星光，指引地球的未来

人类是天生的科学家。我们生来就想知道为何星星会闪烁，想知道为何太阳会升起。

加来道雄

地球上有一群人总喜欢抬着头，看着夜空中点亮大地的星灯，这些星光夹藏着宇宙的秘密，穿透无数个光年，抵达蓝色的星球。除了欣赏夜色之美，这一群人更试图从中看出点端倪，这些熠熠星光是怎么来的?宇宙是什么样子?为什么会有地球?生命从何而来?还有其他如地球般的星球吗?那里也有文明吗?好多个“为什么”是大自然带来的启发，而人类寻找答案的行动，却是宇宙里不可思议的精彩。

好多个“为什么”是大自然带来的启发，而人类寻找答案的行动，却是宇宙里不可思议的精彩。图/envatoelements

向遥远的星系发送信号 寻找未知的外星文明

人类的世界观从曾经的地球放眼到太阳系，随着科学与科技的进步，二十世纪的物理学开创宇宙论的发展，至二十一世纪天文观测的黄金年代，不停歇地向深邃的星空探索，走出新的视野。近二十多年的诺贝尔物理奖，多达三分之一肯定天文学的贡献，例如 2019 年获奖的三位学者，一位建构宇宙大霹雳理论模型，另两位发现一颗绕着另个太阳类型恒星公转的系外行星。宏观的宇宙视野，加上相对微观的行星视角，近代的天文学一再刷新人类对宇宙演化及地球定位的认知。

天文望远镜和太空科技的进展，让现代的天文学家得以挖掘宇宙暗藏的惊奇，透过红外线观测，我们看到隐藏在可见光背后恒星诞生的摇篮，也发现了宇宙考古学的线索。2019 年诺贝尔物理学奖得主之一詹姆士・皮博斯（James Peebles）花费大半辈子，带领我们梳理宇宙 137 亿年演化的历程，如今我们知晓实质物体的总质量占宇宙的 5%（其余为 68% 的暗能量，与 27% 的暗物质）。在这 5% 的质量中，粗略估计大大小小星系中的星点，加总起来约略有 1027 颗恒星。假使每颗恒星诞生时也伴随着行星系统的发展，在如此庞大的总数下，是否也有另一颗适合生命发展的星球?

放眼望去，茫茫星海，仅吾唯一?以地球人的角度思考外星生命的可能性，德雷克公式（Drake equation）将文字的问号转成可运算的概念，考虑环境因素和发展文明的可能性，估计银河系中存在着少则一千，多则一亿的文明数量。但这些年，没有人联络我们，我们也没有找到对方，费米悖论提醒了估算与现实的落差。天文学家藉着太空科技的发展得以主动探寻，1972 年的先锋号和 1977 年的航海家，带着人类写给外星人的科学密码信函，至今持续在星际间航行。除了写信，还可以像发电报一样，1974 年的阿雷西波讯息（Arecibo message），对着远在 25,000 光年外的 M13 球状星团发送讯号，寄望能在高龄星团中找到找到高智慧文明存在的可能性。然而，这一去一回，收到回音得等上五万年，已不知道是人类几代以后的事了。

1977 年的航海家，带着人类写给外星人的科学密码信函，至今持续在星际间航行。图/wikipedia

一如 15 至 17 世纪的大航海时代，欧洲船队面对大海，莫不引颈期盼能在望远镜里看到远方的陆地。行星犹如当时的目标，由于行星不会自行发光，寻找行星的难度如同在千里之外的明亮灯塔旁边瞧见一只蚊子，然而技术的困难并未让人退却，科学的精彩就在于想办法突围。

更清晰地遥望远方 用太空望远镜在地球上一起遨游宇宙

1995 年米歇尔・麦耶（Michel Mayor）与迪迪尔・奎洛兹（Didier Queloz）藉由分析恒星光谱中的都卜勒效应（目标物远离观测者时，其光谱会往长波方向拉长称作红移，反之靠近则往短波压缩称之蓝移），在飞马座找到绕着太阳类型的恒星公转的第一颗系外行星飞马座 51b（51 Pegasi b），为系外行星大发现时代展开序幕，也让他们在 2019 年共享诺贝尔物理奖的殊荣。至今近 25 年观测资料的累积，尤其有了克卜勒太空望远镜和接续的凌日法系外行星巡天卫星（Transiting Exoplanet Survey Satellite，TESS），系外行星数量自 2014 年开始大幅增加，截至今年 2023 年 6 月统计，约有 5,500 颗系外行星，依据型态将系外行星分成四类：气体巨行星（又称热木星）、类海王星、超级地球、类地行星。天文学家从统计数量和行星形成动力学模型中获得丰富的讯息，也让太阳系的形成与演化有了更进一步的认识。以一个系统中的行星质量做序列可以分成四种：由小至大（太阳系即为此类）、由大至小、混合、和大小相似，科学家发现像太阳系八大行星的排序反而非常稀有，像 TRAPPIST-1 系统中七颗行星大小雷同的类型倒是常见，人们才惊觉原来太阳系与其八大行星的组合是如此与众不同。这个独特也包含太阳系的气体行星木星，有颗大质量的木星在外，像吸尘器一样让闯入太阳系的天体转向（例如 1994 年的舒梅克-李维彗星撞击木星事件），减少外来者体撞击内太阳系的机会，使得位在适居带的地球有足够安全的环境与时间孕育生命。原来要有机会诞生生命，先决条件也要天时地利“星”和。

