凸眼怪物和小綠人

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更新時間: 2013-09-21

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凸眼怪物和小綠人 -凸眼怪物和小綠人


 「它是生命,吉姆,但不是我們所知道的那種生命。」
             ——引自《星際迷航》

  讓我們設想宇宙中充滿了生命。暫且假設懷疑論者的想法
是錯的,生命之花在銀河系乃至其他星系處處盛開。那麼外星
生物會是什麼樣子呢?

  對這個問題有兩種不同的觀點。一部分人認為在外星世界
里,物種的數目與地球上大致相當,但是占統治地位的生物與
我們人類看起來完全不同。另一種推理是,外星世界中有著大
量不同的物種,但真正進化到能夠創造一個文明的生物則應具
有和人類大致相同的形態。

  兩方陣營的論據都相當複雜,關鍵在於對進化生物學的不
同詮釋,以及關於宇宙範圍內進化方式的互相對立的觀點。

  我們已經知道,自從1859年達爾文的《物種起源》出版后
自然選擇的進化理論開始流行起來。這是一部堪與愛因斯坦的
相對論、立體派或勛伯格(Schoenberg) 的十二音階體系媲美
的作品。就和所有劃時代的革命性發現一樣,進化論被當時的
許多人誤解。甚至時至今日,它仍為不少人曲解。

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  19世紀後半葉,當達爾文的密友赫胥黎(Thomas Huxley,
(綽號「達爾文的鬥犬」)竭力宣傳進化論時,傳媒和大眾都
完全錯誤地接受「人是由猴子變來的」這樣的觀點。這是對一
種縝密的理論的粗濫而錯誤的解釋。時至今天,不少人仍持有
如此荒謬的想法,此外,還有一些更誘人的誤解摻雜進來。

  最近在某科普雜誌刊登的一篇關於其他行星上的生命的文
章中,我驚訝地看到它說在另一顆行星上產生和我們相同的基
因序列的機遇是5×(10的16 557 000次方),即5後面跟著1600多
萬個零。這無疑是個大得難以想象的數字,它意味著在其他星
球上出現與地球生命相仿的生命是極有可能的(掃校者註:中
譯本原文如此,疑為作者或譯者筆誤,產生相同基因序列的機
遇應當是1/(5後面跟1600多萬個0), 也就是說在其它星球上產
生與我們相仿的生命是極其沒有可能的。從下文看,作者也是
這個意思)。而事實上,這種說法是徹底錯誤的,它沒有將進
化的因素考慮進去。

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  誠然,在一個沒有進化的宇宙中,要產生與智人相似的生
命形式是不大可能的。不過,由於基因隨著環境而進化、變異,
所以倘若地外環境與地球並非截然不同的話,那麼在有生命的
行星上的生物基因經過長時期的進化,產生與地球上相似的生
命是完全有可能的。

  但是,達爾文進化論的重要性遠不止如此。它並不是簡單
地描述生命形式的發展,或高等生物如何從低等生物進化而來;
它是生命的發動機。不管那些宗教頑固派怎麼說,沒有進化也
就沒有生命。

  進化的機制究竟是什麼呢?它如何影響著關於外星生命特
征的種種爭論?進化的結果是否會產生凸眼怪(bug-eyed monsters
常簡稱為「BEM」),有沒有小綠人(「LGM」),或是其他
什麼聞所未聞的東西?

  進化過程是在不經意間發生的,冷酷無情的。這是岩石的
核心,是生存的惡夢,是在陷井底的恐怖,是那種將你在清晨
4 點驚醒的恐懼。通過自然選擇而進化,是所有物種從較不完
善的形態轉變為更能適應環境的形態的過程。這個過程是由逆
境、環境的改變、以及競爭來驅動的(由此而產生了另一個被
大大麴解的觀點——「適者生存」)。生物所遭遇的逆境越多,
進化的速度也越快。

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  我所以說達爾文進化論——或者說自然選擇進化是冷酷而
又不經意的,是因為這只是一種機制:進化過程中的種種變化
都是沒有導向管理的,並沒有什麼神在謀划或在幕後操縱著這
一切。

  達爾文進化論不需要神,這是一個在遺傳層次上運作的自
我延續過程。越能適應環境的物種,生存和繁衍的機會就越大。
通過有性繁殖,它們將遺傳物質傳給子孫後代。至關重要的是,
這些遺傳物質也通過複製過程而重新組合併且有可能發生變異。
變異后的這些特徵(與那些按照原樣複製的部分一起)在後代
的身上體現出來。接受到更為適應環境的遺傳信息的後代,又
有更多的機會生存繁衍。如此一代代遺傳下去,這些物種變得
越來越適應環境。突變純粹是偶發的,它塑造新物種。與此同
時,那些獲得不利的遺傳信息的試驗品則將被歷史無情地拋棄。

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  這種機制幾乎是一種普適的真理。我這麼說確是冒了被指
責為沙文主義者的風險,但根據我在上一章提及的碳的獨特性,
通過自然選擇而進化的機制是一條基本法則,沒有理由說它不
適用於整個宇宙。正像前面我已說過的,按我們目前的認識,
沒有進化過程就沒有生命(原註:即使是再奇怪的生命形式,
比方說,假設有智慧型氣體生命存在,它也必須經歷進化的過
程。也許是從另一種不那麼適應環境的氣體形態進化到更為適
宜的狀態)。

  那麼,這種簡單的機制又是如何影響了我們的外觀或是使
一頭鯨區別於一只金絲雀的呢?

