要么我们就是孤独存在于宇宙中，要么我们就不是。
一艘庞大的宇宙飞船，延伸数英里，令人生畏地直接笼罩在洛杉矶上空，填满了整个天空，并且不祥地遮蔽了整座城市。在世界各地，碟形的堡垒降临了全世界的主要城市。数百个欣喜的观看者想要欢迎来自其他星球的生物降临洛杉矶，聚集在一座摩天大楼的顶上靠近他们的天外来客。
在沉默地漂浮于洛杉矶上空数日后，宇宙飞船的腹部缓缓开启了。一阵剧烈的激光冲击波射出，将摩天大楼烧成灰烬，释放出一阵席卷过整个城市的毁灭性巨浪，将城市在转眼之间变成烧焦的瓦砾。
在影片《独立日》（Indepe Day）中，外星人代表了我们最深的恐惧。在电影《E.t.》中，我们将自己的美梦与幻象投射到了外星人身上。纵观历史，人们一直对定居于其他世界的外星生物深深着迷。早在1611年，天文学约翰尼斯·开普勒（Johannes Kepler）就在他的论文《梦游记》（Somnium）中使用了当时最先进的科学知识构思了一次月球之旅，其中人们可能会遇到奇特的外星人、植物和动物。但科学和宗教常常在太空生物这一主题上发生冲突，有时候会导致悲剧性的后果。
更早些年头，在1600年，前多米尼加僧侣和哲学家乔达诺·布鲁诺（Giordano Bruno）在罗马教廷的压力下被活活烧死。为了羞辱他，教会在最终将他烧死在木桩上之前把他头朝下地吊起来并且扒光，是什么让布鲁诺的教学变得如此危险？因为他提了一个简单的问题：太空中有生命吗？就像哥白尼一样，他相信地球绕太阳公转。但与哥白尼不同，他相信有数不尽的如我们一样的生物生活在外太空中（与接受太空中存在数十亿圣人、教皇、教堂和耶稣基督的可能性相比，直接烧死他对教会来说更方便）。
在400年的时间里，对于布鲁诺的记忆时常浮现于科学史学家们的脑海中，但如今布鲁诺每几个星期就进行一次他的复仇。差不多每月两次就有一颗新的太阳系外行星被发现绕着太空中另一颗恒星公转。布鲁诺对于太阳系外行星的预测已经被证明。但仍旧有一个问题还不确定。尽管银河系中可能存在太阳系以外行星，但它们中有多少能够支持生命？而且，如果智慧生命的确存在于太空中，科学能对它们作出何种解释呢？
当然，假设中与外星生物的相遇已经使社会为之着迷，并且使一代又一代的读者和电影观众为之兴奋，最为著名的事故发生在1938年10月30曰，奥逊·威尔斯（Orson elles）决定对美国公众开一场万圣节玩笑。他使用了h.G.威尔斯的基本剧情，在CBS国家广播作了一系列简短的新闻报道，中断舞曲，一个小时、一个小时地重播火星人对地球的入侵和文明的随之崩溃。数百万美国人被来自火星的机器降落在新泽西州格洛佛米尔（Grover’s Mill）并且正在发射死光毁灭整个城市和征服世界的“新闻”惊吓得惶恐不安（报纸后来纪录了人们逃离该地区时的自发性疏散，有目击者称，他们能够闻到毒气和看见远处的光亮闪烁）。
对火星的着迷在20世纪50年代再次达到高峰，天文学家们留意到火星上有一个看起来像个巨大的M、横跨数百英里的奇怪花纹。评论员注意到M可能代表“火星”（Mars），火星人在和平地向世人报告他们的存在，就像啦啦队长们在足球场里拼出面们球队的名字（另一些人令人沮丧地观察到M花纹其实是一个，表示“战争”［war］。换句话说，火星人事实上是在向地球宣战）。小小的恐慌最终在神秘的M如它突然出现一般突然消失后平息了，从各种情况来看，这个花纹都是由一场覆盖整个星球（除四座大火山的顶部）的沙尘暴造成的。这些火山的顶部粗略地形成了一个M或者的形状。
对地外生命的科学捜索
研究地外生命存在可能的严肃科学家宣布，不可能对这样的生命体给予任何肯定的言词——假设它存在的话，但是，我们可以在我们所知的物理、化学和生物知识基础上作出一些关于外星生命本质的大致概括。
首先，科学家相信液态水是宇宙中制造生命的关键要素。“跟着水走”是天文学家在太空中寻找生命迹象时所遵循的训条。液态水与大多数液体不同，是一种“宇宙溶剂”，能够溶解种类惊人的化学物质。它是一种理想的搅拌剂，能够创造越来越复杂的分子。水还是一种单纯的分子，在宇宙各处均有发现，而其他溶剂则相当稀有。
其次，我们知道碳在生命的创造中是一项非常可能出现的要素，因为它有四个键，因此有能力与四个其他原子结合并制造出复杂到令人难以置信的分子。尤其是它易于形成长碳链，那是碳氢化合物和有机化学的基础。其他具有四个键的元素不拥有如此丰富的化学性质。
碳的重要性的最生动示例是斯坦利·米勒（Stanley Miller）和哈罗德·尤里（harold Urey）在1953年主持的著名实验，显示生命的自发形成可能是碳化学反应的自然副产品。他们采用了氨、甲烷和其他他们认为存在于早期地球上的有毒化学物质，将之放入一个烧瓶中，并把它暴露在一小股电流之下，随后等待。在一周内，他们就能够看到氨基酸在烧瓶内自发形成。电流足以击碎氨和甲烷中的碳键，随后将原子重新排序成为氨基酸——蛋白质的先期形式。在某些意义上，生命可以自发形成。自那以后，氨基酸已经在陨石以及太空深处的气云中被发现。
第三，生命的根本基础是名叫DNA的、具有自我复制能力的分子。在化学上，具有自我复制能力的分子极为稀有，地球上首个DNA分子的形成花了数亿年，可能是在大洋深处。可以推测，如果有人可以在大洋中将米勒—尤里实验进行100万年，DNA式的分子会自动形成。在地球历史早期，地球上首个DNA分子出现的地点之一可能是大洋底的火山口。因为在光合作用与植物到来之前，火山口的活动将为早期DNA分子和细胞提供便利的能量补给。是否有其他DNA之外的以碳为基础的分子也能够自我复制，我们并不清楚，但宇宙中其他能自我复制的分子很可能与DNA在某种程度上相似。