有没有一种可能，其实有外星讯号，只是现今的科技还无法察觉和解读? 二十一世纪的新视野多来自百年前科学家所辟的路，例如爱因斯坦在广义相对论提出对重力的新见解，物体质量造成的空间扭曲，只是改变的幅度之小不易测量，直至 2015 年天文学家终于在绞尽脑汁精细设计之下，成功打造观测重力波的天文望远镜（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，LIGO），2017 年人类首次观测到双中子合并事件，解开化学元素周期表上的重金属形成之谜。在天文学的领域，一个计划从灵感发想、规划蓝图、开工建造、出发观测、收集资料到计划结束，从开始到最后的时间跨度，往往超过科学家本身的职业生涯。科学家年轻时的构思，常须藉由后生晚辈接棒执行，有生之年不一定看得到科学成果，而这一路上牵起了一代又一代的传承，一起让科学的进展跑得更远，跑向远在未来的新发现。本篇文章谈及的计划，在笔者的学生时代，早已如火如荼地展开，伴随着计划的执行和观测资料的回传与分析，是前辈们的坚持与努力，也是带给新生代天文学家的礼物和邀请：现在的成果来自于我们过去的努力，而未来要由现在的你们来开创。

太空望远镜的升空协助天文学家得以更清晰地遥望远方，让系外行星的发现转为低风险的冒险之旅，安全地带着大家想象另一个世界的雏形，正当书中的主角，天文生物学家拜恩教授，为儿子罗宾说起异星见闻时，好似向星空开启一扇扇门，父子俩得以一起遨游宇宙。

穿越都市的水泥丛林，远离学校与人群，当我读到书中拜恩教授带着罗宾前往国家公园露营，徜徉在大自然的声音与光影，两个人在星光下深度倾听彼此，为人生的焦虑与困惑寻找方向，令我不禁想起，曾经只是为了想看星星，所以去登山的自己，无意间在山林寻回自己的心。台湾的山势陡峭地形多变，得要十分专注在脚下的步伐与眼前的山径，此刻陪伴自己的只有呼吸和心跳。踩着吃力的脚步，一瞬间，世界难得宁静，只听得见自己的声音，“离目标还有些距离，继续是前进，回头是放弃。若是坚持，不知还有多少难关?若是放弃，我能接受放弃的自己吗?难道是走错路或迷路，所以才这么难行，那么路又在何方?”为一睹繁星，在光害日趋严重的情况下只得越走越深山，不只用脚感受台湾地貌的鬼斧神工，还要感官全开地观察瞬息万变的天气，多认识她才能做出适当的应变确保登山安全。白天的路上观察自然的气息，与重建内在的自己，晚上终见美丽的星空，走在一条条的山岳路线，整顿人生朝着目标向前行。

书中拜恩教授带着罗宾前往国家公园露营，徜徉在大自然的声音与光影，两个人在星光下深度倾听彼此，为人生的焦虑与困惑寻找方向。图/envatoelements

回首看看我们脚下的地球

天文学总是背对着地球往外寻找新的未知，试图解读新收到的观测资料与讯息，然而来自脚下的讯号呢?地球也是行星，是离我们最近的行星，她孕育了这世界的美好，但她的语言，我们真的懂了吗?罗宾对外界的反应多来自于他所观察到的地球，作为父亲的拜恩教授要怎么回应孩子呢?

当我们汲汲营营想向外拓展新知识、新世界时，可曾留意脚下正在发烫?若将地球的呼喊换成人类的语言，环境变迁的种种迹象就是地球发烧的讯号。以往科幻灾难片当中的卖座奇观，渐渐成为生活新闻，热浪、野火、水灾旱灾、剧烈天气变化，让全球不只要解决眼下的困境，也要未雨绸缪地做永续经营的规划，即刻采取行动已是迫在眉睫。

2021 年，联合国政府间气候变迁专门委员会（IPCC）公布第六回的全球气候变迁评估报告，提及全球暖化现象在冰河面积、海平面上升、全球气温，及海洋酸化等等的科学研究报告中，出现许多令人担忧的新纪录，并指出二氧化碳与温室气体排放量的关联性，巨变的环境让各类生物物种面临生存威胁。因应这场危机，全球达成共识目标于二十一世纪的地球平均气温，相比十九世纪最多仅能上升摄氏 1.5 度，并且在 2050 年达成全球净零碳排放。今日世界各国包含台湾正积极发展替代能源减少碳排放，同时开发技术增加碳汇，企图集结众人的力量把大气中的碳存回大地。但我们能在有限的时间内力挽狂澜吗?假使目标如期达成，是否就高枕无忧了呢?地球和我们的日子就美好了吗?

二氧化碳与其他温室气体排放带来的环境巨变，让各类生物物种面临生存威胁。图/envatoelements

从人类张开眼睛认识日月星辰，建立了神话、历法和文明，发展农耕，再到科学与工业革命，一路解析宇宙和地球的起源、历史、环境、命运。星星带给人类的启发，让人类的足迹已从地球走向太阳系，从更高的视野回头凝视地球那令人屏息的湛蓝，离开地球的探索，让我们重新看见地球。文化艺术与科技文明的发展一直以来与大自然息息相关，进步固然带给人类生活和思维的改变，然而过度的开发让环境失衡，让现在的我们必须启动地球生命保卫战，永续经营之前要先理解，如何理解则引发更多的提问，解答提问的过程中人类将深刻感受地球的脉动，为身为地球人感到骄傲。BE-WILD-ER-MENT 的故事在过去已开始，现在的行动是创造机会、还是命运?未来，让我们和这颗有心跳的蓝色星球一起来回答吧。