  發育生物學是一門專門研究地球上的生命如何從幾十億年
前的簡單形態發展到今天我們所見的這些動植物的學科。它是
一門融合了進化生物學、古生物學和遺傳學的綜合性學科。

  發育生物學家從兩個基礎出發著手研究。其中一條途徑稱
作「進化生物學」,研究各種現代動物的種種結構,它們被稱
為動物的「體構」——我們今天所看到的不同類型的動物所共
有的基本類型。有了這些之後,就可以通過計算機模型來追溯
這些基本體構的起源。

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  另一條途徑是「遺傳追溯」,這種方法包括分析遺傳物質
經歷漫長時期所發生的變化。遺傳特徵當然是決定生命的本質
和差異的關鍵因素,我們也許可以有辦法追溯遺傳物質在同種
和不同種生物之間如何變化。通過這種方法,生物學家可以得
出兩個或更多個現代物種的共同祖先的特徵,再以相同的方法
一層層遞推上去,直至建立物種「譜系樹」。

  這兩種方法都不很直截了當。生理特徵的追溯方法不但需
要強有力的計算機模型,有賴於大量從古生物學和考古學的發
現中獲得的參數和信息,了解功能與結構的關係,而且還要進
一步了解動物的生理特徵與環境之間的聯繫。遺傳追溯方法的
問題則在於不同的基因,亦如不同的物種那樣,進化的速度並
非相同。進化過程的途徑更是含有大量分支,這種錯綜複雜的
情況常常將研究者引入死胡同,使邏輯推理陷入僵局。儘管如
此,發育生物學家們還是逐漸勾畫出了生命在地球上的演化進
程,並有可能由此了解生命在其他星球上的發展情況。

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  在前面一章里,我們已經看到地球上的生命是在約38.5億
年前出現的。雖說關於無生命物質如何轉變到我們所說的「活
的」生命仍是爭論的焦點,但是很顯然,自那個轉折點后,生
命開始了繁衍和進化的歷程。不過,如果你認為這是一個簡單
的線性進化過程,那就大錯特錯了。

  直至 5.3 億年前,地球上最複雜的生物也只有水藻那樣的
水平,甚至水藻都還是剛剛出現的。在地球上能找到生命的最
初的28.5億年中,只存在單細胞生物,例如細菌。到10億年前,
水藻作為首例簡單的多細胞生物出現在地球上。後來,大約在
5.5 億年前,也就是地質學家所說的新元古代, 一批複雜一些
(相對於今天仍很原始)的生物嶄露頭角。它們可能是類似於
今天的海腮、原始蠕蟲、水母還有蛞蝓之類的動物。它們都留
下了模糊的化石和痕迹。

  不過,又過了大約2000萬到2500萬年,地球上的生物進化
發生了翻天覆地的變化。在整個新元古代時期,地球上都只有
相對較少的幾種「體構」,但突然間一切都變了。如果我們將
5.5億年前的化石與5.2億年前的化石作一番比較, 就會發現地
球上生物種類和數量的巨大差異。

  這種突然的變化被稱為寒武紀大爆發,地球上動物生命活
動的一次突然迸發(這是一個連接約始於40億年前的前寒武紀
時期和持續至約 5 億年前的寒武紀的過渡時期)。如果在此之
前有外星來客造訪我們的地球,它們除了細菌外只怕很難再發
現其他的生命跡象了(細菌繁盛的狀況倒有可能和今天的一樣)。
但如果它們是在寒武紀末,也就是在寒武紀大爆發之後來到這
里,就會看到大量不同的生物。正是這些原始動物——包括幾
乎所有已知的帶殼的無脊椎動物(貝類、蝸牛和節肢動物)的
出現,才會導致現代脊椎動物——當然包括人類——的產生。

  在寒武紀大爆發(這一階段也許只持續了幾百萬年)結束
的時候,所有生物的基本結構(即地球上所有動物的體構)都
已建立完畢。從此以後的所有進化步驟(包括我們認為最激動
人心的變化——一些動物離開海洋,開始在陸地上生活)都只
是在寒武紀大爆發確立的基本動物類型上進行精雕細刻的變化
而已。

  根據這些基礎構架,目前地球上已經形成了37種不同的體
構,它們構成了生物分類學藉以為據的整個動物階層。利用這
37種體構,大自然已經產生了大量不同的動物,從蜈蚣一直到
愛因斯坦。(原註:生物學家利用這樣的系統把動物和植物歸
入包容度越來越大的等級式分類之中。非常相近的物種歸為一
個「屬」。特徵和起源相近的屬歸為一個「科」。科到「目」,
目到「綱」.綱到「門」或「部」,最後,門或部又合為「界」。)

  雖說從外觀上來看,地球上不同的動物之間存有很大的差
異,但從遺傳的水平上來分析就會發現驚人的一致性。誠然,
地球上所有的生命都是以碳為基礎,而且均依靠DNA來傳遞遺
傳密碼,但我所說的一致性遠不止這一些。遺傳學家發現,幾
乎所有的生命體在它們的核心部分都有一組「調節基因」。這
些基因決定了生物的基本體構。由於許多種群的動物具有共同
的祖先,這些外表大不相同的動物——比方說烏賊、斑馬和蒼
蠅——便有著非常相似的遺傳密碼。

  大多數動物是從一個單細胞——受精卵或是「合子」開始
的。隨後,這個細胞分裂,複製,製造出有特殊用途一形成器
官、腺體、皮膚、肌肉和骨骼的各種蛋白質。不過,在每個生
物的核心部分都有一組共同的控制蛋白質形成的基因。由其控
制形成的蛋白質又和其他基因相互作用生成更多的蛋白質,如
此繼續下去就成為所謂的「基因級聯」。隨著這個過程的不斷
進行,基因變得越來越各司其職,與我們這顆行星上幾乎所有
的生物最核心的共同基因的差別也越來越大。

  胚胎髮育中最簡單的指令是確定自身的體軸——哪一頭成
為尾部,哪一頭又將成為頭部,哪一邊是背面,哪一邊是正面。
這條指令是從基因級聯中心的一組基因中得到的,它是所有物
種共有的特徵的例證。從級聯的這個位置往下一些是決定軀幹
之外是否長出一個頭的基因和控制肢體發育生長的基因。這段
基因在像魟和馬如此相異的動物之間會有所不同,但倘若是馬
和羊,甚至馬和蒼蠅之間則相當接近,只是在級聯的再下面一
些才是明顯不同的動物之間的區分地帶。甚至鳥的翅膀和哺乳
動物的前肢部分據信都由同一組調節基因控制。

