美国著名物理学家、数学家弗里曼·戴森在1959年提出了一种崭新的寻找外星人的理论，这种理论的结论是如果人类能观察到某一颗恒星的亮度在人类活动的时间尺度内（所谓的人类活动时间尺度是相对于天文学时间尺度而言，比如几年甚至上百年可以算是人类活动时间尺度，而天文学尺度动不动就是几百万、上亿年的）逐渐变暗,或者这颗恒星发射出大量某种特征的红外辐射的话，那么这个现象就可以确认为是那个恒星系有智慧文明存在的证据。我们来听听戴森是如何推导出这个结论的。 戴森认为随着人类文明的发展，对能源的需求会越来越大，而地球上的化学能（石油、天然气、煤矿等）很快就会消耗完毕，并且不可再生，核能虽然储量丰富而且能量巨大，但使用核能却有各种各样的危险，并不是理想的清洁能源。最理想的清洁能源是太阳能，但是在地球表面可以接收和利用的太阳能非常有限，并且也不能无限制的收集，那样会影响整个地球的生态环境。要利用太阳能的最佳办法是到太空中去，要知道到达地球大气层的能量不过是太阳放出能量的二十亿分之一而已，巨大的能量都浪费在虚空的宇宙空间中了。

1947年6月24日，一个叫做阿诺德的美国商人驾着自己的私人飞机，当他飞过华盛顿州的雷尼尔山上空时，他突然发现身边嗖嗖嗖的迅速飞过9个成碟状的飞行物，瞬间就消失在视野里面。阿诺德当时就兴奋的不行，他对着无线电脱口而出“I see flying saucer.”（我看见了飞碟），塔台上的工作人员一时莫名其妙，就问他你刚才说啥，阿诺德兴奋地跟塔台的工作人员描述了他看到的东西，他说那些飞碟至少有1600多公里的时速，简直快的疯了。当时世界上飞的最快的飞机大概也只能飞800公里的时速。从这次事件以后，“飞碟”这个词就不胫而走，在全世界广为流传，而且从此大多数人看到的不明飞行物都跟阿诺德看到的描述差不多，像个盘子一样。

光学望远镜的原理其实就是尽可能地把可见光通过各种透镜汇聚在一起成像，这样就可以让人类看到肉眼无法直接觉察的可见光。因此决定光学望远镜能看的多远基本上取决于口径，口径越大则能收集到更多的光线，更多的光线汇聚起来，就能把更远的物体成像。随着人类对光的本质认识的飞跃，人们终于发现了光本质上其实是一种电磁波，而可见光只是处在一个特殊频段的电磁波而已，这个频段的电磁波可以被人类的肉眼所察觉。那么可见光频段之外的电磁波其实也是一种光，只不过是一种不可见光，不可见光也同样能够成像，只需要通过特殊的技术手段做些处理就行了。我们在医院里面看到的各种X光片，就可以清晰地把皮肤下面的骨骼显示出来，X光就是一种不可见光，是一种电磁波。 宇宙中的天体除了发出可见光以外，其实还发出大量的不可见光，也就是各种频率的电磁波，那么通过探测这些电磁波，我们不但能够成像，还能够发现很多意想不到的东西。一种叫做射电望远镜的新型望远镜终于在20世纪30年代被发明出来了，它将给整个天文学研究带来革命的狂风暴雨。

