第4章 文明的边界

公开课还没正式开始,大教室内就接近满座了。

所有座位都早早在网络上被预约一空了,这种情况前所未有。

电视台工作人员已经将两台固定机位的摄像机和收音设备部署妥当,门口的工作人员在忙着核验入场信息,场面一度有些嘈杂,但当所有人都坐定以后,秩序得到了恢复。现场既有带着孩子来凑热闹的爷爷奶奶,也有各种社会人士,甚至还有本校的学生,通常来讲本校的学生是不可能有兴趣来这儿的,能吸引他们来的只能是黎宇寒这个人了。

教务走过来,告诉黎宇寒,人都到齐了。黎宇寒给了她一个没有温度的眼神。

“宇寒!”一个熟悉但并不招人喜欢的声音。刘辉站在了门口,他是刚刚自己一个人过来的。

黎宇寒只得走去门口:“刘校长,有什么事吗。”

刘辉凑近了些,几乎是在耳语:“天下置业负责投资的领导也来了,一会想办法讲讲计算机和生命科学。”他一边说,一边对黎宇寒使了个眼色。

“今天的主题是宇宙学和理论物理研究,我跑题有点不合适吧,而且涉及其他专业的内容,如果我讲得不严谨会很麻烦的。”黎宇寒一边说一边朝着摄像机那边望了望。

“哎!”刘辉叹了口气。“那行吧,你好好讲就是了,那个穿花格子烫了发的就是投资负责人,一会他提问的话,你回答的时候注意下措辞。”

“嗯。”黎宇寒嘴角微微一翘,点了点头,随即转身返回讲台。

刘辉在原地站了好一会,脸色有些不自然,双手也找不到安放的位置,一会抱在胸前,一会插裤兜里,一会又觉得不合适将手放在背后。最终,他离开了。

黎宇寒先是来了一番自我介绍和学科介绍,中规中矩,都是些PPT中提前准备好的内容,全部基于已证实的结果。对于一些科普爱好者,这些内容只能算开胃菜。黎宇寒有意将这部分程式化的内容讲得很快,给后面的自由问答环节留足了时间。

现场负责维护秩序的女主持人面露惊讶,他望着黎宇寒:“要开始提问环节了吗?”

“当然,从孩子开始吧,任何关于宇宙学或者理论物理的问题。当然纯数学也行,但不建议,我需要让尽可能多的人都听明白。”

主持的女士选了一位手举的高高的孩子。这孩子坐在后排,小胖墩,脸蛋红扑扑的:“叔叔,这世界上有外星人吗?”

黎宇寒得意地笑了笑,又反问回去:“那么,小朋友,你觉得有没有外星人?”

“我觉得有,但是我爸爸说没有。”

现场都笑了起来,十分欢快。

黎宇寒在讲台上来回走了几步,他似乎突然享受起这种氛围来了。拿着手持摄像机的工作人员紧紧跟着他,也在讲台下方走了一个来回。

“要分析这个问题,首先梳理清楚逻辑,我们的宇宙很大,在所有我们能看到的部分中,星系有两万亿个,平均每个星系又有一千亿个恒星,太阳就是恒星,发光又发热。那些绕着恒星转的星球,如果距离刚好合适,不太冷也不太热,有水又有大气和磁场,那么居住在上面的生物就可以生存和繁衍。许多科学家都计算过,这样有水有空气还有磁场的星球有10¹⁸到10²³个。这是个范围,不同科学家计算的标准有差异。那么10¹⁸似乎是个有点难理解的概念,这个数字是人类数量的1.25亿倍。”

黎宇寒一边说着,一边在用粉笔在黑板上写着数字,他没有简写,而是在1后面足足写了18个0。

“也就是说,如果这宇宙中的可以用来住人的星球给大家平分,每个人可以分到1.25亿个星球。当然了,首先这是很保守的估算,因为我们能看见的宇宙只是极小的一部分,我们看不到的区域有多大,目前还没有较为统一的说法。那么,仅仅在我们可观测的宇宙中,就有这么多宜居星球。关于否存在外星生命,大家显然可以有一些自己的判断。”

“教授!”一个中年男人洪亮的声音。

这个词让黎宇寒心里稍微起了点涟漪,他眉头微微一紧,又很快舒缓下来。

“我是孩子的爸爸!”