         圖 7 動物調節基因示意圖

  這整個過程源於一段真正古老的DNA序列。這段據信在地
球動物出現之前就已存在的DNA被稱為「同源框」。換句話說,
這段DNA序列(大量高度複雜的鹼基對集合)早在前寒武紀就
已經產生了。過去幾年裡,在遺傳學的這一領域進行了大量研
究,其注意力主要放在一組包含「同源框」DNA序列的所謂「
同源框基因」上。這組基因通常成簇地聚集在動物染色體中,
所以又叫「同源框基因簇」。

  近來,科學家對同源框基因簇的研究帶來了一些令人吃驚
的結果。他們發現這些基因很可能是其所在的生命主體的模板
——一簇中基因的排列方法與動物體內由它們控制的那個部位
處於胚胎期時的排列方式一模一樣)。

  遺傳學家和進化生物學家利用同源框基因簇來幫助解釋在
寒武紀大爆發之前不同的物種如何共有同一祖先,隨後又通過
怎樣的進化途徑發展到今天的模樣。舉個例子來說,科學家們
可以證明老鼠和蒼蠅在大爆發之前有著共同祖先,因為老鼠和
蒼蠅所帶有的啟動眼睛生長的基因如此相似,甚至可以在胚胎
時期將其互換而沒有任何不良後果。當然,更為複雜的那些用
於控制眼睛類型的特化基因就不能成功地交換了,因為這樣的
基因是它們共同的祖先經歷寒武紀大爆發后演化出來的不同分
支。

  很明顯,兩個物種越是相近,遺傳的可比較性就越大,它
們共同的調節基因或核心基因也越多。當我們考慮靈長類時,
這一點就顯得尤為突出,人類和黑猩猩的基因結構只有1/100
的差別。

圖 8 同源框基因簇中的基因排列與從中發現這些基因
的胚胎解剖結構之對比

  那麼,這些知識又如何同其他行星上生命形態的可能特徵
——外空生物學的研究範疇聯繫起來呢?

  答案就在我們已經討論過的基本事實中:我們所認識的所
有生命形式均以碳為基礎。碳及其產生的化合物居於「生命分
子」——DNA的核心地位,而DNA則是遺傳的關鍵,它產生了
地球上各種不同的生物。可能會有人爭辯說,也許有某種DNA
替代物,它可以比DNA做得更好。乍聽之下,這似乎有些道理,
而且假如在另一個星球上果真發生的話,那就會有一系列不同
的遺傳物質,從而產生完全不同的整個外星生物群。它們仍是
以碳為基礎的生命形式,但是由於它們的遺傳結構建立在不同
的分子集合上,它們最終就可能以我們從未想象過的形態出現。
然而,這樣的景象真的會出現嗎?

  有一種最近幾年才開始真正興起的思想叫做「趨同性」。
這種想法來自生物學到工程學等等許多不同的領域。簡化地表
達就是:「同一個問題可以有許多完全不同的起點,但只會產
生為數不多的答案。」

  以日常生活中的汽車為例。在這個簡單例子中,問題是如
何在合理的價位上製造一輛高效的汽車,它能將一組人以合理
的速度比較舒適地從A地運至B地。假如某個人從未見到過現代
汽車,那麼他認為可以有許多方法來實現這一想法還情有可原,
但事實並非如此。當然,表面上看,現在有一系列不同樣子的
車輛(與動物界相比,這就相當於「體構」),例如客車、轎
車、巴士,還有貨車。不過它們之間的差異相對來說是相當表
面的,如裝飾性設計,大小和形狀上的細微改進。從基本結構
上看;它們都有金屬結構的門、輪胎、車頂、車廂、方向盤和
汽油箱,都使用燃料,都有供人乘坐的前後座,而且沿著公路
行駛。

  如果我們要建造一座工廠來生產在世界各地的公路上行駛
的各種汽車,那麼它一定會是一個巨大而複雜的工廠(類似地
球上製造生物的生態系統),但它只需要製造幾種基本的零部
件,整個製造過程中會用到許多相同的構件(和生物各部分的
發育由調節基因來控制一樣)。最為重要的是,我們人類已經
通過製造各種大同小異的車輛把這一問題解決了。

  同樣,大自然在處理它面臨的問題時,也會從幾個不同角
度入手,而且總是選擇最有效率的途徑——因此有一種想法認
為外星世界的生物有可能使用其他複雜分子,而不是DNA,然
而,也有一種觀點認為DNA是最佳選擇。依靠DNA,大自然可
以在解決複製生產的同時又藉助自然選擇完成進化過程。而自
然選擇則有賴於代代之間遺傳物質的變異來完成。宇宙中可能
只有一套能完成這些功能的機制,而地球上大自然的這套運作
系統歷經數十億年的實驗已經達到了這樣的「完美境界」。

  因此,如果我們假定DNA是完成遺傳信息傳遞工作的最佳
分子,所得出的結論就是任何有生命的行星上都有一小群共同
的祖先,它們會進化成一大批適應周圍環境的生物。但是,那
個環境會是什麼樣的?它又會怎樣影響外星種族的特性呢?

