给孩子讲地外文明第1讲我们对外星人有多少猜想

毫无疑问，小朋友们都听说过外星人。

外星人，就是那种我们在电影《星球大战》或者《阿凡达》里看到的来自太阳系之外的智慧生物。当然，这些生物中有很多看上去像地球上一些生物的变形，也有的完全不同于地球上的生物，例如电影《变形金刚》里的机械人。这些机械人看上去像小朋友们玩过的玩具，这也毫不奇怪，因为《变形金刚》本来就是基于风靡全球的“变形金刚”系列玩具产品改编的。

那么，到底有没有外星人呢？对于这个问题，不同的人有不同的答案，不同的科学家也有不同的答案。答案可能是有，也可能是没有，也可能是“可能有吧”这种模棱两可的回答。我当然也有自己的回答，我先不剧透了，小朋友们读到本书的最后会看到我揭晓自己的答案。

外星人不仅出现在电影和电视中，也出现在很多漫画中。不仅如此，还有很多人深信外星人是存在的，还收集到形形色色的外星人存在的证据。和外星人密切相关的一种研究叫不明飞行物研究，什么叫不明飞行物呢？就是那种我们无法确定是不是地球上人造飞行器（例如飞机）的那些飞行物体。很多人觉得，这种不明飞行器就是外星人驾驶的飞船（被简称为UFO）。最新的影视作品中出现的外星人飞行器，就是国产科幻电影《疯狂的外星人》中的那种可以神奇地隐身的飞船了。

《星球大战》中的绝地武士尤达大师

外星人形形色色、奇奇怪怪，外星人飞船也就形形色色、奇奇怪怪了。原因很简单，我们可以随意假想外星环境不同于地球，所以会生长出很多不同的外星人，同样，我们也可以开脑洞去想象外星人的黑科技。《疯狂的外星人》中的飞船看上去一点也不像地球人的飞机，也不像地球人的飞艇，更不像飞碟，而是一个貌似很难飞行的葫芦。随着外星人的指令，这个葫芦可以瞬间从一个地方移动到另一个地方，而且是悬在空中的。这种悬浮式飞船其实也很常见，例如电影《独立日》以及《降临》中的飞船就是。

很多人会说，古今中外都有关于外星人的传说。我觉得，说古人很早就相信有外星人有点夸张了。原因很简单，因为古时候人们并不知道，每一个像太阳一样的恒星，常常带有自己的像地球一样的行星。

我们从古代史籍中可以看到很多关于神仙的记载，例如中国古代的一些传说，这类传说几乎存在于所有古代文明中。但是，我们几乎看不到关于外星文明的文字记载。在古代，人们相信天上的星星完全不同于我们所居住的大地，例如，中国古人将恒星看作保卫人类的星宿，所以就出现“二十八宿”这种说法。什么叫二十八宿呢？就是天空中的28个方向，每个方向上有一个或多个星星作为代表，例如，牵牛星就是牛宿的代表。其实，古代西方文明对恒星的认识也很相似，例如，古希腊有十二星座的说法，其中也有一些星座与神对应。比如说，射手座，就是一个半人半马长相的动物变成的。

古代人不认为恒星就是太阳这样的，同样也不认为行星就是地球这样的。所以，要他们想到外星人，就有点难为他们了。他们倒是会想到神仙，也会想到居住在大地其他地方、长得像外星人的古里古怪的智慧生物，比如中国的《山海经》中就讲述了很多这种神奇的动物。

关于外星人的科学幻想作品，据我所知，最早的是英国作家赫伯特·乔治·威尔斯写的小说《星际战争》。不过，这部小说第一次出版距离今天只有100多年，也就是1898年。

《山海经》中的一种半人半兽的动物

讲一讲威尔斯这个人。19世纪是科幻小说起步的年代，第一个有世界名声的科幻小说作家是儒勒·凡尔纳，他是个法国籍作家，最著名的作品是《海底两万里》。威尔斯则是个英国籍作家，出生于1866年，比凡尔纳小了差不多40岁，也就是说，根本不是同一代人。凡尔纳活跃的时代，是欧洲发生第二次工业革命的时期，因此，凡尔纳的小说即使现在看来，也是乐观的，认为科学会给人类带来很大的进步。威尔斯则大不相同，他开始发表作品的时候，已经是19世纪末期了。那时，威尔斯的祖国，也就是英国，不再是世界上最强大的国家，可能这个事实影响了他的写作。威尔斯的作品充满了对科学的怀疑，例如，他的关于在时间里穿梭的小说《时间机器》中就出现了悲惨的未来。