于是整个大教室又欢乐起来。

“请问教授,为什么这么多宜居星球,我们至今收不到任何信号?总不能解释为任何外星人都不愿意向外界发送信号吧。”男人站的直直的,表情很严肃,似乎这是个他真正很在乎的课题,尤其是在自己的儿子面前。

黎宇寒微微一笑,顺手在黑板上写下一行公式:“Pr(R)=Pt·Gt·Gr·(λ/(4πR))²”,“Rmax=(λ/(4π))·((Pt·Gt·Gr)/Pmin)½”。“这是Friis传输方程,在远场与无明显吸收的理想条件下成立。当然这里还需要带入Arecibo的一些参数,Arecibo是非常有代表性的一台望远镜,虽然现在已经损毁了,但可以作为人类通讯能力的一种参考标准。”

会场瞬间变得鸦雀无声。

“大家放心,我会尽可能说得通俗易懂。那么这位先生,假设对面的高楼是一个遥远的星球,而我们这里是地球。相互之间如何知道彼此的存在。”黎宇寒指着对面的教学楼说道。众人皆扭头望向黎宇寒指的方向,就连电视台的摄像师也不例外。

“他可以大声喊我。”

“对于极其遥远的天文距离,你所说的喊叫相当于各种无线电杂波,再或者在某处的核试验场引爆了一颗核弹,它们通常是宽带、瞬时且无方向性的信号,衰减得快,也很难被判定为‘有意’的通信。所以无线电波和激光才是超远距离通信的重要手段,假设对面的大楼是另一个星球,用无线电联络,就相当于你用手电筒照过去,而用激光去联络,就和你用激光笔照过去类似。但你需要对得特别精准,才有被发现的可能。”

“那么我朝着对方所在的方向照过去,不是很容易对准吗?”中年男人说道。

“那么现实是在宇宙中我们并不知道需要往哪个方向照过去,先生。”

现场一阵笑声,随即平静。

“那我一顿乱照可以吗,总有撞上的机会吧。”

“很好,思路非常正确,而且这已经是人类目前正在做的事情了。”黎宇寒说道。

黎宇寒让现场工作人员先将投影仪其撤掉,因为投影仪挡住了黑板的侧边。

大教室的黑板是由四块拼接而成,可以上下梭动。

随即他转身面对黑板,拿起粉笔开始了书写,一边写一边说着:“那么我们要分析这个问题,需要先梳理好一个基本的流程,一步步解决这些流程,再看看会发生些什么。在接下来的过程中,我会做一些计算,但这些计算大家并不需要了解细节,我会告诉大家我在算什么,以及计算的结果,所以不要有任何担心,你不懂数学也一样可以听明白。”

现场更加安静了,这其中甚至包括哪些顽皮爱闹的孩子。所有人的眼神中都投射出一种带着渴望的光芒。尤其是对于那些年长的人来说,他们的眼中似乎已经很多年没有放射出这样的光芒了。

吧嗒吧嗒,粉笔在黑板的表面上碰撞和摩擦着,一行行密密麻麻的公式和数据就像变戏法般生长出来。

“首先我们需要计算人类能完成通讯的极限距离,当然这其中要做大量的假设,我们不用很精确,这个距离差不多是500光年,500光年是多远?光连续跑500年能跑出的距离。也就是说,将500光年作为半径,形成的一个球体空间,是我们可以真正联络的范围。超过这个距离,要实现彼此感知就会变得极为困难。”

黎宇寒面带微笑,他喝了一口水,额上已有些微微汗珠。

“那么相对于我们的宇宙,500光年实在是太小了,银河系的盘半径约十万光年,也就是说如果把银河系看做太平洋,那么人类能够取得通讯的范围只相当于太平洋上的一个小岛。我们真正能取得通讯的范围就只有这么大,只占银河系的很小一部分。从更远地方来的一些又弱又杂的讯号,许多是无法分辨的,我们不知道是来自于自然现象还是高等文明。大家也可以简单形象的理解为,分辨率不够了。”

黎宇寒说罢,又转过身去,开始了新的推演。一块黑板很快便写满了,他又将这块黑板梭到上方,在新的区域上继续书写。通常来讲等待容易让人失去耐心,但所有人都显得很虔诚,就仿佛此时此刻并不是某一个人在讲台上书写,站在讲台上的,是上帝。或者至少是使者。