所以，生命可能霈要液态水、碳氢化合物和DNA那样的能以某种形式自我复制的分子。使用这些大致的标准，我们可以就宇宙中智能生命发生的频率获得一个粗略的估计。康奈尔大学天文学家弗兰克·德瑞克（Frank Drake）是首批（1961年）作出大致估算的人之一。如果从银河系中的1000亿颗星体人手，你可以估算出它们中有多少比例是我们的太阳这样的恒星。在它们中，你可以估算有多少比例拥有在它们周围运动的太阳系。
更加具体的是，德瑞克的方程式通过将几个数宇相乘估算出了银河系中文明的数量。这些数字包括：
·毎颗恒星拥有的具备生命条件的行星数量
·确实有生命产生的行星的比例
·能够交流并且有意愿进行交流的比例
通过使用合理的估算和将这一连串可能性相乘，我们会意识到仅在银河系中就可能存在100～10000颗能够庇护智慧生命的行星。如果这些智慧生命形式一直散布遍及银河系，那么我们可以期待找到一颗离地球仅几百光年的这样的行星。1974年，卡尔·萨根估计，仅仅在我们的银河系中就有多达100万个这样的文明存在。
这样的理论化行为反过来为那些期盼找到地外文明证据的人提供了额外的正当理由。有了对于能够产生智慧生命形式的行星的有利估计，科学家们开始以严肃的态度寻找这样的行星可能发射出的无线电信号，很类似于我们自己的行星在过去的50年中已经发射出的电视和广播信号。
倾听外星人
寻找外星智慧（traterrestrial IntelligeI）项目要追溯到一份由朱赛佩·可可尼（Giuseppe Coi）和菲利普·莫里森（Philip Morrison）写于1959年的颇具影响的论文，他们提议，收听频率在1千到10千兆赫之间的微波发射是最适合收听外星通讯的方法（低于1千兆赫，信号会被快速移动的电子所发出的射线所冲散；超过10千兆赫，来自我们大气中氧气和水分子的噪声会干扰所有的信号）。他们选择1.420千兆赫作为最有希望听到来自太空中信号的频率，因为那是普通氢气——宇宙中丰富元素的发射频率（因为其在外星通讯上的便利，这一范围左右的频率被起了“饮水池”这一绰号）。
然而，在接近“饮水池”的位置对智慧信号的证据进行搜索，结果令人失望。1960年，弗兰克·德瑞克发起了奥兹玛计划（Projea）（以中奥兹女王的名宇命名），在西弗吉尼亚州的绿岸（Green Bank）使用25米射电望远镜搜索信号。多年来，无论是在奥兹玛计划中还是其他一时兴起、试图细查夜空的计划中一直没有任何信号被发现。
1971年，NASA制订了一项野心勃勃的方案，为SEtI的研究拨款，代号为库克罗普斯计划（Project Cyclops）。这一行动需要1500台射电望远镜，耗资100亿美元。不出所料，研究没有取得任何收获。一个更为适度的方案确实获得了资助，将一条仔细编码的消息送给太空中的外星生命。在1974年，一条1679比特的编码消息通过位于波多黎各的巨型阿雷西博（Arecibo）射电望远镜向约25.1万光年外的M13球状星团发出。在这条简短的信息中，科学家制造了一个23X73的三维网格图形，标绘出了我们太阳系的位置，包含一幅人类图像和一些化学方程式（由于距离遥远，来自太空回复的最早日期将是距今52174年以后）。
国会并没有对这些计划的重要性产生多大印象，哪怕是在一则神秘的、被称为“ow”的无线电信号于1977年被接收到之后。它由一系列似乎非随机的字母和数宇组成，仿佛表示着智慧生物的存在（一些见过ow信号的人并不确信这一点）。
1995年，受困于缺乏来自联邦政府的资金支持，天文学家们转而寻求私人资金来源，在加利福尼亚州山景城（Mountain VieI研究所（SEtI Institute），将SEtI研究集中起来并开始凤凰计划（Project Parter）博士（电影［tact］中朱迪·福斯特［Judy Foster］所扮演的科学家的原型）被任命为主管（计划中使用的设备极为灵敏，可以感应到200光年之外某个机场雷达系统的射线）。
自1995年起，SEtI研究所己经仔细査看了超过1000颗星体，每年耗资500万美元。但没有明确的结论.虽然如此，SEtI的高级天文学家塞思·肖斯塔克（Setak）乐观地认为，目前正在旧金山东北250英里处建造、拥有350个天线的艾伦望远镜阵列（Allen telescope Array）“将在2025年前捕捉到一则信号”。
更为新奇的方法是SEtI@I@home还没有发现来自智慧来源的信号。
在几十年的辛勤工作后，SEtI研究缺乏显著的进展，迫使其支持者提出了严峻的疑问。它明显的缺陷之一可能是仅仅使用来自规定频段的无线电信号。有人提出外星生命可能会使用激光信号而非无线电信号，激光有几项超越无线电的优势，因为激光的波长短，这意味着可以在一个光波内包含比使用无线电更多的信号。但由于激光是高度定向的，并且同样只具有一个频率，要精确地调整到正确的激光频率极为困难。
另一个明显的缺陷是SEtI研究人员对于特定无线电频段的依赖。如果存在外星生命，它可能会使用压缩技术，或者可能通过较小的压缩包分散信息，这是当今在现代因特网上常用的策略。收听散布到许多频率上的压缩信息，我们或许只能听到杂乱的噪声。
哪怕SEtI面临所有的艰巨问题，假设在本世纪的某个时候能够探测到来自某个外星文明的信号仍旧是合理的——如果这样的文明存在的话。如果这种情况发生的话，那么它将是人类历史上的一个里程碑。
它们在何处？