《星际战争》封面

回到他的外星人小说《星际战争》。在这部小说中，故事发生的时间是19世纪末，某一天，伦敦突然遭到来自火星的火星人的攻击，这些火星人长得很像章鱼：有一个圆圆的肚子，有三条章鱼一样的爪子。这些火星人奠定了人类对于外星人的想象的模型，也就是说，他们虽然长相奇特，但还是地球上某种生物的变形。这些火星人携带很多远超地球人科技水平的武器，例如，某种类似激光的射线武器，当然还有先进的飞行器，以及某种化学武器。可是，出人意料的是，这些火星人最后居然被地球上的细菌所打败。作为一个普通人，我们很能理解威尔斯的这个击败火星人的方法，因为尽管我们很强大，也经常会得感冒这类和病毒或者细菌有关的疾病。另外，威尔斯知道，欧洲人征服美洲的时候，除了先进的武器，他们还给美洲带去了当地人也就是印第安人无法免疫的细菌。

赫伯特·乔治·威尔斯

威尔斯是怎么想到去创作也许是世界上第一部关于外星人的小说的呢？这是他自己的回忆：“我兄弟弗兰克的一番话导致了这本书的产生，当时我们漫步于萨里郡平静安宁的景色中。‘假如来自另一星球的生物突然间从天而降，’他说，‘并且从这里开始向四面出击会怎样？’那就是我的出发点。”可见，在威尔斯写小说之前，人们已经开始谈论来自别的星球的生物了。

斯基亚帕雷利

关于火星人的第一个科学推测，来自另一位比威尔斯大31岁的人，这个人是意大利天文学家乔瓦尼·维尔吉尼奥·斯基亚帕雷利。斯基亚帕雷利早期的兴趣是研究彗星和流星雨，后来，他的兴趣转移到了行星上面。1877年的一个夜晚，斯基亚帕雷利准备好了去观测火星。为了观测火星，他戒了喜欢的酒精饮料，甚至还戒了咖啡。

这个夜晚之后，斯基亚帕雷利还花了不少夜晚认真细致地观测了火星，积累的成果非常丰硕。他绘制了一幅当时最为完善的火星表面图，这张图后来成了行星绘图的标准之一，在宇航时代来临之前，一直有人在用它。顺便说一下，太阳系中最高的山也是他发现的，就是火星上的奥林匹斯山，这座山高达21千米，是珠穆朗玛峰的两倍多。除了奥林匹斯山，斯基亚帕雷利还发现了火星上看上去很像干涸了的河流的影子。

这个发现使得斯基亚帕雷利推测火星上曾经存在过智慧生物，那些干涸了的河流就是火星人挖出的运河。后来，美国科学家珀西瓦尔·洛韦尔用毕生精力研究火星和火星上的生命，下面是他画出来的火星运河图。

今天，人们采用了更加先进的观测方法，特别是美国发射的一些火星探测器，证实了火星上存在沉积岩，因此科学家推测火星上也许曾经存在过河流和湖泊，下面是欧洲航天局拍摄的火星表面照片，那些痕迹看上去是液态水流过造成的。

前面我们谈到了威尔斯的《星际战争》，讲的是火星人入侵地球，他心目中的火星人最早是由天文学家想象出来的。更早的关于外星人的作品，我们就找不到了。不过，有些闲得没事干的人会生造出一些关于外星人的说法。

例如，有人将中国传说中的一场重要战争，也就是黄帝和蚩尤之间的战争，说成是人类和外星人的战争。因为，有古籍描写蚩尤长得很奇怪，有三头六臂、八只脚，这不是外星人是什么？当然，更为主流的说法是，这其实是蚩尤这个民族崇拜的怪物，也就是图腾。我们汉人还崇拜龙呢，能说龙是外星人，我们是外星人的后代吗？其实古代很多民族确实会臆想出一些具有神奇力量的动物加以崇拜，这很类似《山海经》中出现的各种怪物。

现代人还会将一些古代遗留下来的东西看成是外星人带来的。比如说，已经消失的玛雅文明留下来的玛雅金字塔，有人觉得这很厉害，就推测玛雅人的祖先应该是外星人，因为后来居住在森林中的玛雅人不可能创造出这么复杂的文明。玛雅人除了留下很多令人惊叹的建筑，居然还留下了天文台。当然，这些不愿意费力去研究历史的人可以用外星人一劳永逸地解释玛雅人的历史，这是非常投机取巧的办法。

