“探索太空的终极使命，是寻找人类文明的出路，传承绵延人类文明。迄今，我们还未发现宇宙中任何其他先进生命形态存在的迹象。那么不排除一种可能性，就是我们有可能真的是在可观测的宇宙范围内，唯一先进的文明。地球上的生命和文明发展到今天，可能就是来自40亿年前那一个偶然出现的复杂细胞。人类文明发展至今，不断面临着技术进展带来的潜在风险，技术愈加不受控，风险也越来越高。这些风险一旦发生，我们没有后悔的机会，没有再来一次的退路。拓展人类文明的疆界，在宇宙更大的时空中繁衍，也是在给宇宙中极其珍贵的文明留一条后路。” 香港大学太空研究实验室执行主任苏萌在国家科技传播中心讲坛上发表如上观点。
《国家科技传播中心讲坛》为中国科协打造的新型演讲类新知栏目，以科学精神、科技探索和科技产业为主要讲述内容，汇集相关领域顶尖科技工作者，讲述科技创新故事，传播前沿创新成果，弘扬科学家精神。本文摘选部分内容以飨读者。
人类对宇宙、对太空一直有着无限的向往。早在唐代，我们的先贤就已经知道从月球表面发出的亮光来自于对太阳光的反射。过去几千年，不管是东方文明还是西方文明，对太空的探索、对宇宙的理解都在不断精进。
探索宇宙有三个层面的意义。第一层面，来自我们仰望星空的内在原动力，或者说是为了满足人类对宇宙最基本的好奇心。这个原动力推动人类文明不断向前发展。正如著名科幻作家儒勒·凡尔纳所述，但凡人能想象之事，必有人能将其实现。另一位著名科幻作家亚瑟·克拉克曾经说过，在任何一项足够先进的技术和魔法之间，我们无法做出区分。这句话在科技超速发展的今天，尤其有启发意义。
文明太空
那么，对于天文学家或者宇宙学家来说，探索太空是要解决或者回答什么问题呢？这无外乎长久以来，我们渴望得到的、对这个世界的基本问题的回答，比如说宇宙是从哪里来的，生命是从哪里来的，这个世界所有的一切是怎样起源与演变的，这背后又遵循着怎样更基本的自然规律。
科学探索，就是要用科学的精神和科学研究的方式，通过迭代科技工具，不断精进我们对这个世界的认知。天文学家把望远镜建设到了地球的各个角落，不管是在地球的南极还是在智利的阿塔卡马沙漠，甚至是在我国西藏的阿里地区，都建设有迄今海拔最高的天文望远镜，观测宇宙最初的信号。我们在不断利用科技发展，探求宇宙最基本的规律。
过去的半个多世纪，我们不仅把望远镜建设到了地球的各个角落，还把它们发射到近地轨道甚至是遥远的太空，去接收来自不同天体的微弱的宇宙信号。从某种意义上来说，我们已经把文明拓展到了大气层以外，拓展到了诞生人类文明的这个黯淡蓝点之外的、更广阔的宇宙空间。不久前发射的詹姆斯·韦布空间望远镜，可以接收到第一代恒星发出的信号并将其提供给天文学家研究，告诉我们宇宙诞生后的第一缕曙光来自哪里。
人类在“一刹那间”理解了宇宙
自伽利略发明望远镜，我们观测宇宙天体以来，人类经过短短400年的发展，不断的丰富、完善现代宇宙观。那么今天的天体物理学、宇宙学在研究什么？总结成一句话就是“一黑两暗三起源”。
“黑”就是黑洞，不久之前，人类已经“听”到了黑洞与黑洞碰撞并合之后形成的巨大引力波，也就是时空的涟漪。“两暗”就是暗物质和暗能量，我们现在知道，宇宙中大部分的组分是我们看不到的物质，是元素周期表之外的、我们还没能理解的东西。暗物质和暗能量占宇宙96%以上。“三起源”，就是三大起源问题：宇宙的起源、物质的起源和生命的起源。这些问题不断激励着一代又一代科技工作者，试图去回答一个又一个有趣的、不断拆解出来的具体课题。
我们身处银河系，银河系中心有一个大质量的黑洞，相当于400万个太阳的质量。作为一个黑洞，它是非常“安静”的。所谓“安静”，就是很难用天文望远镜看到跟这个中心黑洞相关的信号，因为黑洞没有跟周围的物质发生太多的相互作用，从而没有产生相应的电磁辐射。
但是在不久之前，我们利用太空中的伽马射线太空望远镜看到了在银盘两侧、对称于银河系中心的黑洞，分布着两个巨型的气泡状结构。这一结构告诉我们，在几百万年之前，银河系中心黑洞把周围数千个太阳质量吃到了自己的肚子里，然后再把大量的粒子加速喷射到银河系的各个角落。银河系中心的黑洞就像是一个引擎、一颗心脏，让丰富的物质以不同的形态在银河系内产生多层次的循环。