SEtI计划至今没有找到来自宇宙中智慧生命信号的迹象，迫使科学家们冷静、严厉地看待弗兰克·德瑞克关于其他星球上智慧生命的等式背后的假设。近期的天文发现使我们明白，找到智慧生命的可能性与最初由德瑞克在20世纪60年代所计算的有很大差距。智慧生命存在于宇宙中的可能性与最初的认知相比既更乐观了，也更悲观了。
首先，新的发现使我们相信生命可以用不同于德瑞克的方程式所认为的方式繁荣。过去，科学家认为液态水只能存在于围绕着太阳的“可居住区”（Goldilocks zone）内（从地球到太阳的距离“正合适”。不能太靠近太阳，因为海洋会沸腾；也不能太远，因为海洋会冻结；“正合适”使得生命成为可能）。
所以，当天文学家发现水可能存在于木卫二（Europa）——一颗结冰的木星卫星——表面覆盖的冰层之下的线索时引起了轰动，木卫二远远在可居住区之外，因此它似乎不满足德瑞克的方程式的条件。然而，期汐力或许足够溶化木卫二表面的冰层，并且产生—个永久性的液态海洋。当木卫二绕木星快速转动的时候，木星的巨大引力场将卫星像橡皮球那样挤压，在其内核深处造成摩擦，这反过来可能导致冰层熔化。由于仅仅在我们的太阳系中就有超过100颗卫星，这意味着太阳系中可能存在大量可居住区之外的支持生命的卫星（而且迄今在太空中发现的250个左右巨型太阳系外行星可能同样有能够支持生命的冰冻的卫星）。
再者，科学家们认为宇宙中可能充满着不围绕任何恒星转动的流浪的行星。由于湖汐力的作用，任何绕一颗流浪行星公转的卫星的冰层下都可能存在着水，由此也就可能有生命。但是这样的卫星不可能用我们的仪器观察到，我们的仪器依靠的是来自其母星体的探测光。
由于太阳系中卫星的数量可能大大超出行星的数量，而且由于银河系中可能有数百万颗流浪行星，宇宙中拥有生命形式的天体数量可能比先前认为的多得多。
另一方面，其他天文学家总结说，出于林林总总的原因，可居住区内行星上生命存在的可能性或许远比最初德瑞克估计的要低。
首先，计算机程序显示太阳系中必须有一颗木星大小的行星存在，好将路过的慧星和卫星掷入太空，由此不停地将太阳系打扫干净，并且使得生命成为可能。如果木星不存在于我们的太阳系中，地球会被彗星和卫星撞击，使生命无法存在。华盛顿卡内基学会（egie Institution）的天文学家乔治·维瑟里尔（Gee etherill）博士估计，我们的太阳系中没有了木星或者土星存在，地球将遭受比现在多1000倍的小行星撞击，每一万年造成一次巨大的威胁生命的影响（如6500万年前灭绝恐龙的那一次）。“很难想象生命如何在那样极端的猛烈攻击中存活下来。”他说。
其次，我们的行星是由一颗大型卫星所庇护的，它帮助稳定地球的自转，将牛顿的万有引力定律延长数百万年，科学家们可以证明，没有了大块头的月亮，我们的地轴或许会变得不稳定，地球或许会胡乱翻滚，使得生命无法存在。法国天文学家雅克·拉斯克（Jacques Lasker）博士估计，没有月亮，地轴可能会在0到54°间摆动，这将造成使生命无法存在的极端气候条件发生。因此，必须把一个大型卫星的存在列入德瑞克方程式的条件（火星拥有两个微型卫星，体积过小而无法稳定其自转，这一事实表示火星可能在遥远的过去翻滚过，并且，可能在未来再次翻滚）。
第三，近来的地质学迹象指明一个事实：过去地球上的生命曾有多次濒临灭绝。约20亿年前，地球可能完全被冰层覆盖，那是一个几乎无法支持生命存在的“雪球地球”。在其他的时期，火山爆发和流星撞击可能几乎毁灭了地球上所有的生命。所以，生命的创造和进化比我们原先想象的要脆弱。
第四，智慧生命在过去同样曾几乎灭绝。最新DNA证据显示，约10万年以前，可能只有数百到数千人类存在，大多数某个确定物种下的动物都有很大的基因差异进行区分，与它们不同，人类的基因构成都很近似。与动物王国相比，我们几乎是各自的克隆体。这一现象只能用我们的历史曾存在“瓶颈”来解释，在那时，大多数的人类几乎灭绝。例如，一次大型火山爆发可能导致气候突然变冷，几乎使整个人类死亡殆尽。
还有，偶然发生的事件对于在地球上产生大量生命也是必须的，包括：
·一个强烈的磁场：这是偏转会毁灭地球生命的宇宙射线和辐射所必需的。
·适中的行星转速：如果地球转得太慢，面对太阳的一面会变得极热，而另一面会变得长时间极冷；如果地球转得太快，就会产生极为严酷的气候环境，比如怪风和风暴。
·距离银河系中心适合的位置：如果地球太靠近银河系中心，它会遭遇危险的辐射；如果离中心太远，我们的星球就不具备足够的元素创造出DNA分子和蛋白质。
出于所有这些原因，天文学家们现在相信生命可能存在于可居住区之外的卫星或者流浪行星上，但是如地球这样位于适合居住区内、能够支持生命的行星存在的可能性要远低于过去的认知。总的来说，大多数对于德瑞克方程的评估都显示在银河系里找到文明的可能性或许小于最初的估计。
正如彼得·沃德（Peter ard）教授和唐纳德·布朗李（Donald Brown lee）写道的：“我们相信微生物形式的生命和与它们类似的生物在宇宙中很常见，或许比德瑞克和萨根所想象的更多。然而，复杂的生命，如动物和高等植物，可能远远比我们通常假设的要少。”事实上，沃德和布朗李提出，地球可能是银河系中唯一能保护动物生命的存在（尽管这一理论可能减少在银河系中对智慧生命的寻找，但它还是提出了在其他遥远的星系中存在生命的可能性）。
寻找类似地球的行星
当然，德瑞克方程纯粹基于假设。这就是为什么在太空中寻找生命，由于太阳系外行星的发现经历了一次热潮。阻碍对太阳系外行星进行研究的是，它们在任何望远镜中都是不可见的，因为它们自己不会发光。它们总体上比它们的母星球黯淡100万到10亿倍。