我在《给孩子讲时间简史》的第一讲中还提到了古埃及人建造的胡夫金字塔，胡夫金字塔有四条坑道分别指向小熊座的“帝星”、大犬座的“天狼星”、“北极星”及天龙座的“右枢星”。这只能说明古埃及人深入研究了天文学，而不能说他们受到了外星人的指点。

墨西哥奇琴伊察玛雅城邦遗址天文观象台

关于外星人最离奇的说法是，有人说美国政府在神秘的51区秘密地藏着外星人并研究他们。什么是51区呢？其实是位于美国内华达州林肯县内的一个区域，这个区域确实是美国用来研究航空的军事基地。这个基地里有一个长达7千米的跑道，时常有飞机从那里起飞。比如说，美国著名的空军侦察机U—2飞机就是在那里研制出来的。有人声称，那里经常出现各种奇形怪状的不明飞行物，有的是球状，有的是三角状，有的是圆盘状。51区还出现在一些科幻电影中，比如著名的外星人电影《黑衣人》，里面的外星人就是藏在51区的。另外，更新的《星际穿越》，主角库珀就是偷偷溜进51区才得知美国人穿越虫洞的秘密，后来他也是在那里坐着飞船穿越虫洞到达遥远的黑洞附近。

51区的卫星图

我总是喜欢问一个问题，这个问题堪比著名的费米悖论（关于这个悖论，后面我会详谈），为什么人类直到最近100年才开始出现对外星人的猜想，才出现关于外星人的科幻作品？为什么《星球大战》之类的故事发生在距离我们不太遥远的时代？我对这个问题的回答是：第一，直到最近100年我们人类的天文学才发展到可以仔细观测其他行星（例如火星）的程度；第二，直到最近100年人类才发明了航空飞行器（例如飞艇和飞机）。正因为有了飞机，我们才开始想象飞出地球，也开始想象外星人会驾驶更先进的飞行器。可是，你不觉得奇怪吗？尽管我们人类最近才开始航空航天事业，可外星人为什么直到最近才找到我们？他们为什么直到最近，或者说，直到人类发明了可以飞出太阳系的飞船，才开始与人类交战？也许你会说，因为很早以前人类文明不发达，外星人不屑和我们接触，更不要说和我们开战了。

当然，另一种更加可信的回答是，根本不存在外星人，所以他们在古代也不可能到达地球。不过，这个回答估计会让很多小读者失望。

接下来，我们来谈谈外星人的长相，当然，这里说的不是可能存在的长相，而是科幻作品中描述的长相。只有知道了科幻作品中的外星人的长相，我们后面才能分析这些长相符不符合科学。

首先，威尔斯的小说《星际战争》中的火星人的长相很简单，那不就是地球上的八爪鱼吗？最多也就是八爪鱼的变种。其实，其他科幻作品中的外星人长得也高明不到哪里去。我们来看看相对比较早的科幻电视作品《星际迷航》，这部经典电视剧里最常见的外星人就是斯波克了，他出生于23世纪的瓦肯星（你看，23世纪，距离今天并不算很遥远，对吧？），妈妈是人类，爸爸是瓦肯星人沙瑞克，你看看下面这张图，斯波克长得和人类差不多。

生物学告诉我们，只有同一个种属的生物才能生出后代。比如说，马和马是同一个种，自然会有后代。马和驴就不是同一个种了，而是同一个属，属比种高一个阶梯，它们也可以生出后代，就是骡子，但骡子就不会再有后代了。

根据生物学分类，我们不得不说地球人和瓦肯星人至少同属于一个属，这就解释了斯波克的出身。瓦肯星人除了一个尖尖的耳朵和人类不同，长相确实很像人类。

《星际迷航》中出现的外星人有好几百种，比斯波克长得更奇怪的是安多里亚人，他们的皮肤是蓝色的，头发是银色的，头上长着触角。长得极丑的是特拉维人，是什么样子呢？脸上全是褶子，有两个朝天鼻孔，眼睛是凹下去的。