大哥，到底有没有外星人啊？ 每当我在一群人中表示自己对天文和宇宙略知一二时，总是会被问及这个问题。我承认，这是我必须开门见山不可回避的首要问题。我的回答也必须跟你的问题一样简单直接，我不会和那些闪烁其词，躲躲闪闪，模棱两可的“专家”们同流合污，给你一个常在算命先生那里听到的说法。我将给你一个直截了当的回答： 有，但从未到访过地球。 这并不是我一拍脑袋的答案，这个回答也是目前主流科学界的共识，不管你看过多少讲UFO、外星人的电视片，也不管你在电视上看到过多少貌似“科学家”的人物出来煞有介事地跟你讲地球上的不明飞行物有可能就是外星人什么什么的，都无法改变这个客观事实，那就是在目前的主流科学界几乎是一致地认为外星人存在但从未到访过地球。 科学是重事实，讲道理的，得出的这个可能颇为让你失望的结论有什么依据吗？科学家们凭什么达成这样的共识呢？这就是本书试图要给各位读者讲述的故事。 为了要把这个问题讲清楚，我们首先要搞清楚外星人的定义。在本书中所称的外星人指的是地球以外的智慧文明。至于外星人长的是不是人形并不重要，但不管怎样，外星人应该符合我们目前对生命基本形式的认识。比如，我们所知的任何生命都离不开液态水，并且都是基于化学元素碳（C）的有机分子组合成的复杂有机体。当然，以我们人类目前对宇宙的浅薄理解，我们无法否定这个宇宙中可能存在着完全不同于地球生命形式的智慧生命，我们可能对某些未知的生命形式完全一无所知。但对于未知的生命形式我们是无从研究的，我们只能基于已知的生命形式去寻找外星人，未知的生命形式不在本书探讨的范围之内。 本书分为三个部分。上部将向您讲述人类探索外星文明150年的精彩历史，在这过去的150年中，我们经历过无数激动人心的时刻。从历史的角度来说，人类只是在寻找外星人的道路上跨出了一小步，未来之路可能还有很长很长。但是已经跨出的这一小步却是跌宕起伏，峰回路转，充满着意想不到的惊喜和失望。中部则用严谨的逻辑来分析外星人存在的可能性，带你深入了解著名的费米悖论，这个困扰了无数科学家的世纪难题，直到今天，科学家们仍然争论不休。在本书的下部，我将与所有的读者分享我制定的外星人入侵防御计划，抛砖引玉，希望能激发读者们的想象力。最后，你们还将读到一篇精彩的中篇科幻小说，我试图把本书讲到的各种知识都融入到最后的这篇小说当中。 闲话不多说，这就跟我回到人类探寻外星人的起点，让我们扣紧安全带，一场科学与历史的悬疑过山车已经缓缓启动了。

第二遍修订《仰望星空》书稿时，我发现我丢了一些比较重要的内容，今天给大家补一期节目，把丢掉这部分内容给大家讲讲，最后成书的时候，我会把这部分补充内容融合到前面的段落中。 望远镜是人类研究天文学最主要的工具，伽利略是把望远镜伸向天空的第一人，他的故事我们已经详细地讲过了，伽利略用的望远镜称之为光学望远镜，它可以拿肉眼直接观测或者接上一个照相机把来自宇宙中的可见光捕捉到相片上。但是宇宙中的天体除了发出可见光以外，其实还发出大量的不可见光，也就是各种频率的电磁波，那么通过探测这些电磁波，我们不但能够成像，还能够发现很多意想不到的东西。一种叫做射电望远镜的新型望远镜终于在20世纪30年代被发明出来了，它将给整个天文学研究带来意想不到的新发现。 与其说射电望远镜是一个望远镜倒不如说它是一个超级收音机更为恰当。因为射电望远镜并不是用眼睛去看的，而是通过一个巨大的天线来收集各种频率的电磁波，从而进行分析，可以把电磁波转换成图像和声音两种让人类可以直观感受的形式。 射电天文望远镜一被发明出来，科学家们很快就有了一系列重大的天文发现，其中有四项特别重要，他们是星际有机分子、类星体、脉冲星和宇宙微波背景辐射，而这四项重大发现全都是在二十世纪六十年代做出的，因此他们就被誉为二十世纪六十年代射电天文学的四大发现。关于宇宙微博背景辐射的故事，我已经详细讲过了。但是另外三项发现我前面的节目中没有提到。我一个个给大家说说都是咋回事。

