浩瀚宇宙中是否存在外星生命，能否合成？
是的，外星人存在吗？对这个问题的第二个回答是，“它们可能存在。让我们试着联系他们，和他们交换信息。1959年，GiuseppeCocconi和PhilipMorrison两位天体物理学家提出了外星人存在的可能想法，并特别提出了探测外星人发出信号的方式。
是的，外星人存在吗？这个问题的第三个回答是“宇宙这么大，历史这么长。根据一些数据的分析和估计，外星人和外星文明应该是存在的。这个想法的基本论点可以用一个例子来说明。如果让一大群猴子敲电脑，总会有一只猴子敲出一整套莎士比亚，另一只猴子敲出一套唐诗三百首。宇宙的历史大约是6543.8+04亿年。仅我们的星系就有将近1000亿颗恒星，而宇宙有将近1000亿个星系。这些都非常巨大。1961年，美国天文学家弗兰克德雷克(FrankDrake)提出了一个方程，用来估算我们银河系中外星文明的数量。这就是著名的DrakeEquation。
这三点我逐一讨论。事实上，当我们问“外星人存在吗？这个问题一问，有人会问“谁在乎他们存在不存在？我不在乎。这是一个负面的观点，我会讲一些关于即使他们存在，我们是否应该与他们交往的担忧。
我先说费米困境。要回答费米困境，我们有两种可能。一是找到足够的理由证明外星人不可能存在。另一个是外星人存在。第一，可能他们留下了痕迹，只是我们没有看到。也许我们有，但我们不想承认它们是外星人留下的痕迹。第二，他们至今根本没联系过我们。
让我仔细看看。为什么外星人不能存在？
一种解释是，人类是宇宙中最原始的生命，我们要等人类逐渐进化，其他星球才出现外星人。然而，仅在我们的银河系中，就有许多比太阳古老得多的恒星。这些恒星存在于一百万年前，所以它们的科技和文明发展应该比我们早一百万年。
一种解释是，地球可能是唯一或者极少数地方，有适合生命繁衍进化的环境。太阳和地球的关系，地球和月球之间的潮汐，以及水和其他化学元素的存在，都是生命繁衍和进化的相当独特的条件。
另一种解释是，智力、语言、科学技术的发展并不一定是生命进化过程中的必然现象。所以，也许人类是唯一遵循了我们现在文明发展轨迹的智慧生物。
然而，下周我们讨论德里克方程时，德里克会说这些理由并不充分。
费米困境的另一个可能的解决方案是，外星人是存在的，只是我们看不到他们的踪迹，或者我们不想接受他们是外星人留下的踪迹。自古以来，人类就在天空中看到过不明飞行物，缩写为UFO(UnidentifiedFlyingObject)。旧约以西结书第一章中，描述以西结听见神的话，看见周围有明亮的云，包括四个轮子和四个动物支撑的汽车。中国宋代科学家和政治家沈括在《孟茜笔谈》第二十一卷中描述说，在扬州，他看到天空中有一个半张床那么大的贝壳。打开后，里面有一颗珍珠。“壳白如银，却不能正视，行为如飞；漂浮在阿波罗上。15世纪哥伦布横渡大西洋时，也看到远处有一个物体在发光。在现代，世界各地的人们经常说他们看到过不明飞行物，如不明飞行物。这些都可以解释为外星人的交通工具，甚至天空和玉米地里外星人写的大字都是外星人存在的痕迹。还有一种说法是人类是其他星球外星人的后代，但是我们的祖先在哪里？还有，另一种说法是外星人把我们都囚禁在地球上，就像动物园一样，不让我们和他们有接触。
费米困境的另一个可能的解决方案是，外星人是存在的，但是到目前为止，他们还没有联系我们。他们为什么不联系我们？是因为时空的距离，他们发出的信号还是他们进行太空探索的工具还没有到达我们这里？这似乎不太可能，因为宇宙有654.38+04亿年的历史；是因为他们不想和别人交流吗？如果太空中有数百万个不同的文明，总会有一些想要与他人交流。是因为他们想尽可能的低调以避免外界入侵的危险吗？那么为什么这些外来入侵不会伤害我们呢？是因为我们无法理解他们发出的信号吗？这就把我们带到了我要讲的下一段，Coconi和Morrison在1959提出的探测外星人无线电信号的想法。
