【專欄】天上的星星比海邊的沙粒還多嗎?

文/王至劭(台聯政策顧問、台灣教授協會會員)

    天文學家卡爾·薩根（Carl Sagan ，1934–1996，美國）曾在《宇宙》（Cosmos）一書中寫道：「宇宙中的恒星數目比地球所有海灘上的沙粒還要多。」這句浪漫的表述一直在天文學界廣為流傳，這是真的嗎？引發筆者想在這兒計算一下:

     肉眼裸視可見的天體絕大多數在銀河系內，而且是屬於銀河系中一個較小範圍之內的星體。在一般的夜空條件下，肉眼可以看到六星等的星體，總數六千多顆。肉眼能看到的最遠的恆星是HD61227，距離地球四萬光年。

     然而，肉眼能看到的最遠天體不是銀河系恆星，而是系外星系（銀河系以外的其他星系），其中，最為人們所熟知的是仙女座星系。此外，肉眼可見的最遙遠的天體是三角座星系，距離我們二百九十五萬光年，比仙女座星系遠，但它更暗，視星等僅有五點七，更不容易看到。還有大小麥哲倫星系也肉眼可見，它們都是銀河系的衛星星系，也就是說，它們都環繞著銀河系運動，只能在南半球或北半球很低的緯度地區看見。

     科學家從所有星光的顏色、亮度裡面估算出銀河系大約有兩、三千億顆恆星。銀河系是略大的星系，若平均算一千億，以一千億乘以可觀測星系的總數兩兆個，得到這個宇宙內恆星的數量大約是二乘以十的二十三次方個，就是二後面跟著二十三個0。

 這個數目字如何和沙灘上的沙粒相比呢，我們台灣四面環海，西部海岸大都是沙灘，海水退去，往往有上百公尺的寬度。台灣本島的海岸線大約有一千兩百公里，連外島算進去是一千五百六十六公里，排名全世界第六十六。我家就住清水高美濕地附近，海邊到處是沙子，好多好多。全世界海岸線最長的是加拿大，有二十萬公里，全世界海岸線總共有多長？這其實很不好算，要看你量的尺度。我們就用一般的估算方法，谷歌上是有海岸線長度排名，全部加起來不到一百萬公里，我們就以一百萬公里作爲其數量級，約百分之三十是沙岸，而沙灘前後的平均寬度就算一百公尺，深度十公尺。

再查谷歌，平均一粒沙的重量為零點六毫克，沙子的密度約為二點六五公克／立方公分，即為二點六五毫克／立方毫米，故其平均體積約為零點二三立方毫米。我拿了隻尺到海邊量量，一粒沙的平均直徑或說邊長大約為零點五毫米(mm)上下，因此，谷歌此估計是可信的、「數量級」正確。即為零點二三乘以十的負九立方公尺。那麼全世界海邊一共有多少粒沙子？相除算出即為一點三乘以十的二十一次方(粒)，確實不到宇宙恆星數量的百分之一。

這麼多恆星，根據研究，平均而言一顆恆星擁有一顆以上的行星。根據德國馬克斯·普朗克太陽系研究所的科學家們做了一項浩大的工程，他們在克普勒望遠鏡觀測的數萬顆恆星中，精心挑選了三百六十九顆與太陽最像的恆星，這些恆星的表面溫度、重力、化學成分、年齡、自轉速度，都與太陽非常接近。按理說脾氣也應該類似，對吧？不對，沒有任何一顆像太陽如此穩定、溫柔、溫馴，有「宜居帶」適合生物生長，太陽終究被證明是非常特別的優等生。因此，其它恆星系統存在生命的可能性相當低。

     儘管生命存在其它星球的機率微乎其微，但因為「基集」實在太大了，整個可觀測得到的宇宙有生物的星球是兩個、三個，甚至一百萬個都有可能，只是太遙遠了，光銀河系內，假設我們和HD61227星有辦法無線電通訊，來回就要八萬年，八萬年前智人剛走出非洲。因此，有沒有外星人這個疑問或許好奇的人類永遠無法得知。