这一机制有什么作用？就是让银河系活了起来，银河系中不断有恒星诞生和消亡，能量流、物质流在各个时空尺度上发生着。而在地球上，包括组成我们身体的化学元素，都来自于这些恒星诞生和消亡的过程。这，让生命在地球上的诞生成为可能。从某种意义上来说，我们每一个人都不止一次的经历了恒星诞生和消亡的过程，在我们身上，刻着一部宇宙日历。
假如我们把宇宙138亿年压缩成一年做成日历，叫它“宇宙日历”，打开后会看到：1月1日发生宇宙大爆炸，诞生时空；大爆炸之后第一天，形成宇宙中最早期的物质——原子，这些物质随着引力作用不断形成新的结构；5月份，银河系诞生；9月份，太阳系出现，地球也随之诞生；11月份，开始出现真核细胞，地球上的生命才开始真正演化；12月28日，鸟类植物、开花植物等这些丰富多彩的物种才在地球上诞生；12月30日，主宰地球的恐龙灭绝；12月31日最后1分钟，尼安德特人消失，人类的祖先“智人”，走出非洲，走向地球各大陆；12月31日最后1秒钟，也就是400年前，伽利略发明了望远镜，现代天文学诞生。直到今天，人类对宇宙有了巨大的认知，现代文明在“宇宙日历”中只存在于最后1秒钟以内，而计算机、互联网、人工智能等这些早已进入我们平常生活的“新科技”，不过是“宇宙日历”最后一个响指的一瞬。
爱因斯坦有一句名言：“宇宙中最不可思议的事情就是宇宙竟然是可以被理解的。”虽然现代文明在宇宙中只闪现在最后的那一刹，人类也是在这一瞬间完成了认知革命。人类文明缔造的高光将从宇宙的一个角落迸发，如同一颗闪耀的超新星。
走向太空，是人类文明的必然选择
天文学研究，从某种角度来看是一门考古科学。我们研究宇宙过去发生了什么，在不同的阶段、不同的环境下发生过什么，再通过这些遗迹和迹象，追溯曾经发生过的故事。我把它总结为“问天”，我们想知道我们从哪里来，在一个怎样的环境下生活，这个宇宙到底是什么样的，由此拆解出成千上万的问题，等着一一回答。
第二个层面，为什么要探索太空？在认知拓展的基础上，我们希望人类文明能够走向太空，在月球、小行星、火星、巨行星卫星等太阳系各处星球上建立基地，并逐渐发展为规模化栖息地，我们要充分利用太空资源，成为多星球物种。
人类未来无非两个方向，一是永远在地球待着。这意味着我们可能跟地球上曾经出现过的99.9%的、已经灭绝的生命一样，继续重复诞生和灭亡的规律。我们在未来某一个时刻可能会被更加先进的，甚至是被我们亲手创造出来的物种所替代。
另一个方向是走向太空，真正变成一个多星球物种。把人类文明从地球衍生到太阳系，甚至到银河系更多的角落里去，这就是我们要做的选择。今天我们站在大航天时代，地球已经不再局限人类的行动，我们可以利用手上掌握的科技工具，在更大的时空范围内散播我们的文明。
回顾人类文明史，其实就是人类不断拓展生存疆界、生存空间的历史。拓展无尽的太空，是人类文明发展的必然。
有一位著名的天体物理学家——卡尔达舍夫，在上世纪60年代，提出一个衡量文明的等级理论。在他的理论中，目前的人类文明大概处在“0.7级”阶段。假使有一天，我们能够充分利用整个地球的资源，人类文明就进入了“1.0版”；如果一个文明可以利用整个恒星的能源，就达到了“2.0版”；如果一个文明可以掌握整个星系的能量，就到了“3.0版”。利用太空中无尽的资源、能源发展我们的文明，造福人类，是科技发展的原始驱使，也是我们的美好愿望和目标。
这些资源和能源在哪里？首先有巨量的太阳能，其次有大量的核能，包括在月球、小行星、火星，以及木星、土星等巨行星的卫星上，都有大量可以供人类使用的有机物、水、矿产资源，它们都会成为未来太空工业与人类繁衍的基础。十年内，人类就会在月球的南极建设科考站，建立一个长期居住的环境。我国以及欧洲、美国等不同国家都在规划利用月球表面资源，建设科研工作站，发展月基太空工业。
在太空进行基础设施建设需要大量的物质。我们现在已经知道，地球附近有将近1000万颗不同直径的小天体。这些小天体就好比太阳系最开始形成时剩余的建筑材料，它们有着不同的金属丰度以及水等资源。充分利用小行星的物质和所处的轨道资源，可以帮助人类快速进入不同的轨道，进行科学探索和太空工业化建设。
