1918年，在赤道上方的天空，一颗非常耀眼的新恒星亮了几个星期。天文学家们称它为天鹰座新星 （Nova Aquilae）。这是本世纪最亮的新星 （Nova）。生物学家霍尔丹那时候在印度的英国军队中服役，他记录了对这一事件的观察：
三个在印度的欧洲人注视银河中的这颗大新星。显然，他们是某大型舞会上唯一对诸如此类事情感兴趣的客人。在那些足以对这一天文爆炸的起源形成观点的人中间，最流行的理论将它归因于两颗恒星或者一颗恒星和一朵星云之间的碰撞。即使对于这一假设，似乎也至少存在两种可能。或者它是某个被居住过的世界的末日审判，或者它是对那里的少数居民进行的一次太过成功的诱导放射性实验。也或者这两个假设是同一个，而我们那个晚上看到的，是另一个世界的爆炸，在那里，太多的人跑出来看星星——他们本该在跳舞的。
得说几句来解释下霍尔丹的古色古香的语言。他使用了“诱导放射性”这种说法，它指的就是我们现在说的核能。霍尔丹写下这些话的时候，是裂变被发现并使得核能有可能被人类获得之前15年。在1924年，受过科学教育的人都知道，那种能量大量存在，它被禁锢在铀核里面，在天然的放射性过程中会缓慢释放。方程E ＝mc 2 早就广为人知。但是通过人工手段去加速或者放缓天然放射性的尝试都完全失败了。有朝一日，“诱导放射性”会往人的手中放上释放（出于善或恶的目的）巨量能量的能力——对于这种想法，那时候的核物理学家并没太认真对待。霍尔丹有作为旁观者的优势，他是一个生物学家，对核物理的细节并不熟悉。他不同意专家的意见，情愿将“诱导放射性”作为地球或外星灾难的一个可能的起因。
天鹰座新星的例子提出了不少问题，在认真寻找智能生命在宇宙的其他地方存在的证据之前，我们必须先回答这些问题。我们应该往哪里找？看到证据的时候，我们又该如何辨认出它来呢？有几个晚上，天鹰座新星是天空里次亮的恒星。没有看到它的人，不是太瞎了，就是太忙了。也许正如霍尔丹建议的，它是某个技术型文明的人造物。我们怎能确定不是这样呢？我们怎能断定，我们不是因为理解不了我们看到的东西，才错失了外星智能存在的同样明显的证据呢？在天空中有许多奇异而我们也知之甚少的天体。如果它们中的某一个刚好是人造的，它或许已经盯着我们的脸盯了几十年，却仍然没有被我们认出来。
对于辨认人工天体的问题，1959年，物理学家科克尼（Cocconi）和莫瑞森（Morrison）建议了一个简单的解决办法。他们建议我们收听来自外星文明的无线电信息。如果我们在太空的邻居真的在传递这种信息以引起我们的注意，那么这些信息的编码方式就会具有明显的人为性。通过假定传递这些信息的生物与我们合作以使它容易辨识，科克尼和莫瑞森解决了辨认人工天体的问题。这种信息以其特殊的存在形式证明了其来源必定是人工的。科克尼和莫瑞森提出他们的建议之后一年，爱德华·珀塞尔（Edward Purcell）将他们的想法朝前推进了一步，他描绘了一种在银河系之中通过无线电信号进行的星际对话：
我们和我们遥远的朋友能聊些什么呢？我们有许多共同之处。我们有相同的数学、物理和天文学……所以我们可以从我们共同的基础开始我们的谈话，然后再转到更激动人心的对非共同经验的探求上。当然，这种交流，这种对话，有一种内在延迟的特征。几十年之后你才能得到你的问题的答案。但是你肯定可以得到它。它给了你的孩子们一些趣味和希冀。在最深的意义上，这种对话是完全良性的。没有人能带着目的威胁对方。我们看到过把目的到处传播的时候会发生些什么，但是人们可以实际上不为了什么而将信息传递出去。这里，人们可以进行终极的哲学对话——你所能做的只是交流思想，但是你可以畅所欲言。