一部人类探索天文的历史其实也是一部人类追求科学的历史，我们不妨从天文学的角度来回顾一下这2500年来，人类是怎样一步步地走出蒙昧，产生理性，最后又诞生了科学。 但我们的探索还远远没有到达尽头，宇宙留给我们的未知领域还有太多太多。就在我们的太阳系，我们想知道的东西依然无法尽数。太阳的磁暴是怎么产生的？月球是怎么形成的？太阳系的这种结构在宇宙中是特殊的吗？太阳系中除了地球之外还有孕育生命的地方吗？木卫二的海洋中有生命吗？彗星到底来自哪里？奥尔特星云是怎么形成的？是否还有未发现的大行星？等等等等。 从太阳系向外扩展到银河系，我们想知道的事情就更多了。银河系中到底有多少宜居行星？地球之外还有智慧文明的存在吗？是什么力量在推动着银河系自转？银河系的中心是不是的确是一颗超大质量的黑洞，还有没有更好的证据？等等 再从银河系扩展到整个宇宙，更多的未解之谜等待着人类破解。暗物质到底是什么？暗能量又是怎么产生的？伽马射线暴是怎么产生的？星系与星系之间的空间真的是完全空旷的吗，流浪行星是不是大量存在？为什么有的星系光度学质量与动力学质量大多数不相等但有些又相等呢？虫洞是真实存在的天体吗？宇宙大爆炸的原因是什么？宇宙将会怎样终结？平行宇宙到底存不存在？等等等等 或许在我的有生之年这些问题都找不到答案。但更有可能的是，在我的读者群中有这么一位青少年从此立志去探寻宇宙的奥秘，而在我行将就木之前，他解开了其中至少一个谜题。如果有这么一天，我将为我今天写下的文字而感到无比自豪。

时光飞逝，一转眼，1000 多年过去了。 云天明、艾AA 和他们的孩子云程、云心一家四口注视着屏幕中变幻的星空影像。飞船在超越时间的一瞬中穿越了超时空，均匀分布的星群立刻变成了一个明亮的圆盘，看上去像一颗明亮的玻璃弹，占据着屏幕的正中心。

宇宙的命运最终会是怎样？这是我所能想到的人类能够提出的所有问题当中的最后问题，没有什么问题能比这个问题还根本了。当然，所有对此问题的回答都是现有人类智慧下的回答，也不可能得到最后的验证。那么，研究这个问题到底有没有意义，为什么要去研究？我认为，所有的意义也都是人赋予的，在我看来，引发思考，满足好奇，就是无与伦比的意义。在没有温饱之前，艺术是没有意义的，但是温饱之后，人们会发现艺术的意义大于吃饭。如果你追问下去，艺术的对人类的意义到底是什么？那么追问到最后就只有一个答案，给人带来快感。其实，研究宇宙的终极命运问题，也是一样，它可以给一些人带来快感，所以就会有人去研究这个看似完全无用的问题。但在我看来，还有另外一个意义，如果把人类文明当做宇宙中无以计数的一个文明来看待，那么对这个问题的研究深度，代表着人类文明在宇宙文明中的排名。它的意义不是针对某个个人的，而是针对整体人类文明的。

因为宇宙在不断地膨胀，所以穿行在宇宙中的光的波长也会被不断地拉长，拉的越长，就会变得越红。因为我们已经知道了Ia型超新星爆发的精确物理过程，所以我们能算出这种超新星所发出的光的原始波长是多少，用这个原始波长与实际测得的波长一比较，我们就可以算出光波被拉长了百分之多少。你把宇宙想象成一块有弹性的布，光是穿在这张布上的丝线，那么丝线被拉长了百分之多少，就代表宇宙膨胀了百分之多少。换句话说，如果我们测得一颗超新星的光波被拉长了10%，那么现在的宇宙就要比这束光刚发出的时刻大10%。这种数据积累的越多，就越能精确地测算出宇宙膨胀的速率。在真实的观测中，两个团队采用的方法都是先用大视野的广角望远镜同时监测数以千计的星系，基本上每天晚上都能定位到几十颗Ia型超新星爆发，然后再换用更传统的望远镜仔细测定红移大小，这个工作其实做起来相当地枯燥，并且需要超高的耐心和细心。