“好了,让大家久等了。我一口气全部写下来了,这样一会的讲解就不会中断了。”黎宇寒舒了一口气。四块黑板几乎全部写满了公式,在这期间,粉笔也用掉了数根。

“刚才我们计算了人类能感知的范围,那么,我通过体积分布与恒星密度估算推导了在这个范围内适合生命生存的星球的数量,去掉保守和宽泛的结果,取一个适中的值,大概是20000颗。但适合生存和能诞生生命体又是不同的概念,那么我进一步通过德雷克式估算计算,估算出会诞生生命甚至文明的星球大概有20个,当然这需要很多主观性很强的假设,但这不影响我们的逻辑流程。接着,我们按照那位先生的想法,假设每个文明都在用全功率不间断地对着外界发射讯号,并同时做着接收工作,那么我们可以通过几何固角与泊松命中模型来计算两个文明撞上的概率,在一年中,这个概率,是2.16×10⁻²²。”

黎宇寒一边说着,一边又转过身去。他在黑板最后空余的一点空间里写出一长串数字。他并没有用简写,而是一个一个把所有的0写出来,只不过,这些0全部出现在分母的位置。

“真的只有这么低的概率吗?”那个带着孩子过来的中年男子说道。

“现实可能比这个还低,而且低很多,就拿人类来说,我们并没有全力以赴的对外发送信号,因为这会消耗很多能源,而且做这样的事可能永远没有收益。哦,说到这,我似乎遗忘了一个限定条件,就是假设两个星球A和B都出现过文明,可能会发生这种情况:A有文明的时候,B还没产生文明;B产生文明了,A已经灭绝。我们有必要把这种情况也计算进去,当然这也需要估算,好在费米为我们的估算提供了很多帮助。”

黎宇寒再次转过身去。黑板上已经被密密麻麻的白色粉笔字占满,他用黑板擦抹去其中的大片区域。

教室内再次安静下来。有人放了一个很响的屁,然而没有任何一个人笑,所有人,他们的目光,和注意力都集中在黎宇寒清瘦的背影上。女主持人将手里的几页纸攥成了球,那原本是入场人员的名单和活动流程梗概。

“如果考虑到文明出现的时间不会交叠的情况,那么刚才计算的概率还会进一步被缩小,这个结果是10⁻³²。”

黎宇寒依旧没有采用简写,他在黑板上书写着一个巨大的分母,足足有32个0。

“这是以一年为单位,如果两个文明持续十年都在进行全力探索,那么10年时间可以消去一个零。”

一边说着,黎宇寒一边用手直接擦去了一个0。

“这就是10年可以起到的作用。那么这里我需要说一下,宇宙诞生至今大概是1.38×10¹⁰。宇宙的年龄和这个概率相比,小了20个数量级。”

黎宇寒长长的舒了一口气,这样的计算对他而言没什么难度,但他需要在速度上全力冲刺。因为这是公开课,可不是自娱自乐。

他用手背拭了拭额头的汗,几缕头发终于保持不住造型,垂落下来。

有那么十多秒钟,整个教室都是安静的。只有教务人员手中的纸团掉在了地上,然而她并没有去捡。中年父亲仍旧站在课室的后排,他的手托着孩子胖胖的脸蛋,孩子则乖乖的依偎在那儿。

“君生我未生,我生君已老。”不是从什么地方传来了一句感叹。

“是的,宇宙太过广阔,文明和文明之间,其实是非常困难相互发现彼此的。这就好像游戏中,或者聊天工具上,你上线了,但其他玩家没有在线,而其他玩家在线的时候,你又不在线。目前我们的理论水平还无法驾驭引力波或者中微子这种传输方式,就拿引力波来说,黑洞级别的剧烈扰动才能才生足够强度的引力波,这些已经非常不现实了,而且就算有文明能掌控引力波或者中微子,信号的传输速度依然受到光速的限制,一束光从地球走到银河系的边缘需要几万年。但我们并不孤独,我们的存在有彼此作为见证,在今天,在这个教室内,我们彼此互为见证,我们并不孤独。我们是彼此的外星人,是宇宙间距离最近的外星人,当我们在公交车,地铁,飞机场,在游泳池,田径场,在音乐会,当我们遇到任何一张陌生的面孔的时候,我们都在相互见证着彼此的存在。而当我们回到家里,见到了一生中最亲密的那个见证者的时候,我们会感受到一种更神奇的东西,那就是来自亲人的爱。”

黎宇寒微笑着。

掌声紧接着响了起来,持续了很久很久。

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