两颗小行星正与地球擦肩而过

作者按：作者尽量将以下内容写成一种严肃的扯淡。作者希望它仍然属于科普性质，但扯谈总归是扯谈，所以极客们请不要挑刺，一般的读者也注意不要给雷倒，同时，不推荐十四岁以下、非纠结于科学问题的读者阅读。 本文经删改后发表在2011年5月7日的《东方早报》上。 　　找一个新的地球和找一个合适的男/女朋友，哪个简单？后者更简单？不，不，我和你打赌，两者差不多难度——只要你是要认真谈恋爱而不是“拈花惹草”地“耍流氓”的话。比方说，美国航空航天局在2011年2月2日宣布，专门负责搜索“新地球”的“开普勒”太空望远镜已经发现了至少1235颗可能的太阳系外的行星（即“系外行星”），其中有54颗可能处在适合生命生存的“宜居带”内[1]。我想，读这篇文章的大多数读者，应该不至于谈过54次以上的恋爱吧？这么说来，找到一个新的地球恐怕还要容易点呢。 　　流落在荒岛上的鲁滨逊为了让自己不要过于纠结，列出了一张简单的表，分别陈述自己流落荒岛的好处和坏处。我想，与其纠结怎么能写出一篇让大家看得明白的文章，不如我也效仿鲁滨逊，列出一张“找新地球与找男/女朋友有何共同点”的表吧。 1、目标 找男/女朋友：年轻的时候疯够了，得让自己的下半辈子有个好归宿； 找新的地球：现在把这个地球搞得乌烟瘴气，得给未来的人类找个好归宿。 2、困境 找男/女朋友：满大街都是啊，但是得有房有车，上得了厅堂下得了厨房，善解人意脾气挺好，长得算比较中看，能有些共同话题等等等…… 唉，谁知道躲在哪个角落呢； 找新的地球：有行星的恒星到处都是啊，成百上千个嘛，但是距离母星不能太近也不能太远，表面温度得适中，得有合适的重力，大气也得有而且不能有毒，同时还得有水有陆地，距离我们最好也别太远…… 唉，谁知道躲在哪个角落呢。 3、所需条件 找男/女朋友：需要足够的时间、精力、金钱（大部分情况下）…… 找新的地球：需要足够的时间、人力、物力、金钱（大部分情况下）…… 4、寻找方法 找男/女朋友：有合适目标就冲上去问呗！但是这样多数情况下太唐突啦，很容易把人家吓走的； 找新的地球：直接拿望远镜去找呗！但是因为绝大多数恒星距离我们太远太远，看起来太小太小，而且恒星和行星的亮度差异太悬殊，这种方法很难成功（对，即使用现今最最强大的望远镜也很难成功）。 5、寻找方法（续） 找男/女朋友：追踪观察之，一般情况下，他们看起来总会有些不一样的——比如帅哥们的皮包上挂着一些小女生的挂件，女孩儿手里偶尔出现几枝玫瑰花等等，就暗示着你，这位已经给预订啦。更进一步地说，通过仔细观察这些“附带品”，还可以推测出他/她的女/男朋友的大概喜好呢。但是，如果撞见他/她的机会很少，这招基本上也不灵了； 找新的地球：追踪观察之，一般情况下，如果行星正好能走过我们和恒星之间，我们就可以观察到类似于“日食”的现象（天文学家们称之为“凌日”）。通过仔细观察，算可以估计出这颗行星的大小、有无大气以及大气成分等等（顺带一提，这也就是“开普勒”太空望远镜所用的方法）。但是，如果行星的轨道面和我们的观察视线不平行，这招基本上也就不灵了。 6、寻找方法——终极无敌必杀版 找男/女朋友：通过网络搜索之！人人网上人肉之！在微博上关注之！（啊，这也是我很喜欢用的方法）但是，这需要花费的时间和精力就要大得多了； 找新的地球：行星会对其母星施加一个微弱的引力作用，使得母星看起来会在不断地“摇摆”，这可以通过观测其颜色的变化（严格来说是通过其光谱上展现的多普勒效应）来测得潜在行星的质量。如果你回想不起你的初中物理老师是怎么解释多普勒效应，不妨回想一下你晚上坐火车的情景——通过倾听外面传来的火车鸣笛声的音高的变化，你可以判定这是同方向前进的火车还是对头开过来的。天文学家们也在用类似的方法检测“新地球”——但是，这要花费的时间和精力比起其他方法也要大上许多了。 7、结论 找男/女朋友：貌似适合的，要么就是已经被挑走了，要么就是在别的地方，要么就是年龄差距太大…… 一言以蔽之：难找； 找新的地球：目前找到的行星，都是那些表面热的不得了的，要么就是绕太阳一圈还不到一天的，要么就是空气毒得可以把全人类都做成标本的…… 一言以蔽之：难找。 　　