美国有一位女天文学家叫鲁宾，在上世纪六七十年代，女性天文学家是很少的。这个鲁宾选择了在天文学研究上不是那么热门的星系转动曲线。在鲁宾做研究的那个年代，天文观测设备已经取得了长足的进步，因而观测的精度也大大的提高。鲁宾在研究银河系的转动时，和奥尔特一样，她产生了一个巨大的困惑。什么呢？就是我前面说的，银河系外侧的恒星绕银河系中心转动的速度比用理论推算出的数值大了太多。这一发现让鲁宾大惑不解，也激发了她深入研究的兴趣，这一研究就持续了十几年，她取得了大量详实的观测数据，又做了仔细的计算，她发现，如果要维持银河系目前的转动速度，又不让银河系分崩离析，银河系的总质量必须远远高于目前已经观测到的所有可见天体的质量。我还是怕有得读者看不太明白，我多解释一句。如果我们用沙子捏一个陀螺，把这个陀螺旋转起来，那么转速一块，沙陀螺肯定会被转散架，因为沙子与沙子之间的结合力不足以维持向心力。要让沙陀螺不散架，就得拿胶水和在沙子里面。如果把银河系想象成一个沙陀螺，那么万有引力就是胶水，这个胶水的强度决定了陀螺的转速最高能到多少。现在，我们已经观测到了银河系的转速，那么就能反算出总的引力大小，进而算出银河系的总质量。鲁宾确定无疑地发现，银河系的大部分质量“丢失”了。于是，1980年，她和同事发表了一篇论文，详细描述了他们的发现。这是天文学史上第一篇有关暗物质的重量级论文，影响很大。也是从那时候开始，天文学家们蜂拥而至，纷纷开始研究这部分丢失了的质量到底是什么东东，提出了一个又一个的假说，好不热闹。

1995年12月18日，这看上去是平凡的一天，一个来自美国的天文研究小组租用了哈勃望远镜，它们选择一个颇受争议的天区进行观测。大家要知道，全世界的天文学家都在争相排队租用哈勃的观测时间，每个人都认为自己要观测的那个位置是最重要的。可这次的观测区域却让许多人大跌眼镜，因为这次要观测的区域是一块“黑区”，并且还是全天中最黑的“黑区”。这是什么意思呢，顾名思义，就是天空中一块看似什么也没有的黑黑的区域。这次观测选择的是全天中最黑最黑的一个点，大小仅仅只有144弧秒，这相当于你站在100米开外看一个网球的大小，只占整个天区的2400万分之一。而且，观测时间一下子就租用了整整11天。全世界有很多的天文学家就吐槽NASA怎么能批准这样一次不靠谱的观测计划呢，他们中有很多人预言，11天看下来，那个黑点中啥也看不到，最后会成为一个笑柄，浪费哈勃宝贵的工作时间。 在一片质疑声中，哈勃太空望远镜把镜头聚焦到了那片位于大熊座的黑区上，从12月18日一直观测到了12月28日，这11天中哈勃绕着地球转了150圈，在4个不同的波段上整整曝光了342次。在宇宙中穿行了100多亿年的光子一颗一颗落在了哈勃极为灵敏的感光元件上，谁也没想到，这些光子组成的图像将让全世界的天文学家接受一次革命式的洗礼。

视界问题之所以会折磨原有的标准大爆炸模型，是因为空间的不同区域分离的太快，不足以建立起热平衡。暴胀理论则减慢了在宇宙最最初期时刻的膨胀速度，使宇宙大火球有足够的时间建立相同的温度。然后，在完成了这个热平衡后，宇宙经历了一次短暂的爆发性的膨胀，而且越来越快，以对早期的缓慢膨胀做出补偿，这就是暴胀这个词的由来。这个理论的核心内容是说，宇宙空间在迅速远离之前就已经建立了共同的温度。