  前面我已經提到,在地球上許多極端的環境一放射性廢料,
海床底下幾千英尺,熱泉和南極冰凍的荒原都沒能阻擋住強悍
的細菌。這就是為什麼單純從生物化學的角度來講,細菌是我
們目前所知道的最成功的生物。在某些細菌能夠繁茂生長的嚴
酷條件下,一些比較高級的動物是無法從單細胞生物進化形成
的。

  這就給外星世界要發展出高等生命形式定下了環境限制。
首先,環境溫度要在 0℃~約40℃之間(太熱的話,酶將不能
工作併發生變性)。其次,周圍環境中不能充滿強烈的射線,
它會摧毀生化物質,並阻止許多細胞賴以生長和活動的化學反
應。氣壓範圍倒不是什麼大問題,不過我們在後面會看到它對
最終的生命形態有著巨大的影響。最後,不用說,大氣成分必
須由適當比例的氧、氮、水蒸氣和二氧化碳組成,這樣才能產
生基於DNA分子的動植物群。

  除了以上這些基本因素之外,還有一些決定著高級生命能
否在外星世界產生的關鍵條件。我已經描述過,在 5.3 億年前
的一次大爆發——寒武紀大爆發之後,地球上開始出現大量復
雜的生物,在此之前,地球上最複雜的生命也只是一些像原始
水藻那樣的簡單多細胞生物。寒武紀大爆發之前這近乎荒蕪的
33億年大致佔據了生命史的90%呢。 是什麼力量引發了這次大
爆發?是什麼將生命推入了一個全新階段,同時開啟了帶來今
天這個勃勃生機的地球的進程呢?

  實際上,沒有人能回答這個問題。但可以毫不誇張他說,
這個問題的答案是決定其他世界上的生命會是什麼樣子的最重
要的因素。

  有兩種對抗的理論可以幫助解釋 5.3 億年前地球上發生過
的事情。第一種理論就是時間是公正的,大自然在嘗試了大量
不同的進化機制后,最終走上了正軌,這並不是說大自然具有
「看透未來」的能力,或者有某種計劃在「指引」這一切發展
到產生像人類這樣占統治地位的物種——自然選擇並不按某種
計劃進行,它是一種由成功結果所驅動同時被隨機事件所衝擊
的過程。在某種意義上,毋寧說,這種對寒武紀大爆發的解釋
與「趨同」思想是相輔相成的——大自然自己找到了迷宮的出
路。這個過程耗時整整30億年,但最後終於成功了。

  這種解釋對於那些相信在我們這個小小的世界以外也有生
命的人來說是一種安慰。如果這個過程能夠自發地在地球上發
生,那麼它完全有可能是某種基本過程的一例——一種生命復
雜到一定程度的必然結果,一個激發生命進入下一階段的轉折
點。

  與之相佐的意見總的說來比較悲觀。這觀點認為,寒武紀
大爆發是由於某些未知的異常事態引起的。發生的原由從彗星
或巨大的小行星與地球相撞一直到地球中氧含量的急劇變化,
不一而足。

  根據目前所知的情況,像太陽系中其他的行星一樣,地球
也曾遭受過隕星、彗星和小行星的轟擊,所以當時完全有可能
發生過此類事件,由此引發寒武紀大爆發。這樣的衝擊足以打
亂地球上原有的生態系統並給予生物進化以全新的動力。

  同樣,大氣條件變化的可能性也不能排除。大氣中氧含量
百分比的增加幾乎必然會引起地面上生命活動的劇增,它也可
以解釋為什麼在如此短暫的時間內會出現大量新的生命形態。

  如果在這雙方中有一方的觀點是正確的,也就意味著下述
兩者之一:一是這些事件確實在一定程度上促進了生命的繁榮,
但沒有它們一切也照樣會發展到今天的狀態;另一種情況是這
些全球性的劇變確實發生過,並且是寒武紀大爆發的唯一導火
線。要是果真如此,這后一種可能性就意味著高級的生命形式,
即那些有機會進化到能夠創造文明和技術的生物,在宇宙中遠
不如我們想象中的那麼普遍。

  了解了較為悲觀的觀點之後,讓我們再次回到積極的觀點
上來,假設地球上寒武紀大爆發的產生是由於一種自然的機制,
一種生命發展到一定水平就會發生的情況。那麼,高等生命會
遵循怎樣的可能路線發展下去呢?其他行星上的演化途徑是否
會引向與我們在地球上見到的生物相類似的生命?還是有著完
全不同的生命旅程呢?

  在這個問題上,再一次產生了意見分歧。一部分人認為同
形同性,地外生物可能會與地球生命走類似的路線,而另一部
分人則深信在遙遠的,也許是幾千光年之外的行星上會進化出
與地球上的哺乳動物相似的生物乃是非常荒唐可笑的事。不僅
如此,外星生物學的權威人士,生物學家科恩( Jack Cohen )
曾說:「我們很容易被引到這條推理之路上去,認為外星生物
的進化路線與地球上的相似。假如一不留意,它還會領著你得
出外星人也都開福特車這樣的結論。」

  那麼,我們究竟可以推出什麼樣的結論呢?哪些論斷是可
以充分相信的,哪些又是完全不可預測的呢?

  首先,我們可以肯定外星生命形式是建立在碳的基礎上的,
而且可以相當肯定,它也運用類似DNA那樣的物質建立生化機
制以維持生命運作。然後,我們可以從關於進化方式的兩種不
同觀點中作一個抉擇。我們可以假設面對生物的「生存鬥爭」
這樣的問題有許多解決之道,這樣就會產生幾乎無限多種不同
類型的動物,其中包括不符合我們目前對生命所下的定義的生
物。另一種選擇是接受趨同觀念,並假定它是一種普適的機制,
那麼依據生命的種種必要條件就只會產生有限的幾種結果。
(原註:對這種觀點的支持來源於先前提過的一個事實:在地
球上只有37種不同的體構,我們所知道的數以百萬計的物種都
在這37種之內,沒有理由說在其他世界上不是這樣。)

  假如我們贊同趨同是普適的,那麼接著就要考慮生命進化
到高級形式所需的環境以及進化的方式。在一顆特定的行星上,
環境不能過於嚴酷,否則將不能形成多細胞生物。另一方面,
這個環境也要提供挑戰以促進自然選擇機制和生物的進化。我
想強調一下,在本書中我會著重考慮那些我們人類有機會與之
交流的生命形式。這並不是說那種生命也得身穿細條直紋布的
衣服並且用英語進行交談,不過它確實在一定程度上限定了那
種高級生物發展進化的環境條件。我們還必須假定任何能夠孕
育文明的行星都有著和地球氣溫相若的溫度和並不大強烈的有
害輻射。

  試著猜一猜,那會是怎樣的一種大氣呢?也許你很容易想
到,任何適宜高級生命形式的行星都必須富含氧,而且氧和二
氧化碳的比例也要合理。這是因為我們在地球上生活在一個平
衡的生態系統中,在這裡植物需要二氧化碳進行光合作用,爾
后產生氧。所有的動物都需要氧,它通過血液循環傳送到周身
的每一個細胞,參與細胞中幾乎所有的生化反應。但是,有沒
有可能存在某種使用其他氣體的成功的生態系統呢?