再往远说，已经有科学家提出来，改造火星，建造人类的第二家园。我们在火星上发现了大量的水，可以利用火星本土的资源，把它改造成宜居的、类似地球这样的行星。这可能需要200年甚至1000年的时间，但实际上已经在现有科技能力所及范围之内了。这就是我们探索太空第二个层面的意义：帮助人类未来找到更好的生存环境。
我们也许真的很孤独！
探索太空最后一个层面的意义，就是找到人类文明在宇宙中的生态位，回答一个问题：人，是不是宇宙中唯一的文明？解答这一问题，就是要在人类繁衍自身文明的同时找到自身文明对宇宙的意义。无非两种可能性，一种是我们在宇宙中的确是孤独的，也就意味着宇宙演化了138亿年，整个可观测的宇宙范围在930亿光年以内。而在这样一个巨大的时空里，只闪现了一个小小的灵光——人类，瞬间出现在宇宙宏大的尺度之下；另一种可能性就是，宇宙中存在着不止一个智慧文明，或许文明在宇宙中不断出现又不断消失。那么，他们在哪里？是否可以跟人类文明产生交集？这是科幻小说里面常常出现的场景。寻找生命、寻找智慧生命的存在或遗迹，是要认真研究的，在过去20多年里，我们取得了严肃的重要进展。
2017年，天文学家在离太阳系最近的恒星比邻星周围，发现一颗行星——比邻星b，它跟地球的大小和质量都类似。它可能不处在“宜居带”里，但处在离太阳系最近的恒星旁边，仍然存在诞生生命的可能性，这引起科学家的兴趣。著名理论物理学家史蒂芬·霍金在去世之前提出的“突破摄星计划”，建议人类倾其所能，发射一个质量非常小的探测器到比邻星b，看一看那边究竟是不是有适合生命诞生的环境。
除了比邻星b之外，我们通过太空望远镜已经获取了超过5000颗系外行星的信息，看到了像地球这样的行星在银河系广泛分布的情况。这是不是意味着，在这些离我们并不那么遥远的恒星周围的行星系统里，会有人类未来可以去探索、拓展的方向？
著名天体生物学家法兰克·德雷克提出过著名的德雷克公式，用于计算宇宙中有没有机会产生多于一个的智慧文明，并与我们联系。这个公式其实很简单，无非就是宇宙中有多少个星系，星系里有多少个恒星，恒星周围大概有多少颗行星，行星中有多少颗是处在所谓的“宜居带”，也就是适合生命诞生的环境；然后考虑有机物能够形成生命的概率，以及进一步变成多细胞的、更复杂生命的概率；更复杂的生命有多大机会变成智慧文明；智慧文明诞生后可以被其他智慧文明探测到的机会有多大；一个文明诞生后，它能够在多长时间范围内持续产生可被其他智慧文明探测到的信号（这些信号要足够强到可以被不太遥远的其它智慧生命探测到），而这些文明，是不是只能维持短短几十年或上百年的时间？所有这些因素加起来，你可以想象，有很大的不确定性。
所以天体物理学会有很多不同的答案，有些人说，产生一个地球文明的机会远小于1；有些乐观主义者说，有成千上万个文明也不是不可能。那么问题来了，著名物理学家恩利克·费米提出：如果有成千上万的智慧文明，为什么我们还没有看到？人类文明已经可以看到宇宙的边际，甚至连第一代恒星的信号我们都可以探测到，如果有类似地球的文明，我们应该能够接收到这样的信号，可实际上我们并没有接收到。这一事实到底意味着什么，给了我们怎样的反思、反馈和警醒？
1977年发射的“旅行者1号”，在1990年飞到了木星轨道以外。当时，著名行星科学家卡尔·萨根说，“这个飞行器虽然在往太阳系的边界飞，但我们可以让它转过来看一眼地球。”当时很多人反对，但最后，“旅行者1号”还是按照卡尔·萨根的意见，转回头拍下了一张照片。照片展现的是，在茫茫的黑暗宇宙中，有一个非常小的、蓝色的、黯淡的光点。如果不用一个箭头指出来的话，你甚至很难找到这个光点的存在。这颗小小的黯淡的蓝点，就是我们的地球。我们所有的文明、所有的一切，我们听说过的每一个人、发生过的每一件事，所有的科技发展、著名的人物或宗教的冲突，都发生在这样一个黯淡的蓝点上。
