黑雲:一團會思考的星際雲

一團靠近太陽的星際雲如果有智慧,它會想要什麼?這一頁講星際雲、有機分子和相關研究。

星際雲是真實存在的,會思考的星際雲卻只存在於小說裡。遊戲裡的“黑雲”通道,借用了弗雷德·霍伊爾 1957 年的小說《黑雲》的設想:一團星際氣體雲飄進太陽系,擋住了陽光,後來人們發現這團雲是活的,而且非常聰明。

這一頁先講星際雲的真實科學:它怎麼遮住星光、裡面有什麼分子、一團雲要“想”一個念頭需要多久;再講遊戲設想的情節;最後列出相關的真實研究。霍伊爾是真正的天體物理學家,這也是這個設想值得講的原因。

暗雲是真的

  • 遮星:巴納德 68 離我們約 500 光年,寬約半光年,可見光完全透不過去,背後的星星全都看不見。
  • 射電回波:星際雲裡的分子會在特定頻率發出射電譜線,天文學家靠它們給雲測溫度、測速度。
  • 它要的是光:塵埃吸收星光後會以紅外輻射重新放出,所以暗雲在紅外波段反而是亮的。

雲裡的有機分子

人馬座 B2 是銀河系中心附近的一團巨大分子云,裡面探測到過乙醇、甲酸乙酯和帶支鏈的異丙基氰等有機分子。《黑雲》的作者沒有憑空編造:星際雲裡確實有複雜有機分子,人馬座 B2 裡就發現過多種。

一團雲能“想”多快

如果雲真能思考,速度會很慢,因為訊號再快也快不過光。一個念頭要傳遍整個大腦,至少要走光穿過它的時間。地球大小的腦子只要約 0.04 秒,一團一個天文單位大的雲要 8 分多鐘。

雲裡穿著磁力線,帶電粒子沿著磁力線運動,這是遊戲裡“磁場神經”的真實起點。和完全陌生的智慧溝通,最常被提到的起點則是數學:質數、幾何、物理常數。

雲的生與死

分子云的壽命一般只有幾千萬年,然後坍縮成恆星或被吹散。分子云足夠冷、足夠密時,會在自身引力下坍縮,這叫金斯不穩定性,恆星就是這樣誕生的。所以對一團會思考的雲來說,坍縮就是死亡。

費米 1950 年在午餐時問過:“他們都在哪兒呢?”這個問題在遊戲裡也被拋給了這團雲。

遊戲裡的設想

下面是遊戲設定。通道講的是天文學家注意到一片星空裡的星星正一顆顆消失,前方有一團東西擋住了背後的星光,正朝太陽飄來,它在改變方向。發現條件是星際文明時代有了空間望遠鏡之後。機制是慢思考:每個問題都要等它“想”完才有答案,問題越深,等得越久;它停在太陽附近時會擋住一部分陽光,主文明的“星際文明”產出會降低。

在設想裡,它用磁場裡的電流思考,說自己比太陽還老,是來“進食”的,吸收星光補充能量。它說銀河系裡還有別的雲在思考,它們之間的一句話要走幾百年。它回答了人類一直想問的問題:大多數在等,等宇宙變冷。通道有兩種結局:它慢慢退回星際空間,留下一句“等宇宙變冷的時候,我們還會再見”;或者它在太陽系邊緣留下來,像一圈很薄的光暈。這些都是虛構。

相關的真實研究

下面這些研究和霍伊爾本人、以及太空中的有機分子有關。它們是相關的真實科學,並不是“雲會思考”的依據。

  • 系統解釋恆星如何一步步鍛造出週期表上的元素,“我們都是星塵”從這裡開始(Burbidge、Burbidge、Fowler 與 Hoyle,《Reviews of Modern Physics》1957)。
  • 為了讓恆星能造出足夠的碳,霍伊爾預言碳-12 必須有一個特殊能級,隨後被實驗證實(Hoyle,《The Astrophysical Journal Supplement》1954)。
  • 把水、甲烷、氨和氫封進燒瓶,持續放電,竟得到了組成蛋白質的胺基酸(Miller,《Science》1953)。
  • 默奇森隕石裡發現了非地球來源的胺基酸,生命的原料在宇宙中可能很常見(Kvenvolden 等,《Nature》1970)。