  假若我們認為外星生命生化機制的核心也是DNA(很難想
象還有其他的替代品),那麼利用氧氣之外的其他氣體的這種
呼吸系統就會產生問題。

  第一個問題在於該行星上勢必要有一個利用氧和二氧化碳
之外的其他氣體、與地球完全不同但又充分完整的生態系統。
這是因為沒有任何外星生物能在一顆行星上不與其他生物相互
作用而獨立演化或生存。換句話說,它們自身也必須是生態系
統的一部分,當然,任何生態系統都必須包括氣體循環,就像
地球上由氧氣-二氧化碳形成的氣體循環一樣。這樣的外星生
態系統必將會積累起一些與地球上的動植物相似的生物。有一
種可能的替代方案是通過動物和岩石的氣體交換形成的某種生
態系統。在這個系統中,某些形式的岩石可以採用類似植物那
樣的方式,經過某種類似光合作用的過程,吸收一種氣體併產
生另一種氣體,與外界形成氣體交換。

  第二個問題在於:也許外星動物像地球上的動物一樣呼吸,
只是呼吸的混合氣體的成分比例有所不同而已。但是,基於DNA
的生物有沒有可能呼吸其他的氣體呢?面對這樣的情況,我們
僅有的經驗是來自人(或任何動物)吸入有毒氣體(如一氧化
碳)后的反應。我們的身體系統只能接受少量的其他氣體,否
則細胞就會壞死,引起巨大的痛苦,然後窒息死亡。

  當然,這可能是一種極不恰當的比擬,因為任何能在那樣
的環境中進化出來的,能夠利用這些氣體並將之用於自身生化
過程的生命當然都可以自然地呼吸這種氣體,比如:二氧化碳
或氨氣。即便如此,最早觸發進化過程的含有DNA的原始模板
一定也是通過某種非同尋常的生化過程才產生了這樣的生命。
存在如此不同的機制的可能性相當小。大多數生物化學家相信:
基於和我們差不多的化學物質的細胞不能接受像氮氣、氫氣或
氰化氫之類的氣體,事實上,除了氧氣之外的所有氣體都是不
可能的。

  現在,讓我們看一看其他的環境因素。大氣壓力和引力場
會對生命產生怎樣的影響呢?

  在大氣壓力相對較高的行星上,智慧生命有可能演變成與
我們人類完全不同的模樣。由於呼吸的氣體壓力不同,氣體進
入它們的循環系統(如果它們有的話)的勢能也就大不相同,
所以呼吸系統的布局也會與人類的大相徑庭。但是,大自然會
再一次找到對付這種環境的方法並給予它們相應的補償。

  相對而言,引力因素引起的問題恐怕更多一些。一個外星
世界的引力場大小在一定程度上決定了生活在該星球上的生物
的身體結構和大小之間的關係。在相對狹窄的範圍內,地球上
的哺乳動物大小相差並不大——沒有200英尺(約60米) 長的
爬行動物,也沒有昆蟲般大小的哺乳動物。但是,在比地球大
許多的行星上,例如在引力是地球的20倍或幾百倍的行星上,
情況又會如何呢?(原註:這本身是一個非常複雜的問題,由
於種種原因,比地球大許多倍的固態行星是不存在的)。再者,
在一顆引力很小的行星上又是怎樣一番景象呢?

  在這樣的行星上無疑會產生比地球上多數哺乳動物都要大
或小的生物,但是這裡也同樣有問題。巨大的動物需要巨大的
心臟來供應身體正常運作所需的血液,而巨大的心臟又需要巨
大的肺來予以支持。依據我們對地球動物的了解,這些器官的
大小並沒有一定的限制,但要演化出一種占統治地位並能創造
文明的物種,就要有一個不僅僅用於維持身體基本功能的較大
的腦。這樣的腦自然需要更大的頭顱和更多的血液來給細胞供
氧,如此一來,又要增大心臟和肺的尺寸。這種問題同樣還會
出現在諸如身體各部分的比例、機動性和效率等會在高度競爭
的環境中限制動物成功進化的因素中。

  作為一種反對意見,有人說恐龍要遠遠比人類更為成功,
因為恐龍生存了上億年之久,而人類歷史至今才區區 100 萬年。
這絕對是胡言亂語。一種生命形式成功與否,即使從純生物學
的角度來看,也不是取決於時間的長短,而是應該通過衡量該
物種在生態系統中的地位來決定。人類是迄今為止僅有的建立
了文明,並從宏觀上控制環境的生物,而且我們的科學技術不
久還會讓我們這些脆弱的動物更有效地去控制環境。同時,我
們也是唯一能按照自己的意願離開這個世界的地球動物(儘管
目前這種選擇的自由還相當有限)。

  雖然有一些嚴格的條件限制,但是高度和體積這些因素倒
並不會排除一種動物發展某種文明的可能性。「我們」和「它
們」之間的這類差距只是表面的,科恩將其稱為「狹隘特徵」。
至於另一個世界的生態系統中是否會出現多一雙肢體或長有第
三隻眼睛的生命形式,確實是一個易於引起爭論的話題。如果
第三隻眼睛或額外的一雙肢體帶來的益處確實值得由此附加一
系列的要求,如增加體重,需要更多的血液和發展時間(進化
時間和胚胎成長時間都會增加)等,那麼這是有可能在與我們
所處環境不同的某個地方發生的。反之,如果不能負荷伴隨而
來的種種條件,大自然就不會選擇這樣的進化途徑。

  雖說「我們」和「它們」之間的差別可能並不太大,但是
究竟有多大呢?如果一個可能產生文明的環境與我們在地球上
經歷的環境相差不大,是否真的就可以設想外星人也都開福特
牌汽車呢?

