“我的世界是一个充满发现的世界，一个星球的世界。”诺贝尔物理学奖得主、瑞士苏黎世联邦理工学院物理学教授迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）说。
11月17日，第十三期“浦江科学大师讲坛”在复旦大学相辉堂举行。奎洛兹以“系外行星革命及其对宇宙生命的影响”为题，与上海市高校及中学师生代表面对面畅谈。
1995年，奎洛兹与导师米歇尔·马约尔（Michel Mayor）共同发现了首颗太阳系外绕恒星运行的行星。这项发现引发了天文学领域的革命，并推动了系外行星研究这一领域的诞生，从根本上改变了人类对自身在宇宙中地位的认知。
宇宙中到底还有没有其他生命存在？这个宏大且根本的命题，是奎洛兹近年来深耕的研究方向。不过他强调，寻找人类下一个居住地绝不是他的最终目的。“我们共同拥有一个伟大的星球——地球，探索系外行星的目的绝不是为了离开家园，而是为了在地球上和平生活。这里是人类的家。”
观察“神秘的摇摆”叩开系外行星的大门
在茫茫夜空中，恒星闪耀夺目，而不发光的行星却暗淡难察。那么，行星是怎么被探测到的？
“行星是通过对恒星的观测发现的。”奎洛兹将时间线拉回到30年前，当时的天文学界并未掌握系外行星存在的明确证据，他的研究方向也并非寻找行星，而是测量恒星速度的变化。
1995年，奎洛兹借助一种特殊的方法——“视向速度法”，在飞马座51这颗恒星的光谱中，捕捉到一种极其微弱的、规律性的“摇摆”。这种摇摆是由一颗围绕其运行的行星的引力导致的，就像跳舞时两个人互相牵引一样。
这好比是声波，靠近你时，波就聚在一起；远离你时，波延展开来。通过这种方式，我们就可以知道天体是朝向我们运动或是远离我们。“恒星的光也是如此，当它因受到看不见的行星引力拉扯而朝向或远离我们运动时，其光谱也会发生类似的颜色偏移。”奎洛兹介绍。
此前，还没有人以这种方式发现过所谓的“系外行星”。当奎洛兹发现这颗摇摆的恒星时，他甚至怀疑是仪器发生了错误，但反复检查仪器后，神秘的摇摆却一直存在。奎洛兹给他的导师马约尔发了一份传真，“我想我找到了一颗行星。”
神秘的摇摆最终揭示了系外行星的存在，这颗行星被命名为“飞马座51b”，成为了人类历史上发现的第一颗围绕太阳系外的恒星运行的行星。这一发现标志着系外行星研究领域的重大突破，并为此后的系外行星搜寻奠定了基础。
首颗系外行星的发现带来了新的、令人期待的可能——宇宙之中，一定有更多的系外行星。“其实宇宙中行星的形态，比我们在太阳系里看到的丰富得多得多”，奎洛兹分享，三十年以来，他们已经深刻认识到，宇宙中行星的种类浩若烟海，可能是任何尺寸、任何质量、任何结构。
天文学家利用望远镜观测遥远行星的大气层的特征，越来越了解系外行星的那片天空。有的行星的大气层会吸收其绕转恒星发出的部分星光，从而在最终到达地球的星光上留下印记。科学家研究这些印记，以找到太阳系外行星大气中各种分子特征的证据：氧、氢、钠、铁甚至水蒸气。
“除了地球，我们没有证据能够证明宇宙中的其他地方存在生命，但没有证据并不等于证据不存在。”奎洛兹展示了对一些系外行星大气的探测结果，包括二氧化碳和甲烷等关键分子的吸收谱线特征。即使这些分子本身并不等同于生命存在的直接证据，但它们提供了潜在的化学环境线索，使研究者能够推测行星的内部结构，以及是否具备生命形成的重要前置条件。
生命的真谛是什么？生命是怎么产生的？在奎洛兹看来，随着物理学的发展，我们正在慢慢逼近这些问题的最终答案。“其实，生命就是从一开始被写入宇宙基因之中的某一个地方，并在某一个时间点上出现的现象。”他说。
当“太阳系不再特殊”，一场颠覆认知的科学革命
在飞马座51b被确认之前，天文学界虽然推测存在系外行星，但始终缺乏直接的观测证据。在很长一段时间里，人类既看不清“近邻”，也数不清有多少“邻居”，太阳系被视为宇宙中孤独而特殊的所在。
可以说，飞马座51b的发现产生了决定性的影响——奎洛兹与导师第一次以可靠数据证实：太阳系并非宇宙的特例，行星系统是宇宙的普遍结构之一。
“这是一个巨大的认知上的转变。”奎洛兹感叹。在过去三十年中，天文学家确认的系外行星数量已达数千颗，其质量、体积、密度和轨道结构均呈现出远超太阳系的多样性。从体积介于地球与海王星之间的“超级地球”“迷你海王星”，到公转周期仅23小时、温度足以蒸发铁金属的“超热木星”……行星的类别迅速从太阳系的寥寥几种样本，扩大到由无数“陌生世界”组成的宇宙谱系。
随着这些观测数据的累积，人类第一次能够在统计意义上描述宇宙中的行星分布，推动行星形成、迁移理论的不断发展。但这场革命最深远的影响，是将我们引向对生命更深层次的追问——我们在宇宙中是否孤独？
奎洛兹表示，观测系外行星“会给我们带来宇宙中是否存在宜居带和生物的证据”。在他主持的剑桥大学宇宙生命中心，生命探索已从抽象假设转化为一系列可执行的研究路径，包括行星适居性研究、大气光谱测定、化学反应分析等。换言之，飞马座51b也因此成为行星研究迈向生命科学的历史性节点。
“地球是唯一的吗？为什么生命在地球上出现了？这是迄今为止都没有答案的问题。”奎洛兹说。但随着观测技术的增强和数据的积累，天文学家得以在更广的样本中探索“生命可能需要的条件”，诸多停留在理论推测中的复杂化学反应和行星大气组成正在成为可测量的物理量。
“但如果您想象的是外星人驾驶宇宙飞船造访地球，那也许只是电影情节。”他说。真正值得关注的，是那些可能已经消失但仍留有痕迹的生命形式。“我们可能会在火星上找到外星生命存在过的证据……或许只是细菌的痕迹。但请记住，在地球生命的故事中，我们的祖先是细菌。”
世界上真的存在外星人吗？他们会像《三体》小说中描绘的一样影响我们的生活吗？面对来自听众的提问，奎洛兹给出了坚定的回答：“我认为地球以外存在生命，因为我无法相信生命在地球上是独一无二的，有如此多的行星，那里一定有生命，这种生命可能只是细菌的痕迹。但在银河系中，我们是稀有的，可能是唯一意识到宇宙存在的智慧生命。”
奎洛兹笑说：“科学的魅力就在于，我们不知道。它可能明天就发生，也可能需要五十年。但有一点是肯定的，它一定会发生。”在他看来，正是人类的好奇心与持续探索，才让这些关于生命的终极追问不断向前推进。
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