天文学的研究会让人类更加谦卑。400年前，我们一度认为自己就是宇宙的中心，所有东西都围着我们转。而现在，我们发现银河系只是千亿个星系中很平凡的一个，太阳只是银河系千亿个恒星中很平凡的一个，地球只是不知道多少个行星中很平凡的一个，我们不断降低人类在宇宙中存在的地位。我们应该敬畏这个事实，这个简单的事实无比深刻，我每次想到就无比谦卑。
天文学让我们意识到，要好好保护所在的环境。人类诞生如此不易，堪称伟大。可能我们在宇宙中就是非常地孤独，我们应该感恩所有的自然规律，庆幸历史上发生过的所有巧合，能让我们在今天出现在宇宙的这个角落。
人类的太空探索，承载着宇宙的使命
刚才讲到文明分级，麻省理工学院物理系终身教授迈克斯·泰格马克是我原来做博士后研究的导师，他十年前出版的一本书叫做《生命3.0》，书里一个核心观点是：生命其实也可以按照进化方式分级。40亿年前，地球上诞生多结构多功能的第一个复杂细胞，有一种生命起源的假设就是地球上所有的生命都来自于那一个细胞。由于那一个偶然诞生的细胞，地球上出现了大量的生命。到今天，古细菌依然存在于地球的各个角落，从来没有消亡，它是“生命1.0版”。为什么是“1.0版”？因为这些细菌只有在迭代繁殖的时候才有机会在细胞复制过程中产生变化，而在实现种群层面进化的过程中，大部分细菌其实跟40亿年前并没有本质区别。
“生命2.0版”就是我们人类。人类跟古细菌最大的区别就在于，古细菌只有“硬件”的进化，而我们人类有“软件”的进化。一个人一生中不断学习，不断精进，就像一台计算机不断更新自己的软件，就会变得越来越智能，并有意识和能力传播和传承认知、积累智慧。
所谓的“生命3.0”，就是现在的AI或者AGI，即通用性的人工智能。人工智能的特点是不需要生物载体就可以在软件端、算法端不断精进，甚至在未来可能形成自我意识，实现能适配新的生命形态的目标，创造更高效地产生信息、传播信息的方式。就像人类的文明发展不可避免地改变了地球的状态一样，新的“生命3.0”形态甚至有能力影响宇宙的存在状态。这种新的生命形态的出现，会成为未来一个时代的主旋律。众多科技工作者，包括天文学家、宇宙学家、人工智能学家，在一起碰撞的时候不可避免地会讨论到一个问题，就是我们好像已经看到了一些迹象。我们处在一个岔口，在此，我们对世界的认知、对基本规律的理解和共识正在产生一些变化。我们可能通过脑机结合之类的方式改造自己的“2.0”状态，变成“2.1”“2.2”“2.3”版，不断强大软件，升级硬件。不可避免地，人类要孵化出新的物种，更聪明、更先进，更加轻装上阵的物种。这个物种可能会改变地球上生命存在的形式，改变人类文明的走向。
我们迄今还没有发现宇宙中任何其他先进生命形态存在的迹象，那么不排除一种可能性，我们有可能真的就是在可观测的宇宙范围内，至少是在相当时空尺度内诞生的、唯一先进的文明。地球上的生命世界和人类文明，发展到今天这样丰富多彩的程度，很可能就是来自40亿年前那一次偶然形成的复杂细胞。文明发展至今，不断面临着愈加不受控的技术进展带来的越来越高的潜在风险。这些风险一旦发生，我们没有后悔的机会，没有再来一次的退路。拓展人类文明的疆界，进入太空，也是在给宇宙中极其珍贵的文明留一条后路。
全球范围内，不断涌现的商业航天公司在不断促进技术的迭代发展，正让这一天越来越快地进入到人类的视野。利用广袤太空中无尽的能源，为人类文明的下一步发展提供资源保障，这是我们文明发展到今天的重要使命。在这个过程中，人类不会孤独，我们会跟人工智能一起，甚至跟超级智能一起，实现这个历史性的合作。如果人类是宇宙中唯一的智慧生命，那么人类正在进行的太空探索则被赋予了宇宙的使命感。
最后，我想用狄更斯在《双城记》里的开篇作为我演讲的结尾：“这是最好的时代，这是最坏的时代；这是智慧的时代，这是愚蠢的时代；这是信仰的时期，这是怀疑的时期；这是光明的季节，这是黑暗的季节；这是希望之春，这是失望之冬。人们面前有着各样事物，人们面前一无所有；人们正在直登天堂，人们正在直下地狱 。”在今天，我们要深刻反思科技发展带来的挑战和风险，谨慎前行，同时又要充分相信和憧憬，科技能给每个人带来幸福的明天。
网友评论