  的確,有些人把人類發展的軌跡發揮到了極點,他們認為
能夠進化到形成文明的生命形式極有可能與我們人類非常相似
——它們看起來很像我們(或者說我們看起來很像它們)。這
樣的說法真有科學根據嗎?舉個例子來說——我們是否需要更
多的腿呢?持上述立場的人一定會給出否定的答案。但假如外
星世界上不停地刮著狂風呢?反對意見也許是那不可能,因為
植物難以在那樣的環境下出現,所以不會存在這種生態系統。
那麼,我們是否需要兩個腦袋呢?我們身上的器官大多是成雙
的,但是對於同樣大小的心臟來說,兩個腦袋需要更多的血液
供應,反而不如一個較大的腦高效。另一方面,趨同性也不會
允許這樣的生物出現,它總是強化最有效率的解決方案——一
個兩足動物有一個頭遠比有兩個笨拙的頭來得強。只要看看我
們自己所處的這個世界就不難明白這種說法的正確性——畢竟,
你在清醒的狀態下看見過幾個長著兩個頭的動物從面前走過呢?

  到目前為止,我始終將注意力放在那些可能的外星生命的
身體特徵上——它們的生化系統特徵及其對生物外觀形態的影
響。但是如果我們真的認為在遙遠的世界上有文明種族存在,
我們能對它們的大腦和心智做什麼樣的預測呢?

  面對這樣的外星生物學問題,我們甚至連進行先前那樣的
生理學論證所需的概念框架也沒有,這是因為除了少數幾例特
殊物種之外,在地球上具有任何形式的有意識的社會交流或具
有知性(而不只是單純的智能)的唯一生物就是人。我們人類
是這顆行星上唯一留下記載的動物,發展了可記載的文字語言
——不論是梵文還是現代英語——並以此創建了以交換為基礎
的文明,更重要的是,我們對自己在這個世界中的位置有認識、
有計劃,而且將它一代一代地傳下去。

  到這裡首先要提出的一個問題就是:人類究竟有什麼與眾
不同之處,使之有別於地球上的其他物種呢?如果找到了這個
問題的答案,我們就有可能更多地了解地外生命的本質。

  我們人類和其他物種的區別在於一種被粗略他說成「智慧」
的東西,但它的定義有些含糊。什麼是智慧?我們人類是否真
的比其他二些動物(比如海豚)來得聰明呢?

  這裡最為重要的因素之一是腦的大小。我們人類有巨大的
腦。如果把它像書的封面一樣展開的話, 足足有4張A4紙的大
小。相比之下,猩猩的腦就只有1張A4紙的大小; 猴腦約略正
好和名信片大小相當;老鼠的腦一般比郵票還要略小一點。不
過,起決定作用的因素並不限於腦的大小。海豚也有很大的腦,
卻未能發展出一個文明。科學家相信海豚的腦容量幾乎都被用
來管理和協調它那複雜的聲納系統了。

  毫無疑問,一個相對較大的腦是生物發展成為某個生態系
統的主宰者和它所處的世界的「統治者」的先決條件。這麼說
的原因是,只有擁有一個較大的腦才有可能發展出像語言這般
複雜的技能,而語言恰恰是文明和社會發展的基本要求(但不
是唯一要求)。(原註:有人認為外星人可能不是用語言而是
用某種形式的傳心術來交流,但這仍需要較大的腦。)

  在人類歷史上,大約150萬~250萬年前,有過一次腦容量
「突然」激增4倍的現象。 在這個轉折點之前,早先人類祖先
的腦容量和黑猩猩的相差無幾。雖然究竟是什麼促成了如此快
速的發展目前仍然是個謎,但它標誌著人類進化史中的又一重
大飛躍。最有可能的一種解釋是,人類祖先在當時面臨著非常
嚴峻的生存挑戰。最有可能的生存挑戰莫過於最近的一次冰期,
第四紀冰期對許多物種來說都起到了「過濾器」的作用,包括
人類。

  大自然中每每有符合古諺「每一次從死神手中逃脫都令你
更加強大」的例子,早期的直立人(第一個智人的直接祖先)
看來從寒冷的氣候中學到了不少東西。生物學家的研究結果表
明,陸地上智力較強的動物都是雜食性的。他們認為這是因為
雜食動物應口味需要去尋找更多食物來源的緣故。努力尋找新
的食物資源的過程本身也是一種學習,它使這些動物發展出不
同於單純肉食或草食動物的特別技能。冰期是生存的嚴酷挑戰,
它同樣也刺激了人類腦容量的增大。那些生存下來的強者學會
了如何在這劇烈變化的環境中尋找和利用新的資源,它們漸漸
發展出群體技能、建立交流、產生語言並最終邁出了通向文明
的第一步。

  有了語言就產生了我們所謂的「智能」。如果將「智能」
定義為交流和處理思想的能力,那麼句法的出現就是人類發展
史上的一大飛躍了。依靠它,我們才能將無意義的聲音(音素)
組織起來形成「有意義」的言語。這種能力使我們能組織句子,
交流抽象的概念,制定和創建社會法則、禁忌和等級制度。語
言的出現的的確確是社會文明的基石。

  你可能會間,在其他世界里是否也會有冰期這類事件?似
乎很有可能。儘管有種種這樣那樣的似乎振振有詞的理論,卻
沒有人真正清楚為什麼地球上會發生一系列的冰期,也不知道
它們在一顆行星的一生中是不是非常普通的自然過程。不過,
假設有相當百分比的行星會發生這類事件似乎是合乎情理的。
當然,對於其他世界中處於萌芽期的未來統治物種的發展來說,
冰期並不是唯一的選擇——觸發環境變化的其他原因可能還有
彗星或小行星的撞擊、火山活動或太陽的短期不規則變化等(
一般來說,這些該不至於摧毀萌芽期的「優秀物種」)。

  當生命在一個能支持它生存的行星上漸漸發展到出現統治
物種的地步時,可能就會面臨一次(或幾次)生存挑戰,這些
嚴酷的磨鍊推動它不斷前進,直至產生文明。我們自然會想到,
外星文明是什麼形式的呢?