还有很多其他长相奇特的外星人，再举几个例子：长得最奇怪的是布吉哈赫特人，有点像癞蛤蟆，当然是巨大的癞蛤蟆，其实，后来的《星球大战》中俘获莱娅公主的就很像布吉哈赫特人；长得像暴龙的卡西塔人，身强力壮，但性情暴躁；阿尔达纳人，则看上去和人类一模一样。

接下来要说的科幻经典就是《星球大战》了。这里的主角还是人类，除了人类，里面也出现了不少外星人，例如长得像大猩猩的楚巴卡，还有很恶心的赫特人贾巴。

两部经典科幻影视作品就讲到这里吧，下面我们谈谈其他可能想到的外星人。

布吉哈赫特人

如果让小朋友、大朋友们一起来投票，投给我们印象最深的外星人形象，大家投出的结果恐怕是类似《星球大战》中尤达的那种样子。事实上，大家也可能会觉得，斯皮尔伯格导演的《E.T.外星人》里面那个不小心被同伴留在地球上的外星植物学家更具代表性。它有一个很大很大的脑袋，脑袋上有一对很大很大的眼睛，这个大脑袋安在一个又长又细的脖子上，还有一个很瘦小的身体。我们能够猜到斯皮尔伯格这个设计背后的想法：这个外星人很聪明，所以脑袋很大，同时它也很善良，所以眼睛也很大。另外我们还可以这样猜想：这个外星人的家，也就是所谓的母星，上头的万有引力应该比地球上的重力小得多，所以它可以有一个又细又长的脖子。那么，它怎么能够在地球上生活呢？我们只好假设它有一种能够减小重力的超能力，这一点很像《疯狂的外星人》中的那个爱喝酒的外星人。

《E.T.外星人》中的外星植物学家

很多声称见过不明飞行物并且被这个飞行物里的外星人绑架的人都会说，外星人确实长得像尤达或者《E.T.外星人》中的外星植物学家。毕竟，这个形象深入人心，说出来大家会觉得比较可信。

最近我买了一本很好看的书，名字叫《神秘日志·外星人：地球并不孤独》。在介绍里面列出的很多外星人形象之前，我必须说明一下，这本书中提到的很多“见过外星人”的人，都是虚构出来的。接着，我们看看这本书里都有什么好玩的外星人。首先，有一种灰人，长得几乎和斯皮尔伯格《E.T.外星人》里面的植物学家一模一样。这种灰人经常到地球上做各种研究，它们对人类的高情商特别感兴趣。你看，这种灰人不就是那个好奇地来到地球的植物学家吗？灰人还有一个像那个植物学家的特点，它们长长的手指终端有一个爪垫，能探测到电磁脉冲。当灰人将爪垫放在你的太阳穴上时，它就可以读出你的想法。

我们可以说，前面谈到的外星人或多或少长得像地球人，我们可以管它们叫类人外星人。上面这本书里提到的是第二类外星人，叫科技外星人。顾名思义，它们的长相和高科技有关。比如说，有一种外星人叫计算机脑人，它的身体就像一个机器人，大脑外面是一个透明的罩子，罩子里面应该是一个缩微的超级计算机。还有一种科技外星人的身体更像动物，而头很像计算机脑人，这种人叫莱普顿克隆人。

第三大类外星人，可以统称为拟形人，这里“拟形”的意思是模拟地球上已经知道的动物，甚至植物。

前段时间上映了一部非常好看的科幻电影《降临》，改编自华裔科幻作家特德·姜写的小说。这部电影里的外星人叫七肢桶，上半身像一个水桶，下半身就是七个脚，它们的七个脚会写一种非常神奇的文字，和人类的任何文字都不一样，而是某种圆形的二维码。《神秘日志·外星人：地球并不孤独》中也有一种十脚人，虽然不完全像七肢桶，也有点那个意思。十脚人有两组爪子，一组在上面，一共有四个爪子；一组在下面，一共有六个爪子。十脚人不是用声音来交流的，而是用动作和颜色。

目前，我们提到的外星人都是有形状的，具体说来，它们不仅是由物质组成的，而且还是固态的。它们有的是有机质，有的是无机质，有的是有机质和无机质的混合体。接下来，聪明的小朋友就会问了，那么，有没有液态的外星人呢？有没有气态的外星人呢？确实，在极少的科幻作品中有这类外星人，至于它们是否合理，我们到后面再来讨论。

