易評：從《三體》到開普勒 科幻到現實有多遠？

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易評：從《三體》到開普勒 科幻到現實有多遠？

文/秉翰

小編上周的話題過於有預見性，話音剛落NASA就說發現了新「地球」。所以沒辦法，這周依然要延續上周話題。由於發現易友很多都對《三體》這部小說情有獨鍾，小編就從這裡說開去。

不 過，開始本期易評之前，先糾正一下錯誤，上期談到木星探測器朱諾號將在2016年飛抵木星，人類會第一次近距離觀察這顆行星。但是，有易友指出其實 1989年的伽利略號就飛過木星一次。小編確實忽略了這個部分，特此更正。另外，昨天NASA宣布Kepler 452b的消息後，仍然有易友提出了為何要找液態水的問題，上期易評已經做過詳細解答，請參見上期易評話題。

好了言歸正傳，很多人擔心如果Kepler 452b上有外星人，會不會像三體文明一樣攻擊地球。其實易友多慮了，無論是黑森林法則還是猜疑鏈，都是作者強加的設定，並無任何論據。從作者角度來說，這是創作需要無可厚非。但是拿這兩條當宇宙真理就沒有必要了。

科 幻小說《三體》中很多故事的發生其實都基於主觀設定，很容易引人入勝但經不起推敲。就像很多教科書只寫結論，不寫論證過程一樣。首先就拿三體問題來說，這 本來是一道數學輪證題，說的是三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體，在相互之間萬有引力的作用下的運動規律無解的事情。但是三體星球 加上旁邊的三個「太陽」，或者在加上之前被吞噬的若干行星，這就已經不是個三體問題。

科學幻想小說的創作更多的都是抽取表象，而放任本質。 喜歡《三體》易友大可不必再糾結外星人攻擊地球的事情了。就算Kepler 452b有了外星人，他們看到的也是1400年前的地球，根本無從曉得地球今日的狀態，根本不敢貿然來犯。他們怎麼知道，地球1400年後是個什麼狀態， 沒準到時根本不適宜居住。有的易友可能會用智子通信來反駁，《三體》中的智子就是量子通信，量子通信只是解決了通信的加密（不可逆），但是通信仍然要以光 速進行。1400光年，就是要1400年的通信延遲。

為何Kepler 452b如此重要？

接下來上乾貨。為 何Kepler 452b的發現意義如此重大？既然NASA之前找到過那麼多處在宜居帶距離的行星，為何又對Kepler 452b如此興奮？問題的答案在於他們的「太陽」。之前，NASA也找到過其他的類地行星，比如說此前最像地球的類地行星Kepler 186f。這顆行星的大小雖然跟地球相近，但是問題是它的「太陽」是一顆紅矮星。而紅矮星系的生命存在可能要比我們的太陽系低很多，因為紅矮星的溫度太低 了。所謂紅矮星不管是K型還是M型，溫度都不超過4000度。

圖）太陽、紅矮星、棕矮星和行星的溫度區別

而且其他已發現的類地行星都有這樣或那樣的問題，沒有Kepler 452 b這樣與地球的相似度。為了解釋Kepler 452 b的重要性，這裡要解釋一些名詞：

地球相似指數-與地球的相似度，從0到1，其中1是與地球一樣。地球相似指數取決於行星的半徑、密度、逃逸速度和表面溫度。

首要宜居指標-植物的可持續性，從0到1，其中1為最適合植物生長。首要宜居指標主要取決於表面溫度和相對濕度）。

宜居距離-從中心恆星到行星的距離，-1代表宜居距離區的內邊緣，而+1代表外邊緣。宜居距離主要基於恆星的光強、溫度和行星的軌道。

大氣 – 行星大氣的宜居性，低於-1代表大氣很少或沒有，高於+1代表大氣組成主要為氫氣。 -1和+1之間代表可能有適合生命的大氣。 取決於行星的質量、半徑、軌道的大小和中心恆星光強。

下面是目前NASA找到並掌握跟地球最相似的一些行星的具體參數（數據來源為波多黎各大學的行星宜居性實驗室-PHL）：

由 上圖可知，曾經發現過的地外行星最大的問題就是他們的太陽太冷了，大幅降低了他們的宜居性。其中Gliese 667 Cc的太陽不僅是棕矮星，還是一個三星系統的一部分，類似《三體》中的三個太陽。由三體問題可知，這個行星系統不會很穩定。這也是為什麼發現Kepler 452b後，NASA科學家特別興奮的原因，終於有顆類地行星的中心行星是黃矮星了。

1400光年，如何確定Kepler 452b有水？

1400光年，小編向你保證，有生之年我們絕不可能登陸這顆行星。不可能是《三體》裡面扔個二向箔讓維度塌縮這種異想天開的解決方案（維度塌縮確實能讓兩個星球迅速見面）。也不太可能是《星際穿越》里上帝創造出來的蟲洞穿越。所以說科幻與現實是有很大距離的。

