋找行星

間接尋找

像我們這樣的有機體，不能忍受高溫。所以，我們只能生活在條件適宜的行星上。如果地外文明也是有機體，那么他們也要有一個適宜的行星。我們的銀河系有1000億顆恒星，沒有理由認(rèn)為適合生命產(chǎn)生的行星只有我們地球一個。

然而，尋找行星要困難得多。行星不發(fā)光，體積相對來說非常小，即使是今天最大的望遠鏡也不能直接看到行星。科學(xué)家使用一種“間接”的方法尋找行星。如果某顆恒星擁有行星，在旁觀者看來，它們其實是在相互繞行，就像跳舞一樣。在這個過程中，恒星到我們的距離忽近忽遠，它的光譜也一會兒“偏藍”，一會兒“偏紅”。這叫做多普勒效應(yīng)，類似于汽笛在迅速靠近我們時的變調(diào)。借助于這種方法，科學(xué)家已經(jīng)辨認(rèn)出了大約80顆類似的行星。有點讓人失望的是，他們大多類似于木星，是氣體行星，質(zhì)量是地球的數(shù)百倍，并不適宜生命的存在。

“開普勒”空間望遠鏡是以德國天文學(xué)家約翰尼斯·開普勒命名的。

類地行星搜索

幸運的是，科學(xué)家還擁有別的觀測手段。NASA進行的一項被稱為“類地行星搜尋”（TPF）計劃就是其中之一。TPF利用所謂的“干涉測量法”，讓科學(xué)家能夠“看到”數(shù)十光年之內(nèi)的行星。另外一項計劃是所謂的“開普勒”空間望遠鏡?！伴_普勒”是一個1米直徑的望遠鏡，計劃于2006年發(fā)射升空。當(dāng)行星從恒星表面掠過的時候，對于觀察者，恒星的亮度會稍微降低?！伴_普勒”的工作就是辨別出這樣的亮度降低現(xiàn)象，尤其是類似地球這樣的行星造成的亮度降低。

氧氣尋找

氧氣也能成為尋找地外生命跡象的標(biāo)志。氧氣的性質(zhì)比較活潑，很快就和別的物質(zhì)結(jié)合。正是因為光合作用才導(dǎo)致地球大氣中較高的氧氣濃度，而在10億年前，它的濃度還不到現(xiàn)在的一半。天文學(xué)家可以借助光譜分析測量出行星大氣層的氧氣含量。如果某顆行星的氧氣含量異乎尋常的高，那么那里就可能存在著生命。同樣，二氧化碳和水也在被關(guān)注之列。

相關(guān)團隊

美國康奈爾大學(xué)天文學(xué)家麗薩·卡爾特奈格、杰奎琳·法赫緹等，利用蓋亞（Gaia）數(shù)據(jù)庫進行了研究。數(shù)據(jù)庫中包含了100秒差距（約300光年）內(nèi)的近距天體，可以用來探索這一觀察點如何隨時間變化。研究團隊發(fā)現(xiàn)，從早期人類文明發(fā)展（約5000年前）至今，有1715顆恒星到達了合適位置，接下來5000年，還有另外319顆恒星能抵達有利觀測區(qū)域。而且有75顆恒星，近到足夠讓人類制造的無線電波抵達（100光年內(nèi)）。

在過去、現(xiàn)在和未來能看到地球的這個區(qū)域內(nèi)，有7顆恒星擁有行星。例如，比較著名的七胞胎星系——Trappist-1星系，其擁有7顆地球大小的行星，會在1642年內(nèi)進入這個區(qū)域，并在那里待上2371年。

研究團隊認(rèn)為，那些位于有利位置、可以觀測到地球經(jīng)過太陽的恒星，可以作為未來搜尋潛在宜居行星的優(yōu)先目標(biāo)。

在過去漫長時間里，人類通常利用射電信號尋找地外文明的跡象，近些年也出現(xiàn)了利用激光搜尋目標(biāo)，并持續(xù)觀測整個天空等方法。而依據(jù)此次研究結(jié)果，只要那些處于合適位置的地外文明曾經(jīng)擁有和我們現(xiàn)今相差無幾的技術(shù)水平，“它們”就能發(fā)現(xiàn)我們。

最終答案

搜尋地外文明是一項嚴(yán)肅的科學(xué)研究，我們什么時候才能得到答案？或許是明天，或許是1萬年。既然地球上的生命能夠從無生命的物質(zhì)中產(chǎn)生出來，那么在宇宙中的其他地方也有可能發(fā)生類似的故事。德雷克提出過一個計算銀河系中文明數(shù)量的著名公式，即德雷克公式。這個公式中包含一個重要的因子，即一個文明能夠維持的時間。作為一個物種，能不能安全的度過掌握危險技術(shù)的最初階段（例如，人類能否不被自身創(chuàng)造出來的核武器毀滅？），而變得理性，這至關(guān)重要。不同的人對于文明延續(xù)的時間有不同的看法，樂觀的人得出的結(jié)論是銀河系中有1000萬個文明，而悲觀者的數(shù)字是不超過1個。

相關(guān)名言

尋找太陽系以外的行星系，這是探索地外文明的又一個方向。

——卡爾·薩根

地外文明的探索不僅是宇宙探索的一部分，同時對人類的進化和科技的發(fā)展將產(chǎn)生深遠的影響。

——周海中

SETI在宇宙中探查各種頻譜的信號，希望發(fā)現(xiàn)地外文明有意或無意的廣播。這樣一個項目的成功概率是難以確定的。

——塞思·肖斯塔克

近年來搜尋地外文明計劃的資金越來越難籌集，隨著經(jīng)濟衰退的持續(xù)，我們不得不將預(yù)計發(fā)現(xiàn)地外文明的時間表向后推遲。

——弗蘭克·德雷克