无论是固态的、液态的，还是气态的外星人，它们都是物质的，那么，有没有非物质的外星人呢？你们可能会问：非物质的外星人是什么意思？也就是说，什么是非物质？

非物质的意思就是它们不是由我们熟悉的分子、原子构成的。这样，我们就会猜想，有没有可能某种外星人就是一束光？甚至，有没有外星人是由纯能量构成的？我们后面也会讨论这两种可能性。但是，需要提前说一下，所谓纯能量，一定是我们还不知道、更不了解的能量，因为，目前我们见过的能量形式不是物质就是光。

好了，形形色色的外星人谈完了。好奇的小朋友会问，它们到底存不存在？如果存在，它们到底在什么地方？

在接下来的几讲中我们谈的是科学，而不是科幻，所以我们当然要从外星人存在的科学条件开始追问。首先，外星人既然有智慧，它们应该像地球上的动物一样，会自主行动，以及像人类一样，会自己做决定，会思考。因此，它们不会像一段木头，也不会像一台被动的机器。这样，我们就得追问第一个条件：外星人存在的生物和化学基础。因此，在下一讲中，我们将从地球上的生物谈起，谈谈这些生物存在的条件。要回答外星人存在不存在这个问题，我们要追问的第二个问题是，生命的出现对环境有什么要求？这样，在第三讲中，我们将谈谈像地球一样的行星，以及给行星提供能量的恒星。什么样的行星具备产生生物的条件？天文学家有没有在太阳系外找到这样的行星？最后，我们要谈一谈人类搜寻外星人的历史，以及搜寻外星人的方法。

那么，我们这个关于外星人的第一讲就结束了吗？

还没有，下面我们就谈一谈科幻作品中外星人的装备，特别是他们的武器。

在谈外星人的武器之前（我知道一部分小朋友已经迫不及待了），我们先谈两个事情。外星人要和地球人接触，第一个重要条件是他们已经具备了航天技术；其次，他们也具备了快速通信技术。

先谈航天技术。航天，就是离开地球航行。小朋友们都知道，离开地球不是一件简单容易的事情。就像平时我们爬楼梯或者爬山，爬得越高就越累，这是为什么？因为地球对我们有万有引力，我们克服地球对我们的引力的时候，就会耗费能量。大家平时也注意到了，我们要保持汽车一直跑，就得给汽车加油，因为汽车开起来会耗费能量。为什么汽车会耗费能量呢？因为空气对汽车有阻力，地面对汽车有摩擦力，克服这些力就得耗费能量。不过，汽车耗费的能量还算小，高速列车（后面简称高铁）耗费的能量就大多了，因为高铁跑得太快。有多快呢？大约300千米∕时，或者用秒来计算，就是约100米∕秒。高铁还不是最快的，更快的是我们旅行用的喷气式飞机，近300米∕秒。

可是，要逃脱地球的万有引力，300米∕秒的速度还远远不够，飞船逃离地球的最小速度是11200米∕秒，这比高铁的速度要大110多倍。要达到这样的速度，普通汽油或者驱动高铁的电力是不行的，科学家们用火箭来发射飞船，而火箭燃烧的是特殊的液态燃料或者固态燃料。我们这本书不是来谈火箭科学的，我们就不谈这些燃料具体是什么东西了。

一艘能在宇宙空间航行的飞船仅仅能克服地球的引力是不够的，它还应该能够克服太阳的引力。从地球上发射一艘这样的飞船，需要的最小速度（相对于太阳的速度）是47千米∕秒，这比高铁的速度大了460多倍。

可是，广袤的宇宙空间大得不可思议。比如说，如果一艘飞船以47千米∕秒的速度从地球向外面最近的行星火星飞去，需要多长时间才能飞到火星轨道呢？地球轨道的半径大约是1.5亿千米，火星的轨道半径大约是2.2亿千米，这样算下来，这艘飞船大约需要17天才能飞到火星轨道。但是，能够飞到火星轨道不等于能够飞到火星，毕竟火星、地球以及太阳多数时间不处于同一个直线上。很明显，聪明的小朋友能想到，火星离地球最远的时候是地球处于太阳的一侧，而火星处于另一侧。这种情况下，飞船从地球飞到火星的时间是91天。