  這次我們可真的要進入毫無事實根據的臆測之中了,不過
還是能夠得出幾點粗略的綱要。我在前面已經說過,除了少數
幾個特殊的物種之外,人類是這顆行星上唯一具有智慧和社會
交流的生物。為了要完成關於外星生物的思維方式和地外社會
運作方式的討論,現在讓我們來看一下那些特例。

  許多人傾向於把海豚看作是一種非常聰明的動物。可以說
它們的確很聰明(根據某種定義)。但是它們所表現出的那種
智能與我們的頗有差異。它們的智能並沒有指引它們創造出我
們所謂的「文明」或「社會」。這到底是為什麼呢?

  一個簡單的原因使得海豚失去了和人類競爭的機會:它們
生活在一個令智慧動物很難建造任何設施的環境中。當然這是
由多方面的原因造成的。首先,與腦容量的增加相對應的需求
是身體分工的多樣化。海豚沒有用來操縱物品的手指,也沒有
人類區別於地球上其他靈長類的一個重要特徵——能與其他手
指對握的大拇指。海豚是非常出色的生物——進化了的生理結
構使它們能很好地適應環境,遺憾的是它們沒能邁上通往文明
的道路。

  與幾乎所有地球上的生物相比,海豚的「語言」相對要復
雜許多,不過仍未突破起碼的水平而導致社會發展。以海豚的
身體條件來看,它們無法建造出與地面上等同的水中世界;由
於沒有文字,它們無法將學到的知識記錄下來;不能開墾土地
進行耕種和飼養其他動物,也令它們始終處於食物短缺的危機
之中。最後還有一點,它們沒能製造出武器,所以沒有「創建
文明」的一種最重要過程——戰爭。歸根到底,智慧的水生動
物失去了大多的有利條件,它們無法建立我們所理解的文明。

  所以說,所有孕育生命的行星都要有足夠的陸地讓動物發
展,有適當比例的動植物來建立一個平衡的生態系統(原註:
儘管從理論上說,在完全被水覆蓋的行星上也有可能存在某種
包含動物和水生植物(而不是土生植物)的特殊的生態系統)。
更進一步說,在一個完全被水覆蓋的世界里,幾乎可以肯定最
多也只能產生像地球上的魚、簡單的水生動植物那樣的生物罷
了。

  最後,還有一種可能被視為「智慧」的生物化學生命形態
叫做「集體生物」。地球上可被歸入這一類的例子並不多見,
最著名的大概要算蜜蜂和螞蟻了。蜜蜂和螞蟻都是單個的生命,
但它們以巢或群的形式緊緊聯繫在一起。以螞蟻為例,一窩螞
蟻最多可以由2000萬個個體組成。

  螞蟻和蜜蜂都可以算非常成功的物種。然而,儘管20世紀
70年代的好萊塢電影導演們為之竭力渲染,我們仍不能把它們
看作這顆行星的統治物種。這麼說也許有些過於自負,不過它
可能是公正的(只有時間能夠證明一切);假如我們在另一個
世界上遇到一種由幾百萬個個體集合在一起組成的奇特生命形
式的話,我們是否會將它視為一個地外文明呢?

  準確地說,這個問題應該是:會不會產生這樣的文明呢?
由於我們對地球上的螞蟻和蜜蜂的行為模式知之甚少,所以很
難得出一個結論性的答案,但我們不妨公正些假設,螞蟻和蜜
蜂所以沒有成為創造文明的超級物種的原因之一,是個體與個
體之間的信息交流還不夠複雜。在我們這個特定的行星上,進
化的因素不利於出現這種類型的文明物種,但是,倘若在某個
地方具備合適的條件,它的出現也絕非完全不可能。

  最後,在我們結束關於生化物質生命形式的討論之前,再
考慮一下另一個問題。人類自身是否也正處在通往超級生物的
進化道路上呢?在第二章我已經提出「什麼是生命?」的問題,
在那時我們已經看到過網際網路被視為「有生命的」的可能性。
有沒有可能當我們發展出複雜先進的「高科技網路」(以通信
和信息共享為中心的綜合設施)時,我們自己也正在轉變為超
級生物呢?這同樣也是一個只有時間才能證明的問題。鑒於要
對其他世界上可能的生命形式下一個結論,我們有必要探討一
下在其他世界上已發展起人工智慧的可能性。

  人工智慧是時下的熱門研究課題。全世界有許多計算機工
程師、程序員和純粹數學家正在努力開發具有思考能力的系統。
因「彎勺」研究而聞名的倫敦大學國王學院數學教授泰勒(John
Tayler)對人腦的計算機模擬感到相當興奮——他正在用這個系
統探究意識的含義(我們如何思考的物理學)。與此同時,DNA
結構的發現者之——克里克也正獨立地運用複雜的數學模型來
協助發掘人的自我意識和心智的基礎。

  這種模擬系統被稱為「神經網路」。其實是非常簡單的模
型,用來展現大腦皮質(大腦表層有榴皺的部分)的各部分是
如何工作的———個用硅硬體模擬生命「濕件」的典型例子。
泰勒、克里克和其他人相信這條研究路線總有一天會導致像我
們一樣能夠自我學習的智能機器的出現。