宗教创立者们不必为追随者们在他们的语言之上建立起来的教条负责。科克尼和莫瑞森只是建议说我们应该用无线电天文望远镜去倾听某种类型的信息。珀塞尔只是以诗意的语言表达了发现与友谊所带来的喜悦——如果我们能和一个外星物种建立起这种双向交流的话。科克尼、莫瑞森和珀塞尔所说的所有事情都是对的。但是在随后的20年里，他们的建议变成了一种教条。许多对搜寻外星智能感兴趣的人居然开始相信一种我称为“哲学对话教义”（Philosophical Discourse Dogma）的教条，它被奉为圭臬，它认为宇宙中充满了参与到远程哲学中的生命群体。哲学对话教义认为下述真理是不言自明的：
1.宇宙中有大量的生命。
2.存在生命的行星之中，有可观比例的拥有智能物种。
3.有可观比例的智能物种会为了启示我们而传递信息。
如果这些陈述被接受，那么集中精力搜寻无线电信号并忽视其他寻找智能存在的证据的方式，就有意义了。但是对我来说，哲学对话教义远非不言自明的。现在既无证据证明也无证据反驳它。因为它可能是对的，所以我全心全意支持搜寻无线电信息；因为它可能是错的，所以我也支持寻找智能存在的其他证据，特别是无需那些我们想观察其活动的物种的合作的证据。
近些年，对无线电信息有一些认真的搜寻。接听技术在稳步改进。还没有信息被接听到，但是接听者并没有气馁。目前为止，他们也只是搜寻了无线电频率以及消息可能来自的方向中一个很小的比例。他们有将来以大为提升的效率继续搜寻的计划。他们无须建造新的巨型无线电天文望远镜去扫视星空。他们所要的，只是合理地分配一下现有望远镜的工作时间，以及以适量的经费去建造新的数据处理接收器，那样大量的频率就可以被平行搜索。数个无线电天文学家小组正希望将这些计划付诸实施。我支持他们的努力，也希望他们会成功。如果他们成功了，而且真的探测到一个星际信息，它会是本世纪最伟大的科学发现，人类史的一个转折点，人类看待自身及其在宇宙中的位置的观点的一场革命。但是不幸的是，成功得靠大量的运气。他们需要政治运气去筹措经费来建造仪器，他们也需要科学运气——得有一个肯配合的外星人给他们传递信息。
如果无线电天文学家不走运，或者外星人不那么乐于助人，那么就什么也听不到了。但是信息的缺失并不意味着外星智能不存在。考虑其他搜寻智能存在证据的途径是很重要的，如果哲学对话教义刚好不对，它们或许还能有用。我们不应该将寻找只捆绑在对自然及外星人意图的单个假设上面。通过无线电信息在宇宙中向彼此嗡嗡耳语的外星人同盟是一种可能性。同样可能的是——也许更加可能，宇宙人口稀疏，而且人们并不合作。也许宇宙中生命稀少，智能生命则尤其稀少，而外太空也没有谁有兴趣帮助我们发现他们。纵然有这么些不利条件，对智能生命的搜寻也不是毫无希望的。如果我们从无线电信息走开去，科克尼和莫瑞森那么漂亮地解决了的问题，即学习如何辨识人工天体之为人工的，就又成了基本的问题了。
让我们回到天鹰座新星的例子上来。现在没人会认真对待霍尔丹所谓天鹰座新星是一次特别成功的核物理实验的想法了。为什么不呢？自1924年以来，发生了什么让这想法变得荒诞不经了呢？发生了的事情，并不像人们可能期望的那样——霍尔丹将偶然的碰撞作为新星爆发的起因并不是对的。事实上，现在没有人再相信霍尔丹提到过的那些理论了。道理简单说来是这样的。作为上一个20年完成的卓越的观测工作［大部分是由罗伯特·克拉夫特（Robert Kraft）在加利福尼亚的利克天文台（Lick Observatory）完成的］的一个结果，我们现在对新星已经知道得足够多，对于将其爆发解释成某种意外的理论，我们已经不能满意了。克拉夫特细致观测了十颗暗星。它们每一个都是新星爆发之后的暗淡的残留物。其中之一就是天鹰座新星。他发现，可以肯定的是，它们中的七个天体（或者可能是全部十个），都有一种特殊的结构。这种结构将它们和天空中的其他恒星区分开来。它们每一个都是一个双星系统，包含一个非常小而热的组成部分和一个稀薄而凉的组成部分。双星系统中的两颗星在一个很短的距离上围绕彼此旋转，它们彼此有效地接触。旋转的周期都是非常短的。天鹰座新星的这一周期是3小时20分钟。我们还不能在细节上理解何以这种特殊类型的双星会和新星爆发联系在一起。有一个理论说，凉的那个组成部分会稳定地像降雨一样向热的组成部分的表面落下物质，而这些落入的物质被加热到极高的温度，有时就像点燃了一颗氢弹。这个理论或许最终是对的，或许它会被一个更好的理论代替。无论如何，在克拉夫特的观测之后，对任何解释不了为什么只有这种特别的双星系统才有此现象的爆炸理论，我们就不能太当回事了。霍尔丹的所有建议都经不住这一考验。尤其不可信的是，一种能在核物理上进行一场灾难性实验的智能生物，竟能在天空广泛分布的许多彼此分离的部分存在，而且还总是出现在依附于一种罕见而特殊种类的双星系统的行星上。