处于太阳同一侧的地球和火星

我们看到，以逃离太阳的速度在地球和火星之间旅行，所花的时间人类还可以接受，最快17天，最慢3个月。可是，如果我们想飞到更远的地方呢？在太阳系中，向外飞的下一个地点是木星。对，就是电影《流浪地球》中那个差点毁灭地球的巨大星球。木星轨道的半径大约是8亿千米，这个数字和地球轨道半径相比要大得多，所以我们可以暂时忽略地球的轨道半径。以47千米∕秒的速度飞行的飞船从地球飞到木星最快需要197天的时间！

如果我们想将197天缩短到半天（12小时），差不多是飞机在地球上从一个洲飞到另一个洲的时间，飞船飞行的速度不得不提高到接近2万千米∕秒。知识面稍宽的小朋友知道，宇宙中最快的速度就是光速，它的速度是30万千米∕秒，换句话说，半天可以飞到木星的飞船的速度仅仅是光速的1/15。可能你会问，为什么光速是宇宙中最快的速度呢？想知道答案的小朋友，可以去阅读我的书《给孩子讲相对论》。

现在，我们将2万千米∕秒的速度称作飞天速，这个名称是本书特有的，任何别的什么人还不知道世界上有这个名字呢。我们想出“飞天速”这个特别的名字，一来它叫起来很方便，二来它接近光速，可以用它来衡量我们马上要提到的其他速度。

在木星外面的行星就是土星了，土星轨道的半径大约是14亿千米，因此，以飞天速航行的飞船大约需要20小时就能飞到土星。接下来我们分别要征服天王星和海王星。直接说结果吧，我们的飞船飞到天王星需要38小时，飞到海王星需要62小时。

现在我们知道了，为什么很多科幻小说，例如《三体》，将进行星际飞行的星舰的速度设定为接近飞天速。在电影《流浪地球》中，人类计划将地球的速度提高到光速的1/20，也和我们的飞天速差不多。

海王星

再次提醒小读者，我们的飞天速比光速还是小不少，光速是飞天速的15倍。现在我们知道了，以飞天速航行的飞船要花62小时才能飞到太阳系最外边的行星海王星。

62小时看上去是可以接受的时间，可是，海王星并不是太阳系的边缘，我们知道，太阳系内最遥远的含有物质的地方叫奥尔特星云，那里藏有一些彗星以及类似彗星的物质。奥尔特星云有多远呢？非常非常遥远，光飞到那里需要1年的时间，而我们可怜的飞船以飞天速飞到那里需要整整15年。

而离太阳最近的恒星——比邻星，到太阳的距离是4光年左右，也就是说，光到达那里需要4年时间，我们的飞天速飞船到那里需要60年，一个年轻的宇航员到达那里的时候已经是老人了。

这样我们就完全理解，《星际迷航》中的第一代企业号星舰为什么要以“曲速”来飞行了。什么是曲速呢？这完全是想象出来的速度，全称是时空扭曲速度（关于时空扭曲，参见《给孩子讲相对论》）。曲速还分级别。最初一级，也就是一级曲速，就是光速。二级曲速就是光速的4倍了——是的，我们知道爱因斯坦的相对论不允许这种速度，但是不妨碍科幻创作者胡思乱想。三级曲速更大，达到了27倍光速。以此类推，级别越高的曲速，速度越大。在《星际迷航》中，还有外星人发现了高于曲速的速度。

左边就是联邦星舰企业号

同样的道理，《星球大战》中汉·索罗的座驾“千年隼”号也可以加速到很大的速度，尽管在行星上飞行时，它和《银河帝国》中的战斗机差不多，但到了宇宙空间，最初，千年隼号的速度是光速的一半，后来经过改良，也是以超光速飞行的。它的速度到底有多大呢？从电影的画面看，它可以超过光速，因为一旦加速到最高级别，所有恒星都消失了。

很多科幻影视作品里还会有这种场景，在一个什么也没有的地方突然出现一个飞行器。这只有虫洞才能解释，也就是说，这个飞行器是通过虫洞从遥远的地方突然出现在我们面前的。通过虫洞旅行的飞行器已经不能用速度来衡量了。

“千年隼”号

说完了外星人航天器，我们就得聊聊外星人的通信设备了。除了普通的电磁通信设备，先进的人类或外星人还会利用中微子来通信。大家可能不知道，地球上除了有组成可见物质的原子核和电子，还有其他我们平常看不见的基本粒子。其中有一种，不带电，还特别轻，就是中微子。太阳在辐射光的同时还辐射大量的中微子，核电站也时刻辐射大量中微子。中微子因为不带电同时也非常轻，所以可以很轻松地穿过物体。因此，中微子可以用来做宇宙空间的通信信号。