  神經生理學家們已經標識出大腦皮質中一塊叫做「丘腦網
狀核」的區域,它就像「守門員」一樣控制著信號進出較高級
的思維區域。科學家運用複雜的電腦程序模擬了整個環境,而
且已經弄清楚「思想」的產生事實上是許多彼此衝撞的衝動、
驅策和記憶等爭鬥的結果。獲勝的一方會立即將消息傳遍整個
大腦皮質層,這也就是「思想」。通過使用神經網路,我們也
許可以把其中從「衝動」到「結論」的錯綜複雜的步驟一步步
分解開來,模擬整個「理解」的過程。

  在人的大腦皮質中,思維是通過神經網路來實現的,神經
網路由大約60億個「神經元」組成,並包含著不計其數的聯繫。
這些神經元排成6層,每層都有100多萬列,每一列又有約1000
個細胞。以目前的模擬系統而言,計算機的處理單元要比它小
很多個數量級,但即便如此也已經能令它們對一些非常簡單的
刺激作出反應。

  舉個例子來說,一個3 層的系統就可以學會辨認形狀了(
比如符號「£」)。用一種作用類似於視網膜的設備,圖像就
能夠對第一層的單元產生刺激。這些信號會在下一層被分析處
理,如果辨認出代表這個符號的二進位碼就往輸出層發出信號。
辨認成功意味著單元層與單元層之間的聯繫以電子學的方式得
以加強,下一次碰到同樣的信號時作出反應的速度將會更快。
對於單獨一個系統來說其用處是極為有限的,但是如果在并行
網路中強化這種聯繫,整個網路就會漸漸地「學」會些東西。

  這正是我們人類的學習方法——一個并行聯繫的漸進過程。
這種方式也揭示了人類的思考過程和最複雜精密的計算機之間
的巨大差別。在人腦中,每一個思考步驟都同時并行聯繫著其
他幾百萬個信息,而幾乎所有非試驗性的計算機都是線性處理
信息的)只有當解決了一個問題之後(儘管速度非常快)才能
繼續下一個。由於這種差異,人類的智慧和電腦的智能就有很
大的不同。這意味著小龍蝦(英文為cray)遠比克雷(Cray)巨
型計算機來得聰明。原因很簡單:它能學習。一台線性運轉的
機器永遠也不會具有意識,但如果能有足夠複雜的神經網路系
統,它們就有可能最終發展成為人工大腦。

  那麼,我們開發出真正的人工智慧的可能性有多大呢?它
是不是宇宙中所有技術社會不可避免的進化趨勢呢?

  笛卡爾(Rene Descartes)曾寫過一句非常著名的話「我思,
故我在」。但也有人指出他錯了,正確的說法應該是「我在,
故我思」。這麼說的理由是學習並非意識的全部。人類——也
許還包括這個行星上的其他某些動物——似乎已經遠遠超越了
這個界限。我們的腦已經變得如此複雜,以至於達到了一種心
理學上稱為完形的形態,其複雜性已經達到所產生的結果大於
其各部分之總和的境地,這就是「自我意識」。

  足夠複雜的神經網路會不會具有這種半神秘的性質呢?如
果有的話,這種高度先進的複雜「生命體」會不會具有獨立生
存的能力、甚至主宰原先創造它的生物化學物種呢?這一幕令
人聯想起至少一千零一部科幻電影,它也許深深紮根於那種被
瑪麗·雪萊(Mary Shelly)的小說《弗蘭肯斯坦》 所激起的恐
懼之中。但是並沒有什麼理由可以令人懷疑一個歷史悠久、技
術先進的文明會創造不出具有智慧、能獨立思考,並可能取代
其創造者的生命形式。

  也可以從另一個角度來看這個問題。在過去10年裡,控制
論得到了驚人的發展。現在控制論專家和計算機工程師正在認
真討論生產計算機化的人體器官替代物(既有外部的,也有內
部的),以及將腦中記憶的信息轉存到晶元上去的可能性。這
些高新邊緣技術從理論上為我們展現了一個不死的未來,我們
只要替換身上陳舊的器官或者乾脆把整個人的思想移植到人造
軀體上就可以了。不管這種技術引起了多少倫理學問題,它的
可能性是永遠存在的,而且說不定已經被某個領先我們數千年
的文明所採用。

  這些就是未來技術評論家們所說的「非自然選擇」——一
個物種發展到可以駕馭其自身的生物學進化並取代這種進化的
境地。幾千年的時間與物種進化並建立起碼的文明所需的時間
相比是微不足道的。我們現在所能設想的一切,很有可能已經
由將來可能遇到的外星訪問者們實現了。

  總而言之,無論我們對於外星生命的特質有什麼看法,事
實真相只有在我們有朝一日切實接觸了宇宙中的其他智慧生命
之後才會清楚。外星世界的可能環境是多種多樣的,也許會有
各種奇異的生態系統和雖不尋常卻頗為穩定的事件導致文明的
產生,異星智慧生命的外表和思想與我們也有可能極為不同。
不過,儘管在無盡的宇宙中可能有大量不同的生命形式,多數
文明的外星生物仍會是生物化學類型的,它們具有肢體、頭部、
感覺器官和生殖系統,與我們人類的形式相差無幾。

  在本章開篇之時,我要求你們設想宇宙中充滿了生命。但
是宇宙中當然也有可能沒有其他的生命。也許我們真是唯一的;
也許我們是創造了文明的僅有的物種,是唯一擁有自我意識的
個體,是唯一從進化的沼澤中爬出來邁入太空的物種。這種可
能性有多大呢?在下一章中我們將就此進行一番討論。我的問
題是:我們的文明是唯一先進的文明,抑或只是宇宙中不同時
期形成的數以百萬計的群體中的一員?

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