『』林潮:发现地外生命的迹象或许为时不远( 三 )
马后炮很容易 , 从后往前看 , 我们会发现很多事情很简单、很明显 , 但是事先不会想到是这么简单的 , 所以事情要一步一步做 。我不认为这些理论是被推翻 , 我认为我们是在寻找和排除各种各样的可能性 。如果我们提出一个可能性 , 即使后来发现错了 , 这个可能性被排除 , 也是对科学有贡献 , 促进科学的发展 。对于理论家来说 , 理论被证实或者被推翻都会很开心 。
我们要有胆量挑战经典的东西 , 这种挑战可能会带来突破 。当然 , 要在完全了解的基础上再去挑战 , 提出新理论不能凭空来 , 我们希望排除得少一些 , 考虑得更加周到一些 。很多理论不是错的 , 只是被排除 , 这些理论在未来的某处还可以再利用 , 并不是完全无用 。如果没有不断革新的过程 , 理论发展就会走进死胡同 。
《赛先生》:虽然观测技术在不断进步 , 但是也会遇到瓶颈 , 这样的瓶颈对天文学研究有什么影响?
林潮:理论与观测是科学研究中的不同分工 , 不是对立的 , 二者缺一不可 。目前 , 有些研究需要越来越多的资源 , 也许会走向瓶颈 , 这个时候我们就需要改变 , 尝试换一个路径 。我在美国加州工作时 , 在湾区经常能看到苹果公司的广告:Think Different 。做科研也是这样 , 需要有一点时间来回想和反思 , 寻找其他的方法 。
观测对验证理论至关重要 , 越前沿的研究会对观测的精确度提出越高的要求 。比如搜寻系外行星使用的径向速度法 , 原理很简单 , 但对观测要求极高 。这样的例子有很多 。2000多年前 , 古希腊天文学家阿利斯塔克就曾提出过“日心说”的理论 , 但是当时的观测由于精度太低 , 得不到支持这个观点的证据 。40多年前 , 韦伯曾经说自己探测到引力波 , 但是并未被证实 , 后来大家认为他的探测设备的精度不可能探测到引力波 。还有一个是霍金提出的黑洞蒸发 , 这个理论充满争议 , 过于超前 , 在可见的未来极难被证实 。再比如多宇宙的理论该如何被证实 , 我们目前还看不到什么迹象 。
但是 , 地外生命的迹象从原则上讲是可以被观测到的 , 因此我们才有可能研究地外生命的问题 。
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未知的未知
《赛先生》:是什么吸引您进入系外行星研究的领域?
林潮:寻找系外行星的意义在于帮助我们理解人类 , 理解生命从哪里来 。
生命是一个非常复杂的过程 , 包罗万象 。我们只知道生命在地球的演化 , 因为我们对生物学的研究都在地球环境中 , 但宇宙环境是多元化的 。生命的起源是偶然还是必然 , 是自发产生还是在星际传播 , 都需要进行研究 。地球的生命可能只不过是宇宙中特殊的一种 , 宇宙中可能有很多种不同的生命 。
这就是我们说的探索“未知的未知” , 也就是我们现在连什么是问题都不清楚 。因此 , 可行的办法是从“已知的未知”出发 。我们并不是说所有的地外生命都要和地球上的生命一样 , 但我们至少先找一个地方着手 , 做起来 , 找到一些和地球相似但有根本的不同的现象 。
由于受到观测手段的限制 , 即使在系外行星上存在生命 , 我们可能也很难直接用望远镜看到 。因此我们在搜索系外生命的过程中 , 主要是寻找一些迹象 。比如说我们在森林里 , 想直接找到狗熊很难 , 但是发现狗熊的粪便相对容易 。我们搜寻地外生命可能不是直接找到运动的生命体 , 而是找到它们对应的一些迹象 。
在地球的生命史中 , 最早期的生命(藻类)对我们的大气层有“污染” , 这种“污染”使得大气层中氧的含量不断增加 。氧很活跃 , 参加氧化反应 , 所以空气中的氧在不断减少 。要维持空气中的氧 , 就要不断制造氧 , 而能够制造这么多的氧分子 , 是地球上的生物在发挥作用 。我们在系外行星寻找氧 , 并不是因为我们这样的哺乳动物需要氧才能生存 , 而是因为最早期的藻类使地球的大气层氧化 。如果我们找到氧 , 说明那个地方可能有生命 , 然后我们可以在下一步的研究中分析这些生命的迹象 。
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