在《三体》中，除了中微子通信，还出现了引力波通信。关于引力波，《给孩子讲相对论》中有详细的讲解。

最后，有些先进文明还掌握了量子传输和量子通信。这是一种什么样的技术呢？要说清楚估计得用上整整一讲，所以我们长话短说，量子传输是一种神出鬼没的传输技术，用一个仪器将你扫描一下，将得到的信息发到一个遥远的地方，那里的一架仪器瞬间就能将你复制出来。

最后，我们得说说外星人的武器了。我们对外星人的外形的猜想尽管跳不出地球生物的变形，但种类还是蛮多的。可说来奇怪，我们在外星人的武器方面，想象力就显得很不够。那么神奇的星舰，外面装备的不外乎是人类海上军舰的炮台。这些炮台打出来的东西是什么呢？估计谁也说不清楚，肯定不是普通的炮弹，也不是更加先进的导弹。有人说，星舰打出来的是能量弹，也就是包裹了奇怪能量的炮弹。这也能从外星人的枪打出来的东西中得到印证：我们看到打出来的是一束束发光的物体，只能猜它们是某种能量弹了。当然，星舰炮台还可以发射类似于激光束、高能粒子束这样能量极高的毁灭性射线。

在科幻影视作品中，无论是人类还是外星人，他们携带的武器外形都类似现代的冲锋枪和手枪，只不过发射出来的不再是子弹，而是致命射线。前面说过，这可能是能量束，也可能是高能粒子束。稍微开脑洞的想象是，有些枪是相位枪，这种枪发射出来的不是什么强大的能量，而是会改变物体结构的波。这种波尽管不携带很多能量，却能引起你身体的共振，造成很具毁灭性的打击。除了相位枪、相位炮，还有光子鱼雷、量子鱼雷等。

被人津津乐道的是《星球大战》中绝地武士用的光剑，这种光剑到底是由什么构成的，我们只能猜测。光剑中闪闪发亮的肯定不是普通的光，因为普通的光基本没有任何作用。有人说发光的是等离子体，但也没有什么科学依据。我们只能说那是一种神奇的物质，可以收放自如，同时具有很强的切割力。另外，普通人使用光剑的威力不大，必须是拥有“原力”的绝地武士使用起来才厉害。

用光剑战斗的绝地武士

在所有我见过的科幻作品中的武器中，最厉害的就是《三体》中的二向箔了。这是什么神奇的东西？这是一种看上去像玻璃纸一样透明而且很薄（其实没有任何厚度）的东西，当包裹它的能量场消失后，它会吸收附近的物体甚至空间，最后，周围的物体和空间慢慢消失，二向箔却越长越大。

延伸阅读

1

科幻小说是小说中的一大门类，也是类型小说之一。与科幻小说接近的类型，有奇幻小说和魔幻小说。这三种都是幻想型的，区别在于，科幻小说侧重于设定的科学性，奇幻小说则不必受到常理的约束，可以展开想象力，比如古代神话就可以被视为这一类。魔幻小说，内容设定的主要元素是魔法。

2

中国的旧式武侠作品中有很大一部分属于奇幻小说，如著名的《蜀山剑侠传》，这是民国时期的作品。更早的还有《搜神记》《无双传》等等，几乎每朝每代都有。

3

科幻小说自身也有分类，一种分类方式是看它的内容中的科学成分有多少。内容中科学成分很多又很可靠的，叫硬科幻；科学成分不多的叫软科幻。软科幻往往含有社会科学，比如哲学和政治学。还有一种分类方式是根据小说的题材，例如写航天的叫太空歌剧，这一类中最著名的就是《2001太空漫游》。写电脑和互联网的叫赛博朋克，这一类中最著名的电影是《黑客帝国》。还有一种探险科幻，例如《海底两万里》。写未来社会新形式的，叫乌托邦科幻。

4

很多人认为科幻的鼻祖是诗人雪莱的夫人玛丽·雪莱，她的小说《弗兰肯斯坦》是200年前发表的。不过我不认为玛丽·雪莱是第一个科幻作家，因为在她之前有著名物理学家兼天文学家开普勒写的《梦》，写的就是月球旅行。当然，玛丽·雪莱是第一个系统创作科幻小说的人，除了《弗兰肯斯坦》，她还写了《最后一个人》《永生》等科幻小说。