为了找到它们，天文学家被迫分析其母星球的摆动，前提是假设一颗木星大小的大行星能够改变一颗恒星的轨道（想象一只追逐自己尾巴的狗。母星球和其木星大小的行星以同样的方式通过围绕各自转动相互“追逐”。望远镜无法看到那颗木星大小的行星，因为它处于阴影中。但母星球是清楚可见的，并且表现出前后摆动）。
首颗真正的太阳系外行星是1994年由宾夕法尼亚州立大学（Pennsylvania State Uy）的亚历山大·沃尔兹森（Alexander olsz）博士发现的。他观察围绕一颗死去的恒星——一颗自转的脉冲星公转的行星。因为母星作为一颗超新星可能已经发生了爆炸，看起来这些行星好像是死去的、焦煳的。次年，两位来自日内瓦的瑞士天文学家迈克尔·梅耶（Michel Mayor）和戴狄尔·魁若兹（Didier Queloz）宜布他们发现了一颗更有希望的行星，它的质量与木星相近，环绕飞马座51（51 Pegasi）的轨道运行。此后不久，相关发现就大量涌现了。
在过去十年中，被发现的太阳系外行星的数量经历了极快的增长。位于布德（Boukler）的科罗拉多大学的地质学家布鲁斯·捷克斯基（Bruce Jakosky）说：“这是人类历史上的一个特殊时期。我们是实际可能在另一颗行星上发现生命的第一代。”
迄今为止，观察到的太阳系没有一个与我们的太阳系相似。事实上，它们与我们的太阳系很不一样。天文学家曾经认为我们的太阳系是遍布宇宙的其他太阳系的典型，有着环形轨道和包围着母星的三圈行星：与恒星最近的岩石行星带、其外侧的气态行星和最外圈的冰冻星球带。
令人惊讶的是，天文学家们发现在其他太阳系中没有行星符合这一简单的规则。特别是，木星大小的行星被认为应当在远离母星的位置发现，但事实上许多这样的行星不是在离母星极近的轨道上运行（甚至比水星的轨道更近），就是在完全椭圆形的轨道上运行。不论是哪一种形式，一颗小型的、如地球般在适合居住区内运转的行星在任意一种条件下都是不可能存在的。如果木星大小的行星在离母星过近的轨道上运转，那就意味着这颗木星大小的行星是从遥远的距离迁移过来、并逐渐被卷入太阳系中心的（可能由尘埃的摩擦引起）。假如是那样的话，木星大小的行星将会最终穿过较小的、像地球那样的行星的轨道，将其掷入太空。如果木星大小的行星绕高度椭圆形的轨道运转，那就意味着它会有规律地穿过适合居住区域，同样会导致任何地球那样的行星被甩入太空。
这些研究结果对于希望发现其他地球式的行星的行星猎人和天文学家来说令人扫兴。但是，事后诸葛亮式地说，这样的发现是可以预见的。我们的仪器太过粗糙，它们只能发现体积最大、移动最快、能够对母星造成可测量影响的木星大小的行星。因此，当今的望远镜只能够发现在太空中快速移动的“怪物行星”。如果太空中存在着我们的太阳系的孪生兄弟，我们的仪器可能原始得无法发现它。
所有这一切都可能随着“科洛特”（Corot）、“开普勒”（Kepler）和“类地行星发现者号”（terrestrial Pla Finder）的投入使用而改变，这三颗人造卫星是为了在太空中找出与地球相仿的行星而制造的。比如，“科洛特”和“开普勒”人造卫星将探察在一颗类似地球的行星穿过母星表面时略微减弱母星光芒而投下的模糊阴影。虽然类似地球的行星无法被观察到，但其母星光芒的减弱能够被人造卫星探测到。
法国的“科洛特”人造卫星（在法语中其名字Corot表示对流［ve］、恒星自转［Stellar Rotation］和行星凌日［Plaray transits］）在2006年12月成功发射，标志着首台寻找太阳系外行星的宇宙探测器的诞生。科学家们希望找到10~40颗类似地球的行星，如果他们愿望成真的话，这些行星可能是岩石类的，而非气态行星，而且仅比地球大出数倍。“科洛特”也可能会为已经在太空中发现的许多木星大小的行星增加数量。“‘科洛特’”将会找到各种大小和性质的太阳系外行星，与我们目前能在地面做到的完全不同。”天文学家克劳德·卡特拉（Claude Catala）说。尽管科学家希望这颗人造卫星探察多达12万颗星体。
任何一天，“科洛特”都可能发现首颗类似地球的行星，这将成为天文史上的转折点。未来，人们在凝视夜空的时候或许会有一种对于存在的震撼，并意识到天空中有能够庇护智慧生命的行星。当我们在未来仰望天空的时候，我们或许能发现自己正在好奇是否有人正回望我们。
“开普勒”人造卫星被初步安排在2008年晚些时候由NASA发射。它非常灵敏，因此也或许能在太空中探测到多达数百颗类似地球的行星，它将测量10万颗恒星的亮度，以探测当任何行星穿过恒星表面时的动态。在它投入运转后的四年中，“开普勒”将分析和观察数千颗遥远的恒星，它们中离地球最远的在1950光年之外。在其投进人轨道的第一年，科学家期待“开普勒”人造卫星能够大致发现：
· 50颗与地球大小近似的行星。
· 640颗体积约为地球2.2倍的行星。
“类地行星发现者号”可能有更大把握找到类似地球的行星。在数次延期后，它初步定于2014年发射。它将以极高的精确度分析多达100颗最远位于45光年之外的恒星。它将装备两个单独的装置以搜索遥远的行星，首先是一台日冕仪：一架特殊的望远镜，能够阻挡来自母星的光线，使其光亮减少到约十亿分之一。这架望远镜将比哈勃太空望远镜大3-4倍，精确10倍。类地行星发现者号上的第二个装置是一台干涉仪，它通过干扰光波将来自母星的光亮降低到一百万分之一。