真實依據

  • 遮星:巴納德 68 離我們約 500 光年,寬約半光年,可見光完全透不過去,背後的星星全都看不見。

  • 射電回波:星際雲裡的分子會在特定頻率發出射電譜線,天文學家靠它們給雲測溫度、測速度。

  • 共同的數:和完全陌生的智慧溝通,最常被提到的起點是數學:質數、幾何、物理常數。

  • 雲裡的有機分子:人馬座 B2 是銀河系中心附近的一團巨大分子云,裡面探測到過乙醇、甲酸乙酯和帶支鏈的異丙基氰等有機分子。

  • 磁場神經:星際雲裡穿著磁力線,帶電粒子沿著磁力線運動。

  • 光速之念:一個念頭要傳遍整個大腦,至少要走光穿過它的時間。地球大小的腦子只要約 0.04 秒,一團一個天文單位大的雲要 8 分多鐘。

  • 它的年紀:分子云的壽命一般只有幾千萬年,然後坍縮成恆星或被吹散。

  • 它要的是光:塵埃吸收星光後會以紅外輻射重新放出,所以暗雲在紅外波段反而是亮的。

  • 恆星是它的死亡:分子云足夠冷、足夠密時,會在自身引力下坍縮,這叫金斯不穩定性。恆星就是這樣誕生的。

  • 他們在哪裡:費米 1950 年在午餐時問過:「他們都在哪兒呢?」

  • 《黑雲》(弗雷德·霍伊爾,1957 年)的科學背景:作者霍伊爾是真正的天體物理學家。星際雲裡確實有複雜有機分子,人馬座 B2 裡就發現過多種。

相關研究

這些研究和本頁主題相關,但不是本頁內容的直接證明。

  • B²FH:這篇百頁長文系統解釋了恆星如何一步步鍛造出週期表上的元素。我們都是星塵,從這裡開始。

    出處:Burbidge, Burbidge, Fowler & Hoyle, Reviews of Modern Physics 1957, "Synthesis of the elements in stars"

  • 霍伊爾的預言:為了讓恆星能造出足夠的碳,霍伊爾預言碳-12 必須有一個特殊能級,隨後被實驗證實。

    出處:Hoyle, The Astrophysical Journal Supplement 1954, "On nuclear reactions occurring in very hot stars. I. The synthesis of elements from carbon to nickel"

  • 米勒-尤里實驗:一個研究生把水、甲烷、氨和氫封進燒瓶,持續放電,竟得到了組成蛋白質的胺基酸。

    出處:Miller, Science 1953, "A production of amino acids under possible primitive earth conditions"

  • 太空中的胺基酸:默奇森隕石裡發現了非地球來源的胺基酸,生命的原料在宇宙中可能很常見。

    出處:Kvenvolden et al., Nature 1970, "Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite"

遊戲設定(虛構)

  • 節點「磁場神經」:它用磁場裡的電流思考。
  • 節點「它的年紀」:它說自己比太陽還老。
  • 節點「它要的是光」:它是來「進食」的:吸收星光補充能量。
  • 節點「恆星是它的死亡」:對一團會思考的雲來說,坍縮就是死亡。
  • 節點「它的同類」:它說銀河系裡還有別的雲在思考,它們之間的一句話要走幾百年。
  • 節點「一個答案」:它回答了一個人類一直想問的問題。
  • 節點「他們在哪裡」:它的回答是:大多數在等,等宇宙變冷。
  • 節點「離開」:它慢慢移開了,背後的星星一顆顆重新亮起。
  • 通道結局「告別」:它慢慢退回星際空間,背後的星星一顆顆重新亮起。它留下最後一句話:等宇宙變冷的時候,我們還會再見。
  • 通道結局「留下」:它在太陽系邊緣留了下來,像一圈很薄的光暈。人類每問一個問題,都要等上好幾分鐘,可是沒有人嫌慢。
  • 小說《黑雲》概述:一團星際氣體雲飄進太陽系,擋住了陽光。天文學家們後來發現,這團雲是活的,而且非常聰明。