5

我们在正文中提到了凡尔纳和威尔斯，他们是继玛丽·雪莱之后系统写作科幻小说的人。这两人就不再多说了。

6

进入20世纪，科幻小说爆发。美国有一位科幻小说作家埃德加·赖斯·巴勒斯，《人猿泰山》就是他写的。随着美国工业的崛起，科幻杂志也出现了，例如《新奇故事》，阿西莫夫就是从这个杂志开始科幻创作的。

7

美国科幻的黄金时代指的是阿西莫夫和海因莱因活跃的时代。阿西莫夫最著名的作品是“基地三部曲”和《我，机器人》；海因莱因最著名的作品有《出卖月亮的人》。

8

在美国科幻黄金时代同一时期，英国有另一位科幻大师，那就是小说家阿瑟·克拉克。我自己觉得克拉克的影响远远超过了阿西莫夫和海因莱因，未来还会继续影响科幻世界甚至整个人类社会。著名导演库布里克的经典科幻电影《2001太空漫游》就改编自他的短篇小说《前哨》。中国科幻作家刘慈欣就说过，他的小说都是对《2001太空漫游》的拙劣模仿。

9

我们看到，在英国工业革命最辉煌的时期，诞生了玛丽·雪莱，在英国工业革命的末期，诞生了威尔斯。同样，在美国工业革命最辉煌的时期，诞生了阿西莫夫和海因莱因。可以说，刘慈欣等人的出现，也和中国的工业革命呼应。

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近年来，美国的科幻已经进入了社会科幻阶段，他们不再重视太空歌剧以及赛博朋克。我觉得，这标志着美国的工业制造进入了衰落时期。

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2019年春节期间，国产科幻《流浪地球》标志着中国科幻电影元年的到来，也标志着中国科幻电影的崛起。

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进入21世纪，漫威影业出品了一系列科幻电影。在我看来，这个系列介于科幻和奇幻之间，因为多部片子超出了科学范围，例如《无敌浩克》中的浩克变形，我想不到什么科学依据可以支持这种设定。

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但是漫威的《复仇者联盟》系列中的某些电影还是很有启发性的，例如《蚁人》中的微观世界，就是未来科幻电影和科幻小说发展的方向。但《蚁人》中的设定也不怎么科学。

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就我所知，中国未来几年会出现几部利用量子力学中的科学原理来设定故事的影视作品。《蚁人》涉及了一点点量子力学，但还是很肤浅的。量子力学中的几个重要原理，例如不确定性原理、量子纠缠，都可以拿来做故事设定。

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小朋友知道量子力学是什么吗？如果不知道，可以阅读我的《给孩子讲量子力学》，以及这本书的进阶《上帝掷骰子吗？量子物理史话》。不过，要提醒大家，第二本书的确不那么通俗。

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前面提到了量子力学的两个基本原理，就是不确定性原理和量子纠缠。我觉得，很少人想到量子力学中的不相容原理，也叫作泡利不相容原理，说的是两个电子不可以处于同一个状态。我建议影视创作者们留意一下这个可能的设定，写出来的故事会很好玩。

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和量子纠缠以及不确定性原理相关的另一个重要原理是“线性叠加”原理。我一般不喜欢用术语，但是这部分是延伸阅读，就勉强用一次吧。这是什么意思呢？它指的是，一个粒子或者一个物体，如果可以处于两个状态，那么它就可以同时处于这两个状态。例如，一个粒子可以出现在我的卧室，也可以出现在你的卧室，那么，一个粒子也可以同时出现在你的卧室和我的卧室。这很神奇吧？

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线性叠加原理可以比上面说的更加复杂。例如，一个粒子可以有40%的可能出现在我的卧室，60%的可能出现在你的卧室；也可以有1%的可能出现在我的卧室，99%的可能出现在你的卧室。我觉得，出现的概率可以改变这件事很好玩，也许可以拿来写故事。

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除了航天、量子力学的世界，科幻小说还有其他领域可以探索。比如，我们也许可以利用材料科学的进展写一些科幻作品。

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相对论已经被用来写科幻故事，例如通过坐高速火箭提前进入未来世界，通过虫洞旅行到遥远的地方甚至回到过去。但是，涉及相对论的卫星定位等技术还没有进入科幻作品。我觉得，未来的科幻作品将是这些科学技术的混合：航天、相对论、量子力学、人工智能，甚至基本粒子。