对于任何从理论原理上计算智能生命形式在宇宙中出现机会的尝试，我拒绝认可，它们是毫无价值的。生命通过一些化学过程才出现在了地球上，但我们对于这些过程的无知，让这种计算变得毫无意义了。依赖于这种化学的细节，在宇宙中生命或者是丰富的，也或者是罕见的，甚至在我们的星球之外它根本就不存在。但是有很好的科学理由让我们继续对智能存在证据的寻找，并且怀有收获成功的希望。支持我们这些观测者的本质要点是，我们无须去观测一个一般智能物种的活动效应。如果能够在宇宙中观测到一个最挥霍无度、最奢华浮夸的扩张主义者的活动效应，或者一个技术上最疯狂的社会的活动效应，那也就足够了。当然，如果专擅这些特征的物种只有我们自己，那就另当别论了。
很容易想象一个高度智能却对技术没有特别兴趣的社会。也很容易在我们的周围看到并不包含智能的技术。当我们仰望宇宙寻找人工活动的迹象的时候，我们必须搜寻的是技术，而不是智能。直接搜索智能更值得做，但技术是我们唯一有机会见到的东西。要确定我们是否有望观察到外星人的技术效应，我们需要先回答以下问题：对于一个扩张主义的技术型社会，自然对其活动的尺度和范围有何限制？其活动最有可能被我们观察到的社会，是那些已经扩展到物理规律所许可的极致程度的社会——无论其扩展是因为善还是恶。
现在我的要点来了。只要时间充裕，关于一个技术型社会能做的事情，那是没有什么限制的。先说说殖民问题。对于人类殖民者来说，星际距离大得令人望而生畏，因为我们是用我们短暂的人类生命来衡量的。在某人的一生里，我们是不能走多远的。但是一个长远存在的社会是不必受限于人的个体生命期的。如果我们假定一个很有限的旅行速度，比如说光速的百分之一，那么在整个银河系中从一头殖民到另一头需要1000万年之久。光速的百分之一这种速度，可以通过核推进的空间飞船得到，甚至用我们现在相对比较原始的技术就能做到。所以殖民的问题是个生物学问题，而不是一个物理问题。殖民者们可能是能够长久生存的生物，在他们眼里，过去的千年不过历历如同昨日。或者他们掌握了在他们的航程期间将自己冷藏起来的技术。无论如何，对于有上百万年的时间可供利用的物种来说，星际之间的距离并非障碍。如果我们假定——在我看来，这是可能的——物理学技术的进展允许飞船的速度达到光速的一半，星际距离也不会是一个障碍。一个将殖民活动推至可能的极限的社会，会有能力抵达和开发一个星系的资源，也许甚至是许多个星系的资源。
一个星系中可以开发的资源是什么呢？原材料是物质和能量——物质的形式会是行星、彗星或者尘云（dust cloud），而能量的形式则是星光。要完全开发这些资源，一个技术型物种必须将能够得到的物质转化为生物生活空间和工业机械——这些工业机械装配在环绕恒星的表面上以便充分利用星光。在一颗尺度及化学成分类似木星的行星上的物质，便足以形成一个充分开发像太阳一样大小的恒星的星光的人工生物圈。在整个星系中，也许没有足够的行星可用于制造环绕恒星的人工生物圈，但是有其他充足可得的物质资源可用来实现这一目的。比如红巨星（red-giant star）膨胀后的表层就可以用于采矿作业，它可以提供比行星多得多的物质量。剩下的问题是，要建造足够多的用于制造人工生物圈的机械设备，技术上可不可行呢？如果时间充分多，这种工作是能够完成的。为了就这种可行性说服我自己，对那些用来将地球大小的行星拆开再重新组装成一组环绕太阳的宜居球体的机械，我做了些粗略的工程设计。为避免误解，我得强调我并不是建议真的对地球干这个事情。我们有足够多已死的行星去进行这个实验，没必要毁了一个还活着的。但是在这一章里，我并不是在关心人类将来可能要干些什么。我只是在关心其他社会在过去做过的事情产生的可观测的效应。制造充分利用恒星光的人工生物圈，显然是在一个长期生存的技术型物种的能力以内的。