如果外星文明真的存在，我们如何证明他们的存在并与之交流？1959年，Coconi和Morrison发表了一篇名为《经典》的论文。他们以为高度文明社会的外星人一定会发出一些信号，希望通过这些信号与其他文明社会取得联系。那么这些信号是什么呢？考虑到传播的速度和集中程度，他们会选择电磁波。考虑到电磁波在太空和地球表面的衰减，他们会选择不低于每秒一百万周(1兆赫)和不超过三百亿周(31兆赫)的电磁波频率。但是，在这么大的范围内，他们会选择哪个频率呢？在天文学中，有一个很重要的频率，就是1420.4兆赫，这个频率换算成波长，波长除以频率的公式就是21厘米。这个频率是从哪里来的？众所周知，氢原子有一个电子围绕一个质子旋转，电子和质子都有自己的自旋。当电子和质子的自旋方向相同时，氢原子的能量相对较高，而当电子和质子的自旋方向相反时，氢原子的能量相对较低。如果氢原子从高能态跃迁到低能态，这种能量差会产生频率为1420.4兆赫的辐射，氢原子在较高和较低能态之间跃迁是有可能的，但概率非常非常低。太空中90%的物质是氢原子，所以氢原子很多。合在一起，我们确实可以探测到地球上频率为1420.4兆赫的辐射。天文学家在1940年代发现了这个现象，它达到了65438+。Coconi和Morrison认为这是宇宙中人人都知道的频率。很有可能是外星人用这个频率的电磁波传输信号！此外，空间中该频率的背景噪声较少。
但是，还有一个问题需要回答。如果我们用射电望远镜在太空中寻找1420.4兆赫的信号，射电望远镜应该指向哪个方向？Coconi和Morrison认为应该先寻找离地球不远的行星，实际上是十五光年。在这个距离内，他们认为有7颗行星的光度和寿命与太阳相近，上面可能有生命，包括Tauceti(中国天文学中的天仓5)和EtaEridani(中国博江天文学中的天元4)，可以作为搜索目标。
总之，Coconi和Morrison的论文不仅指出了外星文明存在的可能性，而且还为搜寻计划了具体的行动方案。这篇论文也为未来50年寻找外星文明开创了先例。在他们论文的最后，他们说:我们的讨论可能会被一些人认为是无厘头的科幻小说，但我们的讨论与现在的天文知识是一致的；虽然，按照我们的说法，我们无法知道搜寻外星文明发出的信号成功的概率，但我们知道，如果不去寻找，成功的概率是零。
在完成椰子和莫里森的论文后，让我补充一个脚注。同样在1959，一位在美国从事研究的中国天文学家苏树煌也发表了论文，指出了宇宙中存在生命的可能性。他还认为，在地球附近的渤江座的鲸鱼座和天元四星座，存在着支持生命的条件和可能性。这一结果与椰子和莫里森的结果相同。黄是著名的天文学家。他和杨振宁是西南联大物理系的同学，和杨振宁一样，从65438到0947公费赴美留学。
从Coconi和Morrison的论文开始，在过去的50年里，政府，尤其是军方和私人机构在寻找外星人方面投入了大量的资金，建造了更强大的射电望远镜，并在无线电通信方面制造了更精密的测试仪器；除了无线电通信之外，还探索了光通信的可能性。有些人甚至建议，为什么不干脆把一个物理探索者送上太空？当然，这些努力尚未取得明显和具体的成果。
有些人对寻找外星文明持不同意见。除了外星文明根本不存在的可能性，还有一个问题就是为什么外星人要向外界发送信号。漫无目的的传播是有意义的科学行为吗？而且，即使两个文明成功地相互交换信号，往返时间也要超过1000年、10000年。此外，在过去的50年里，我们在地球上的工作侧重于倾听和寻找。如果我们只接收不传输，外星人就没有办法知道我们的存在。