圖）液態水吸收光譜

從現實層面來說，最常用的液態水判斷方法就是通過光譜儀的分析。液態水的存在會產生特殊的吸收光譜。目前光譜分析是最準確的地外行星液態水的檢測和確認方法。液態水的氫氧結合狀態使得液體水與其它形式的水具有不同的吸收光譜特徵。

所謂吸收光譜是指測量輻射吸收量的光譜技術，不同物質吸收能量後所產生輻射場的波長和頻率不同。吸收光譜很早就被用作化學分析工具，以確定樣品中特定物質的存在。在很多時候還能量化該物質的存量。

光 譜分析的具體原理是這樣的。如果是純白光，光譜應該是連續的。但是當光線碰到某些物質（原子、分子或電子）某個頻率的光就會被吸收，在該頻率的光譜上留下 一條暗線。科學家通過大量實驗觀察總結出，每種元素或化合物的吸收光譜的暗線光譜跟明線光譜的位置一樣。也就是說每種物質發射的光跟吸收的光頻率是相同 的。通過觀察光譜暗線的位置就可以判斷遙遠星系有哪些物質。

至於，Kepler 452b的處理方法也是一樣。恆星所發出的光超射到Kepler 452b發射出來。這些反射光穿越大氣層時，就會被大氣層里的許多物質吸收特定波長的光。這樣我們通過這些光所形成的連續光譜上的暗線，就能判斷Kepler 452b的大氣組成了。

圖）吸收光譜原理示意圖

但 是，光譜分析法有一個問題就是，這種檢測方法對於很厚的大氣並沒有很好的處理方法，特別是距離特別遠的星系更是束手無策。不過，這種光譜分析法對於水蒸氣 的確認確=卻是暢通無阻。這一結論已經被很多地外行星驗證。但是，水蒸氣本身並不能證明液態水的存在，只能與其他的方法相結合做出判斷。這種水蒸氣很可能 是來自地下水而不是地表水。NASA目前已經通過這種手段發現木衛二上存在地下海洋。還有就是，從統計學的角度來看，在銀河系中越是多岩石的行星存在液態 水的可能性就越大。這也是為何昨天，NASA為什麼一直強調這是一顆多岩石的行星。

不登陸就沒法確定Kapler 452B有生命嗎？

其 實昨天NASA的科學家已經透露了一些信息。發布會中，一名科學家表示，尋找生命需要向太空中發射新的科學儀器。根據小編有限的知識，解讀這個新儀器就是 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。不過這一望遠鏡要在2018年10月才能部署完畢。這一新的太空望遠鏡採用最新科技，造價達到87億美元。（真不知道除了老美誰 還會砸這麼多錢來搞太空望遠鏡。）

圖）詹姆斯·韋伯太空望遠鏡

就像當年發現冥王星，首先發現的人並不是真的看到了冥王星，而是發現冥王星的存在改變了周圍的引力場。尋找地外生命也是同樣的道理，可以通過其存在產生的其他現象來確定。

詹 姆斯·韋伯太空望遠鏡基於的理論來自老美的天文學家Amit Misra。這位仁兄的專業是天體生物學，他所發明的理論並不是直接觀察生命，而是尋找所謂的「氧氣二聚體」。氧氣二聚體就是兩個氧氣分子結合在一起的化 合物。氧氣通常的寫法是O2，氧氣二聚體則包含四個氧原子，化學式O2-O2。

當恆星發出的光進入行星的大氣層時，大氣中的氧氣二聚物就像是特殊標記一樣會產生特殊的光譜結構。經由前段的光譜分析知識，從太空望遠鏡里監測到。

至 於發現這些氧氣二聚物到底有何作用？根據已知科學知識（請不要太任性，就像上期易評說的那樣，天馬行空就沒法聊了），如果氧氣二聚物被發現，則說明大氣中 的氧氣濃度已經達到很高含量。根據現有知識，唯一可以產生高濃度氧氣環境的途徑就是生命的光合作用。換句話說，如果天文學家觀測到行星具有較強的氧氣 二聚體光譜反應，就能成為表明這顆行星有外星生命的確鑿證據。

不過，正像前面說的一樣，新的O2-O2分析儀器，只能等哈勃望遠鏡的繼任詹姆斯·韋伯太空望遠鏡來搭載。另外，新的太空望遠鏡同樣能夠檢測遙遠星系的水和大氣成分。

說 道這裡，大家估計也能明白，尋地外生命在我們這個時代，基本是一個無解的問題。我們並不太可能直接觀測到鮮活的地外生命體。但是正像小編上期所說的只有你 想不到，沒有做不到，現在的努力同樣可以改變你的過去。《三體》等科幻作品的最大作用就是讓人類敢於想像。但是同樣要知道，科幻與現實的差距是巨大的。彌 合這巨大的差距可能要我們人類數十代或數百代的努力。

（本文主觀性陳述僅代表小編個人意見，不代表網易科技觀點）

源：http://tech.163.com/15/0725/07/AVBRR22O00094NR8.html

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