同时，欧洲航天局（European Space Agency）正在计划发射自己的行星发现者号——“达尔文号”（Darwin），它将在2015年或更晚些时候被送入轨道。计划中它将由三台太空望远镜组成，每台直径约3米，排成队形飞行，起到一台大型干涉仪的作用。它的任务同样是在太空中找出类似地球的行星。
对太空中数百颗类似地球的行星进行鉴别将有助于重新调整SEtI的工作重点。天文学家将把他们的精力集中在一小部分能够拥有地球的孪生兄弟的恒星上，而不是漫无目的地査看近处的恒星。
它们的面貌会如何？
科学家们尝试着使用物理学、生物学和化学来猜测地外生命看起来会是什么样子。例如，艾萨克·牛顿自问为什么身边所看到的动物都具备双边对称性——排列对称的两只眼睛、两条手臂和两条腿，这仅仅是巧合还是上帝所为呢？
如今，生物学家们相信，在约5亿年前寒武纪生命大爆炸中，大自然为小型的、新出现的多细胞生物试验了一组巨大数量的形态排列，有些具备X、Y或Z形的脊髄，有些像海星那样具备辐射性对称。出于偶然，有一种生物拥有形状像I的脊髄，具备双边对称性，而且它是地球上大多数哺乳类动物的祖先。因此，大体上拥有双边对称性的类人外形——也就是好莱坞电影用来描绘太空中外星人的形式，不一定适用于所有的智慧生命。
有些生物学家认为，寒武纪生物大爆炸期间多样的生命形式繁荣旺盛的原因是一次捕食者和被捕食者之间的“军备竞赛”。首批能够吞食其他生物的多细胞生物的出现迫使两者加速进化，为胜过对方一筹而比赛着，就像冷战期间前苏联和美国之间的军备竞赛，双方不得不你追我赶以保持领先于对方。
通过研究生命如何在这个星球上进化，我们或许也能作出以下关于智慧生命如何在地球上演变的推断，科学家们已经总结出智慧生命可能需要：
·某种形式的视觉或者感觉机制，以探索其周围环境。
·某种形式的拇指，用来抓东西，也可以是触须或者螯。
·某种形式的交流系统，比如说话能力。
这三种特征是感觉我们的环境并最终控制它——两者都是智慧的象征——所需要的。但除去这三个特征之外，任何特点都是被允许的。与许多出现在电视上的外星人正相反，外星生物完全不需要长得像人类。我们从电视上和电影中看到的外貌像孩子、眼球突出的外星人，其实看起来与20世纪50年代B级电影中的外星人有可疑的相似，而这些电影已经被深深埋藏在我们的无意识之中了。
（然而，有些人类学家为智慧生命增添了第四条标准，以解释一个不寻常的事实：人类远比为了能在森林中生存所需要的智慧程度聪明得多。我们的大脑能够掌握太空旅行、量子理论和高等数学——这些都是在森林中狩猎和觅食完全不必要的能力。为什么会有这样额外的智力？在自然界，当我们看到一队如猎豹和羚羊这样的动物，它们具备远远超越生存所需的卓越能力，我们会发现它们之间存在着某种军备竞赛。同样，一些科学家相信存在第四条标准，生物“军备竞赛”推进了智慧人类。那次军备竞赛成功是与我们物种的其他成员进行的。）
考虑到地球上非比寻常的多样化生命形式，举例来说，如果有人可以选择性地在数百万年中繁殖八足类动物，想必它们或许也会成为智慧生物。（我们在600万年前从猿类中分离出来，或许是因为我们不能很好地适应非洲变换的环境。与之形成对比的是，八足类动物非常适应自己在岩石之下的生活，并因此数百万年都没有进化。）生物化学家克利福德·皮寇弗（Clifford Pickover）说，当他注视着所有“奇形怪状的贝类动物、黏乎乎又有触手的海蜇、模样怪异的雌雄同体蠕虫和黏菌的时候，我明白上帝具备幽默感，而且我们会看到这种幽默感在宇宙中以其他形式反映出来。”
但是，好莱坞在将智慧外星生命形式描绘成肉食动物的时候或许是道出了真相，肉食外星生物不仅能保障更高的票房销售额，这一描述还包含了少量事实。捕食者通常比被捕食者要聪明。捕食者必须运用狡诈来谋划、潜近、隐藏，并且伏击被捕食者。狐狸、狗、老虎和狮子的眼睛在它们的面孔前方，以便在突然扑向猎物的时候判断距离。有了两只眼睛，它们可以使用三维立体视觉追踪它们的猎物，另一方面，被捕食者，例如鹿和兔子，仅仅需要知道如何逃跑。它们的眼睛位于它们的面部两侧，以便在自己周围360°范围内搜索捕食者。
换言之，太空中的智慧生命很可能是由在面部前方拥有眼睛或者某种感应器官的捕食动物进化而来。它们很可能具有我们在地球上的狼、狮子和人类身上发现的某些肉食性、攻击性和领域行为（但是由于这样的生命形式可能是以完全不同的DNA和蛋白质分子为基础的，它们将没有兴趣吃我们或者与我们交配）。
我们还可以使用物理学来推测它们的身体会有多大，假设它们居住在地球大小的行星上，并且与地球上的生命形式有着大致相同的部分是水，那么，由于标度律的关系，巨型的生物或许是不可能的存在。标度律说明了当我们增加任何物体的规模，物理定律都会发生剧烈的变化。
怪兽与标度律
举例来说，如果金刚真的存在的话，他不会有能力使纽约城人心惶惶。相反，他的腿可能会在他迈出一小步的时候就折断，这是因为，如果将一头大猩狸的体积增加10倍，那么他的体重增长倍数将会根据体积的增加而增加，即增加10×10×10=1000倍。因此，他将会比原来重1000倍。伹力量的增长与他的骨头和肌肉厚度成比例。他的骨骼和肌肉的横断面仅仅增加了体积增加倍数的平方倍数，也就是10X10=100倍，换句话说，如果金刚比普通狸猩大上10倍，他只会比普通猩猩强壮100倍，但他要重上1000倍还多。如此，在我们增加猩猩的身体大小的时候，他的体重增长远快于力量增长。相对来说，他会比一只普通的猩猩虚弱10倍。这就是金刚的腿为什么会折断的原因。
