一次看懂自然科學

　　當人文遇上科技，
　　會激起什麼樣的靈光與火花？

　　一頭華髮、睿智幽默的劉炯朗教學四十年，深受學生敬愛。
　　年逾七十，面對知識總不失赤子之心，仍熱愛求知、不斷學習，
　　自詡「深受西方影響的中國讀書人」。

　　2005年，劉炯朗接下電台邀約，主持「我愛談天你愛笑」節目，
　　深入淺出地為讀者介紹天文地理、文學歷史等領域的重要大事，
　　將科學與人文巧妙結合，引發熱烈回響。

　　透過個人的學思歷程，劉校長期勉年輕人：
　　不要畫地自限，要有廣泛興趣。順從自己的喜好，
　　培養專業以外的興趣，感受世界的美好。

　　本書收錄二十六篇自然領域相關文章，
　　用輕鬆詼諧的筆調帶領讀者一窺科學之美，包括：

　　銀河為什麼又叫牛奶路？
　　奧卡姆的剃刀可以拿來做什麼？
　　費米先生為什麼陷入兩難？
　　外星人根本不存在？或者只是我們沒看到？
　　「追星族」們如何狂熱探尋科學真理之美？
　　牛痘、抗生素的發明其實是一連串偶然？
　　為什麼圓形是最經濟的形狀？
　　你是不是忙不停又瘦不了？……

作者簡介

劉炯朗

　　1934年出生於廣東，在澳門完成中學教育，1956年畢業於國立成功大學，1962年取得美國麻省理工學院電機博士學位。

　　先後任教於麻省理工學院及伊利諾大學香檳校區，並曾兼任伊利諾大學香檳校區助理副校長等，1998年回台擔任國立清華大學校長，作育英才無數；並以資訊工程之國際學術聲望，於2000年獲選為中央研究院院士。

　　近年更悠遊於寫作、廣播、演講等領域，幽默的談吐及豐富的學養深得學生及閱聽大眾喜愛。

摘自〈德瑞克方程式〉

「在太空外，有沒有外星人的存在？」應該是每個人都曾經有的疑惑。「外星人」只是個比較通俗的名詞，嚴格地說，是地球以外「有智慧能力的生命」（extra-terrestrial intelligence）。有關「外星人是否存在？」這個問題，有以下三個不同的回應：

第一個回應是，「不一定吧？假如他們真的存在，為什麼我們還沒有看到呢？」這個回應源自二十世紀鼎鼎有名的物理學家費米（Enrico Fermi）。一九五○年，當費米和同僚談到外星人存在與否這個問題時，費米的回應是「外星人在哪裡？」（Where is everyone？）表面上費米的回應可以解釋為「我不相信外星人存在」，但從客觀的科學觀點來解釋，費米的回應是「既然你說按照科學數據的分析估計，宇宙間應該有外星人存在，而且，照今天科學和技術上的成就來估計，我們可以想像得到外星人會有來到地球探訪的能力，那麼，如何解釋為什麼我們到現在還沒有看到一個外星人呢？」這個說法就叫做「費米的兩難論」（Fermi’s Paradox），就是外星人根本不存在呢？還是真有外星人，只不過我們沒看到而已？

第二個回應是，「他們是可能存在的，讓我們想辦法去聯繫他們，跟他們交換訊息」。一九五九年，兩位天文物理學家科可尼（Giuseppe Cocconi）和莫里森（Philip Morrison），提出「外星人存在」的可能的想法，並且具體建議偵測外星人發出的訊號的作法。

第三個回應是，「宇宙這麼大，歷史這麼悠久，按照若干數據的分析估計，外星人、外星文明是應該存在的」。這個想法的基本論點可以用一個例子來說明，假如我們讓一大群、很大很大一群猴子在電腦上敲敲打打，總有隻猴子會敲出一套莎士比亞全集，還有一隻猴子會敲出一套唐詩三百首。宇宙的歷史大概是一百四十億年，光是銀河就有差不多一千億顆恆星，宇宙差不多有一千億座銀河，這些都是龐大得難以想像的數字。一九六一年，美國有位天文學家德瑞克（Frank Drake）提出一個方程式，用來估計在銀河裡外星文明的數字，這就是有名的「德瑞克方程式」（Drake Equation）。

接著，我將逐一討論這三個觀點。其實，當我們問：「外星人是否存在？」這個問題時，有人會反問：「管他們是否存在？我才不在乎。」這是消極的看法，我後面的討論裡會談到，「即使他們存在，我們要不要跟他們來往」的一些顧慮。讓我先從費米的兩難論談起。

要回答費米的兩難論，我們有兩個解套的可能：一是找出足夠理由論證，說明外星人是不可能存在的。其二則是相信外星人是存在的，一個可能是，或許他們留下痕跡，我們沒有看到，或許看到了，卻不願意承認這是外星人留下來的痕跡；另一個可能是，他們還沒有和我們聯絡上。讓我們一一來細看，為什麼外星人不可能存在？

一個解釋是，人類是宇宙中最原始的生命，得等人類逐漸演進後，別的星球上才會有外星人出現。但是，單在銀河系統裡，就有許多遠比太陽更老的恆星，這些恆星在一百萬年前已經存在，那麼他們技術和文明的發展，應該比我們早了一百萬年。

還有一個解釋是，地球可能是唯一或者非常少數的地方，有適當的環境讓生命孕育進化。太陽和地球間天體運行的關係，地球和月亮間的潮汐，水和其他化學元素的存在，都相當獨特，具有讓生命孕育進化的條件。