通过上面的比较，我们可以发现：找新地球和找男/女朋友实在是有异曲同工之妙。当然，仅凭这些比较，或许还不足以证实我那句“找新地球和找合适的男/女朋友一样难”的判断。好吧，既然如此，我不妨向大家介绍一下大名鼎鼎的“绿岸公式”(Green Bank Equation)。——对于读商科的读者，或许更喜欢称之为“绿色银行公式”（Bank可作“河岸”或“银行”解）。这是由天文学家弗兰克·德雷克在50年前提出来的一条计算“银河系里有多少种外星人类”的公式。按照他的说法，银河系内能与我们取得联系的外星人类的数量与以下条件有关： 恒星形成的速度； 恒星产生行星的概率； 行星处在“宜居带”（距离母星不远又不近）的概率； 行星上发展出生命的概率； 生命是智慧生命的概率； 智慧生命会使用/愿意使用无线电的概率； 会使用无线电的智慧生命能存在多长时间。 　　大家可以看出，外星人类的数量就是靠若干个概率值的估计。至于猜得对不对嘛，简单来说，就要靠人品了。根据目前认为最好的估计[2]，我们在银河系里应该能找到2.31种人类。如果每个“地球”的寿命均为100亿年左右（和我们地球的预期寿命一样），那“地球”的数量则为200万颗左右。考虑到银河系大约有2千亿至4千亿颗恒星，这个数字实在不算多，我们找到“新地球”的概率大约是十万分之一。 　　已经有若干人尝试过了拿绿岸公式或者绿色银行公式来计算可供寻找的男/女朋友的数量。貌似连百度的魔兽贴吧都有人问过这个问题——好吧，我在这里解释一下。但愿你已经有足够的耐心和兴趣阅读到了这里。我想，按照绿岸公式的思路，可供寻找的男/女朋友的数量应该和以下条件有关。以一个20岁的异性取向的中国上海地区的身高180公分的大学本科在读的成年男性为例： 中国人口出生率； 中国女性所占比例； 女性住在上海附近的概率； 女性年处20岁左右的概率； 女性身高介于165-175公分之间、且样子能让这位帅哥心动的概率； 女性学历相近的概率； 相互之间能产生引力的概率； 适婚时间的长度。 　　好吧，为了算出一个稍微靠谱一点的结果，我甚至连人口普查和统计年鉴的数据也找了（写科普文章的孩纸你伤不起啊）。把公式的位置调整一下，上海人口出生数约为10万/年；总人口约为2200万，其中大学生约50万；女性约占50%；身高合适的算它20%；相互之间能产生引力的概率…… 如果算上有没有男友，性取向等等之类，根据个人经验，估计差不多5%吧；适婚时间的话，算10年吧？计算下来，上海地区应该有142位美女适合这位不幸的帅哥。但是，考虑到上海2200万的总人口，相遇的概率也就不到十万分之一。好吧，我们终于艰难地证明了，找到“新地球”和找到女朋友的概率大致相近！不过，考虑到上面的假设其实是漏洞百出的（比如智慧生命的年限和银河系的年龄比起来相差很大，所以可以做一些假设，但人的寿命和上海城市变化的速度是在一个数量级，而且上海也有很多外来人口，等等），所以这个计算结果只能拿来当当茶余饭后的谈资（尽管我有信心，它至少还是有一点参考价值的），大家不要太较真，哈哈。不过，根据经验估计，实际的概率应该比我们算出来的还要小。为什么呢？因为还有很多乱七八糟的条件——有房有车啦，能不能做家务啦，是否有共同话题啦，诸如此类。好吧，你是不是也觉得，咱们还是去做做科学研究，找找“新地球”要轻松点…… 　　经过大半天的扯谈，我还是赶紧绕回到最开始的问题吧—— 嗯，找到一个新地球并不是很难，起码不比找到一个合适的男/女朋友难。你看，我这不已经把找新地球的方法一一列举出来了，也没什么神秘的嘛。或者说，拍拖的困难不在于找到，而在于追到手。这在所谓的“新地球”的探索上也是一样—— 我们视踏足月球为人类最伟大的成就之一（更别说还有许多人对此抱有疑问），但地球到月球的距离，仅仅是地球到除太阳以外最近恒星（比邻星）的距离的一亿分之一而已。到“新地球”上去生活？洗洗睡吧。当然，或许你会追问：“既然遥不可及，那为什么人类还要去找它们呢？”啊，这个啊…… 和眼看追不到手的他/她一样，你难道不觉得YY一下，有时也是件很舒服的事嘛……？…