上小学的时候，我记得我的老师对一只蚂蚁的力量大感惊讶，它能够抬起一片重量是自己体重好多倍的叶子。我的老师得出结论说，如果一只蚂蚁有一座房子大小，那么它就可以抬起那座房子。但是，出于我们已经在金刚身上看到的同一个原因，这个假设是不正确的。如果一只蚂蚁有一座房子大小，它的腿同样会折断。如果将一只蚂蚁的体积增加1000倍，那么它会比一只普通的蚂蚁虚弱1000倍，因此它将由于承受不了自己的体重而垮掉（它还会窒息而死。一只蚂蚁通过自己身体两侧的孔进行呼吸。这些孔按照其半径的平方增加大小。因此，一只比普通蚂蚁大1000倍的蚂蚁获得的支持其肌肉和身体组织所必需的氧气比普通蚂蚁少1000倍，这也是滑冰冠军和体操冠军往往比普通标准矮小的原因，尽管他们的比例和其他任何人一样。体重每减轻一磅，他们就会比高个子的人有更强的局部肌肉力量）。
使用标度律，我们还可以计算地球动物的大致外形，或许还可以计算太空中外星人的大致外形，一头动物释放的热量根据其体表面积的增加而增加，因此，将其体积增加10倍，其热量消耗增加10×10=100倍。但是体内的热含量与其体积成正比，即10×10×10=1000倍，因此，大型动物的热量消耗比小型动物慢（这就是冬天我们的手指和耳朵首先冻僵的原因，因为它们的相对体表面积最大，这也是小个子的人比大个子的人更先感觉寒冷的原因。这解释了报纸为什么会非常快速地烧尽，因为它们有很大的相对表面积。而木柴烧得很慢，因为它们的表面积相对较小。这还解释了为什么N极区的鲸鱼体形是圆滚滚的——因为球体具有单个单位质量下最小的可能表面积。同样，这也可以解释为什么温暖环境中的昆虫得以拥有细长的体形，具有单个单位质量下相对较大的体表面积。
在迪斯尼影片《亲爱的，我把孩子变小了》（he Kids）中，一家人缩小到了蚂蚁的体形。一场暴风雨开始了，在微型世界中，我们看到微型的雨点落到布丁上。在现实中，蚂蚁眼中的一滴雨水看起来不是小小的雨滴，而是巨大的水做的小丘或半球，在我们的世界里，一块半球状的水丘是不稳定的，并且会在万有引力之下由于它自己的重量而崩溃。但在微型世界里，表面张力相对较大，因此半球状的水丘是完全稳定的。
同样，在太空中我们可以使用物理定律估算遥远星球上动物的大致面积与体积比率。有了这些定律，我们可以理论化地说太空中的外星人不太可能会是科幻小说中描绘的巨人，而是更有可能在体积上与我们近似（然而，鲸鱼由于海水的浮力体形会更庞大，这也能够解释为什么搁浅在沙滩的鲸鱼会死，因为它被自己的体重压垮了）。
标度律意味着当我们在微型世界中越陷越深，物理定律会随之改变，这能说明为什么量子理论在我们看来如此古怪，而且违背关于宇宙的常识性概念，因此标度律排除了科幻小说中出现的“世界中的世界”，即一个原子内可能有一整个宇宙，或者我们的银河系可能是一个更大的宇宙中的一个原子。这一概念在影片《黑衣人》（Men in Block）中得到了探索，在影片的最后一幕，镜头离地球越摇越远，转向行星、恒星和银河系，直到我们的整个宇宙变成了由巨型外星生物玩耍的巨大天外游戏中的一颗小球。
在现实中，一个充满星体的星系与一个原子毫无相似之处。在原子内部，电子壳中的电子与行星全然不同。我们知道所有的行星都各不相同，并且可以在离母星任意距离的轨道上运行。然而，在原子中，所有的亚原子粒子都一模一样。它们无法在距离原子核的任意位置上运转，而是仅仅在离散轨道上运行（再者，与行星不同，电子可以表现出违反常识的古怪行为，比如同一时刻出现在两个地点和具有波的性质）。
先进文明的物理学
使用物理学勾勒出宇宙中可能存在的文明的轮廓也是可行的。如果我们看一下在过去10万年中，自从现代人类出现在非洲后我们自己文明的崛起，它可以被看作能源消耗不断上升的过程，俄罗斯天体物理学家尼科拉伊·卡尔谢夫（Nikolai Kardashev）推测，宇宙中外星文明发展的阶段同样可以用能源的消耗进行划分。他使用物理学定律将可能存在的文明划分为三种类型：
I型文明：能够取用星球的能量，利用所有照射在他们星球上的阳光。他们或许能利用火山的能量、操纵气候、控制地震，并且在海洋上建造城市。所有的行星能量都在他们的掌握之中。
Ⅱ型文明：能够完全利用太阳的能量，使得他们比I型文明力量强大l00亿倍，《星舰迷航》中的星际联邦就是一个Ⅱ型文明。Ⅱ型文明在某种意义上是不朽的，没有任何科学已知的事物，如冰川纪、流星撞击、甚至超新星可以毁灭它（万一他们的母星将要爆炸，这些生物可以迁移到另一个星系中去，或者甚至可以搬走他们的家园所在的行星）。
Ⅲ型文明：能够利用一整个银河系的能量，他们比Ⅱ型文明还要强大100亿倍。《星舰迷航》中的博格人（B）、《星球大战》中的帝国和阿西莫夫中的银河帝国文明相当于Ⅲ型文明。他们已经对数十亿星系进行殖民统治，并且能够利用位于银河中心的黑洞的能量。他们在银河中的太空航道上自在地游荡。
卡尔谢夫估计任何以每年百分之几的中等速度成长的文明都会在数千年到数万年的时间内很快从一个类型进步到下一个类型。
如同我在自己过去的书中所说过的那样，我们的文明符合0型文明的条件（比如我们利用死去的植物、石油和煤来为我们的机器提供燃料）。我们只利用落在我们星球上的太阳能微不足道的一小部分。但是我们已经能看到I型文明的开端出现在地球上。互联网是联系整个星球的I型电话系统的开端。从欧盟的兴起可以看到I型经济的初始阶段，它反过来是为了与NAFtA竞争而创立的。英语已经是地球上居于首位的第二语言，也是科学、金融和商业领域所使用的语言。我猜想它将成为几乎每个人都使用的I型语言。地区文化与风俗将依旧以数千种不同的形态在地球上蓬勃发展，但在这幅以不同人群镶嵌起来的图画之上的将是全球文化，它可能会被年轻文化和商业文化所支配。