更深入的观点，或许保持沉默，只收不发，是一种宇宙文明的* * *心态。而且，我们无法知道外星文明是善是恶。如果我们联系他们，万一他们来征服并毁灭我们呢？因此，建议向外层空间发送的任何信息都必须得到联合国大会的批准。至于外太空传来的信号，可能含有电脑病毒，可能会毁掉我们所有的电脑。所以，保持沉默不一定是应该遵循的政策。
2010年5月20日，一个名为“Synthia”的人工生命在美国私人科研机构克雷格·文特尔研究所(Craig Venter Institute)诞生。科学家通过化学方法人工合成人工设计的蕈状支原体DNA，然后将其植入另一个挖空的山羊支原体体内，细菌按照人工设计的基因组的指令生长繁殖。这是“辛西娅”
消息一出，立即引起了全球各方的高度关注。“辛西娅”不仅给大众带来了惊愕和恐慌，也让合成生物学迅速成为媒体和公众关注的焦点。其实文特尔只是合成了生命的一部分——遗传物质DNA，作为细胞还不能算完整的生命。那么，什么是合成生物学？一般来说，合成生物学就是通过人工合成来“设计”和“改造”现有的自然生物系统，或者通过人工手段创造出自然界不存在的“人工生命”。
生命现象的复杂性，人类科学迄今只能窥见一斑，怎么会异想天开到“人工生命”呢？其实科学家也想通过这种方式加深对生命的理解。其实人类对生命的理解就像面对一台电脑。普通生物学的思维是对自然生命现象进行分析和综合，就像拆解电脑一样，试图了解它由哪些部分组成，由这些部分组成的网络，以及指导网络运行的控制软件。而合成生物学则是在人类已经知道了生命的基本组成部分及其运行规律之后，试图用这些部件制造出一台按照人类要求运行的计算机。事实上，用DNA和蛋白质构建一个新的生命系统仍然是一个巨大的挑战，即使我们拿出所有关于生命的知识，使用所有我们可以操纵基因和蛋白质的技术。
“辛西娅”的诞生就是为了实现这一目标:在已知蕈样支原体基因序列的指导下，设计新的基因组序列，设计基因组合成流程，在实验室中使用“四种化学物质”(两种嘌呤和两种嘧啶)按照设计蓝图合成并拼接它们的DNA片段，通过生化方法将这些片段“粘合”在一起，形成完整的基因组，并植入另一种细菌。虽然实验原理听起来很简单，但研究人员花了15年和4000万美元才成功。虽然辛西娅只是最小最简单的原核生物，但它已经实现了新陈代谢和裂变遗传的基本功能。
实际上，合成生物学这个术语早在191年就被法国物理化学家斯蒂芬·兰杜克在他的著作《生命的机制》中首次提及。但受限于当时对生物学和生命运动的认识水平，这一概念基本上是对生命过程的形式化模拟，几乎没有“科学”依据。直到20世纪50年代，DNA双螺旋模型的提出，才真正确认了核酸是遗传的物质基础。更进一步，在DNA→RNA→蛋白质中心法则和DNA重组技术的指导下，分子生物学蓬勃发展，这使得波兰遗传学家瓦克劳·希瓦尔斯基在20世纪70年代中期多次预言合成生物学的到来。20世纪90年代基因组学和基因组技术形成并成熟后，E.Kool在2000年美国化学会年会上结合系统生物学和基因工程的成果重新定义了合成生物学的概念。而这种重新定义，在一定程度上成为了合成生物学作为一门学科开始的标志。
从合成生物学这个术语的出现到这门学科的起步，合成生物学经历了漫长的89年，它的发展深深植根于分子生物学。随着大规模基因组测序技术和序列分析方法的成熟，生命科学研究开始进入基因组时代，大量的基因组信息和大规模基因组技术为合成生物学的出现奠定了基础。