从一个文明过渡到下一个文明是非常难以保证的。例如，最危险的过渡可能是0型文明I型文明间的过渡。0型文明仍旧充斥着标志其崛起的宗派主义、极端主义和种族主义，这些种族和宗教狂热是否会压倒文明间的过渡尚不清楚（或许我们在这个银河系中没有看到I型文明的原因是它们始终没能完成过渡，比如说：它们自我毁灭了。某一天，当我们访问其他星系的时候，我们或许会发现文明的遗迹，它们以这样那样的方式自杀了，例如：它们的大气层变得具有辐射性，或者变得过热，无法维系生命。）
当一个文明达到Ⅲ型文明阶段的时候，它具备了在银河系中自由旅行的能量和知识，并且甚至可以到达地球。就如电影《2001》中那样，这样的文明非常可能发送能自我复制的机器人型探测器到整个银河系中，搜索智慧生命。
但是Ⅲ型文明很可能不会轻易来拜访我们，或者像电影《独立日》中那样来征服我们。在影片中，这样一个文明如蝗灾般蔓延，在各个星球周围成群飞行，吸取星球上的资源直至枯竭。事实上，在太空中有数不尽的死去的行星，拥有大量矿藏资源可以让他们收获，而无须面对面对付难以征服的原住人类的麻烦。他们对待我们的态度或许就像我们对待蚂蚁的态度。我们的态度是不会弯腰向蚂蚁献上珠子和饰物，而是简单地忽略它们。
蚂蚁面临的主要危险不是人类想要侵略它们或者消灭它们，而仅仅是我们可以因为它们在路中间就把它们压到铺路石下面去。要知道，从能源使用的角度来说，Ⅲ型文明和我们的0型文明之间的差距要比我们与蚂蚁之间的差距大得多。
UFO
有些人声称外星生命已经以UFO的形式拜访过地球。许多科学家会在听到UFO的时候翻白眼，且对其存在的可能性不屑一顾，因为星体之间的距离是那么遥远，但是，不论科学家们的反应如何，关于UFO不间断的报道多年来并没有变少。
对UFO的目击事实上可以追溯到有纪录的历史开端。在《圣经》中，预言家以西结（Ezekjel）神秘地提到了“天空中轮子里的轮子”（wmose Ⅲ）在位期间，埃及文士纪录了一桩体积比太阳更亮的“火圈”的事件，火圈直径约5米大小，持续出现了数日，最终升入了天空。在公元前91年，古罗马作家儒勒·奥本斯昆斯（Julius Obsequens）写到了关于“一个球形物体，像一台地球仪，一个球形或者圆形的盾牌遁入了天空”。在1235年，一位将军和他的军队在日本京都附近见到有奇怪的球状光芒在舞动。1561年，有大量物体出现在德国纽伦堡（Nuremberg）上空，仿佛在参加一场飞行器战役。
更近一些时候，美国空军主持过一项大规模UFO目击研究。在1952年，空军开始了蓝皮书计划（Project Blue Book），这一计划分析了总共12618次目击事件。报告作出结论，这些目击物绝大多数都可以用自然现象、普通飞机和恶作剧来解释。然而，有6%的目击物被归类为来源不明的物体。但是，《康顿报告》（do）认定这样的研究不存在有意义的内容，结果，蓝皮书计划在1969年被关闭。这是美国空军最后一项为人所知的大型UFO研究项目。
2007年，法国政府将其浩如烟海的UFO相关档案向普通民众开放。这份由法国国家太空研究中心（Frenal ter for Space Studies）通过互联网公布的报告包含1600次UFO目睹事件的纪录，时间跨度为50年，包括10万页目击报告、影像和录音带。法国政府宣布，这些目击事件中有9%是完全可以解释的，有33%是有可能解释的，但他们无法继续深入调查其余的事件。
自然，独立证实这些目击事件是困难的。事实上，大多数UFO报告在仔细分析后可以作为以下情况的结果加以忽略：
·金星：它是夜空中仅次于月亮的第二明亮的物体。由于它与地球之间的距离极为遥远，当你驾车行驶的时候金星看上去似乎在跟随着你，造成了有人驾驶它的错觉，正如月亮看上去会跟踪你一样。我们部分地依靠将移动物体与其周围景物进行比较来判断距离远近。由于月亮和金星是如此遥远，没有物体可以与之比较参照，它们并不根据我们周围的景物而移动，因此给我们造成它们在跟随我们的视觉错觉。
·沼气：当逆温发生在沼泽地区上方，气体会在地面上空盘旋，并且会变得略微白热化。小部分的气体可能会从大团气体中脱离出来，造成侦察机正离开其“母舰”的图像。
·流星：明亮的光条能在数秒钟之内穿过夜空，造成有人驾驶的宇宙飞船的错觉。它们还可以散开，同样会造成侦察机正在离开母舰的错觉。
·大气异常：这些是各种能以奇特的形式照亮天空的雷暴和异常大气事件，造成UFO出现的错觉。
在20世纪和21世纪，以下现象同样可能造成UFO目击事件：
·雷达回波：雷达波会在山峰上弹开，并且制造回波，回波能被雷达显示器收到。这样的波甚至在雷达荧光屏上都是曲曲折折的，并且以极快的速度飞行，因为它们仅仅是回波。
·气象和研究气球：军方宣布，在一份具有争议的报告中，即1947年关于外星飞船在新墨西哥州罗斯烕尔（Ros Mogul）中一只飘荡的气球造成的。该计划是一项为了防止核战争爆发，对大气中雷达水平进行探测的顶级机密计划。
·飞行器：目前已知商业和军用飞行器曾经造成多次UFO报告，这种情况在先进的实验性飞行器进行的试飞中特别多，比如隐形轰炸机（美国军方事实上鼓励飞碟的传说，以便将公众注意力从秘密计划上转移）。
·人为骗局：最著名的声称捕捉到飞碟的照片中有一些其实是骗局。有一张著名的飞碟照片，能看到窗户和着陆舱，事实上是一台改装过的饲鸡器。
至少95%的目击事件可以作为以上情况之一加以忽略，但这就使的余下的5%未被解释的事件悬而未决。最可信的UFO事件必须具备：⑴来自多个独立、可信的目击者；⑵出自多种来源的证据，如目击和雷达。这样的报道很难被忽视，因为他们牵涉到数种独立的鉴别。例如，1986年有一起JAL1628航班在阿拉斯加上空目击UFO的事件，接受了联邦航空管理局（FAA）的调査。UFO被JAL航班的乘客们所目睹，还被地面雷达追踪到。与之类似，关于1989-1990年间被北约的雷达和喷气拦截机追踪的、出现在比利时上空的黑色三角形物体有着大量的雷达观测纪录。根据CIA档案中的记录，在1976年，伊朗德黑兰（tehran）上空有一次目击，造成一架F-4喷气式拦截机多个系统失灵。
使科学家们沮丧的是，在这上千次有纪录的目击事件中，没有一件留下可靠的、能在实验室中重现的物理证据，没有外星人的DNA、外星人的计算机芯片或者外星人降落的证据曾经被获取过。
暂时假设这些UFO是真正的宇宙飞船，而不是幻象，我们会自问：它们会是什么样的宇宙飞船？以下是一些由目击者纪录的特征：
·已知它们是在半空中曲折飞行的。
·已知它们会在经过时使汽车熄火，并且扰乱电力。
这些特点没有一条符合对我们在地球上开发的火箭的描述。比如，众所周知火箭依赖牛顿的第三运动定律（任何运动都会有相等的作用力和反作用力）；而被引述的UFO似乎无论如何都没有任何排气。而且曲折飞行的飞碟所产生的地心引力会超出地球引力100倍，这是足以压扁地球上任何生物的地心引力。
这些UFO的特征可以用现代物理学进行解释吗？在电影——例如《飞碟入侵地球》（Earthe Frying Saucers）中，人们总是设想外星人在驾驶着宇宙飞船。然而，更大的可能性是，这样的飞船若是存在的话，它会是无人操纵的（或者由半生物半机械的东西操纵）。这就解释了飞船为什么能够完成会产生正常情况下将挤垮一个生命体的地球引力的飞行花样。
飞船能够使汽车熄火，并且在空中安静地移动，意味着它是由磁力驱动的交通工具。磁力推进的问题在于，磁铁永远都伴随着两个磁极，N极和S极。如果将一块磁铁放在地球的磁场中，它只会旋转（就像指南针指针），而不会像UFO那样升起到空中。当一块磁铁的S极向一个方向移动，N极会向相反的方向移动，因此磁铁会旋转，哪里也去不了。
这一问题可能的解决方法之一是“磁单极子”，即只有一个磁极的磁铁，不是N极就是S极。一般来说，如果将一块磁铁一破为二，你是不会得到两个磁单极子的。相反，每个半块都会单独成为一块磁铁，有自己的N极和S极，也就是成了另一块双极磁铁。因此，如果继续将磁铁捣碎，你永远都会发现有成对的N极和S极的磁铁（这一将双极磁铁破开变成较小的磁铁的过程会一直持续到原子水平，在那一水平上原子自身也是双极的）。
科学家们面临的问题是磁单极子从来没有在实验室中出现过。物理学家们尝试过拍摄下移动经过设备的磁单极子的轨迹，但是失败了（只有一张1982年在斯坦福大学拍摄的备受争议的照片除外）。
尽管磁单极子从未令人信服地在实验中被观察到过，物理学家们仍普遍认为在宇宙大爆炸的时刻宇宙中曾存在大量磁单极子，这一想法被整合入了最新的宇宙理论中，但由于宇宙在大爆炸后急速膨胀，磁单极子在整个宇宙中的密度降低了，因此我们如今无法在实验室里看到它（事实上，如今磁单极子的缺失正是引导物理学家们提出宇宙在膨胀这一概念的关键性证据。因此，磁单极子的遗骸这一概念已经深深植根于物理学中）。
因此，可以相信，某个在遥远太空中的民族或许获取了宇宙大爆炸中通过在太空中撒出一张大磁“网”而遗留下来的、“始于宇宙之初的磁单极子”。一旦他们收集了足够的磁单极子，便能够利用在银河系中或某个行星上发现的磁场线在宇宙中航行，而不排出任何尾气，由于磁单极子是许多宇宙学家极感兴趣的对象，这样一艘飞船的存在绝对符合目前的物理学思想。
最后，任何足以向宇宙中派出宇宙飞船的外星文明都一定掌握了纳米技术。这意味着他们的飞船不必很大，它们可以被成百万地送出，以寻找适宜居住的行星，荒无人烟的卫星或许是这类纳米飞船最好的基地。如果这样的话，或许我们自己的月球过去曾经被某个Ⅲ型文明造访过，类似于电影《2001》中所描述的剧情，那或许是最为写实的关于和某个外星文明相遇的描述。非常有可能的情况是，飞船会是无人操纵的、机器人化的，并且停靠在月球上。（要使我们的科技先进到足以用雷达扫描整个月球以寻找异常事物，并且能够发现远古时期某次纳米飞船到访的证据，可能又得花上一个世纪的时间。）
如果我们的月球的确曾在过去被造访，或者是一个纳米技术基地遗址的话，这或许就解释了为什么UFO不用制造得很大。一些科学家嘲笑UFO，因为它们不符合任何当今工程师会考虑的巨大推进器的设计思想，比如冲压聚变发动机、巨型激光动力帆和核脉冲发动机，它们都可能有几英里宽。UFO可以和一架喷气式飞机一样小，但如果有一个早先的到访所遗留下来的永久性卫星基地，那么UFO就不必很大，它们可以从附近的卫星基地上获得燃料补给。因此，目击事件中看到的可能是从月球基地起飞的无人驾驶的侦査飞船。
鉴于SEtI的快速进步和太阳系外行星发现的迅速增加，与假设存在于我们附近的外星生命取得联系成为“一等不可思议”。如果外星生命确实存在于太空中，那么下一个显而易见的问题是：我们是否能有办法接近它们？当太阳开始膨胀并且吞噬地球的时候，我们那遥远的未来又会如何？我们的命运真的就在满天星斗之中吗？
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