一些科幻小说作家错误地将发明人工生物圈思想的荣誉给了我。事实上，我是从他们自己的一个同事——奥拉夫·斯塔普雷顿（Olaf Stapledon）那儿拿来的：
每一个太阳系，现在被一层光陷阱的薄幕所笼罩，它将逃逸而出的日光聚集起来以供智能生命之用——整个星系都因之而黯淡了。许多不适合做太阳的恒星也被分解掉了，其巨量的亚原子能量储备也被劫夺一空。
这个段落，我是在斯塔普雷顿写的《造星人》（Star Maker ）中找到的，那很破，是我于1945年在伦敦的帕丁顿车站偶然得到的。
俄国天文学家卡尔达肖夫（Kardashev）建议过，宇宙中的文明应该分为三种不同的类型。类型1的文明控制一颗行星的资源。类型2的文明控制一颗恒星的资源。类型3的文明控制一个星系的资源。我们还没有达到类型1的状态，但是也许在几百年内我们就能做到了。类型1和2——或者类型2和3——在尺度和能力上的差异大概是100亿倍，从人类的标准看，这种差异是不可想象地巨大的。但是经济的指数增长过程会允许这种深广的鸿沟被迅速跨越。增长100亿倍要花掉翻番33次的时间。一个以1％的保守速度增长的社会，从类型1转变为类型2，会在2500年内完成。从类型2变为类型3时间要更久一点，因为这需要星际航行。但是这种转变的时间，对于一个长久存在的社会的历史来说，只相当于一个简单的插曲。所以卡尔达肖夫得出结论说，如果我们曾经发现过一个外星文明的话，那么它可能明显属于三种类型之一，而不是处于其间的某个简单的过渡阶段。
长远地看，一个社会在技术增长方面的限制只会来自其内部。一个社会总可以选择限制其发展，或者通过自觉的决定，或者是因为停滞，或者是因为对发展不感兴趣。一个不存在这些内部限制的社会，可能会永远地继续发展下去。一个恰好有很强的扩张主义驱动的社会，会在几千年里从单个行星（类型1）扩展成一个利用整个恒星的生物圈（类型2），然后在几百万年里它又会从单个恒星扩展到整个星系（类型3）。一个物种，一旦跨越了类型2的状态，在可以想象到的最坏的自然或人工灾难面前，它都可以应付自如而不致灭绝。当我们观测宇宙的时候，相比于一个还处于类型1状态的社会，我们更有可能发现一个已经进入类型2或者类型3的状态的社会——即便扩张主义的社会稀少到百万个里面才会出现一个。
已经定义好了我们寻找的技术活动的范围，我终于要讨论天文学家最感兴趣的一些问题：这种活动的可观测的结果是什么？如果它们存在，什么样的观测最有可能让我们认出它们来？为方便起见，我们就类型1、2、3三种文明来分别讨论这些问题。
除了用无线电之外，类型1的文明在星际距离内是不能被探测到的。能发现一个类型1文明的唯一机会就是按照科克尼和莫瑞森的建议去倾听无线电信息。这就是上一个20年里我们的天文学家进行搜索的方式。
类型2的文明或者会是强劲的无线电波源，或者不是。只要我们对于这种文明中的居民的生活方式还完全无知，我们就不能对他们辐射的无线电波的强度和性质做任何有用的估计。但是有一种辐射是一个类型2文明不可避免要发出的。按照热力学第二定律，一个开发了整个恒星的能量的文明，必定要以热损的形式辐射上述能量的一大部分。热损会以红外辐射的形式辐射到空间中去，而地球上的天文学家就可以观测到它。任何类型2文明都必定是一个红外辐射源，其亮度足以比肩于一颗正常恒星。这种红外辐射，将主要由该文明的生物圈的温暖的外层表面发出。如果体内含有液态水的生物居住在这个生物圈内，我们可以推定，它的温度大概是地球上的陆地温度。这个生物圈表面的热辐射将主要出现在宽度约为10微米（大概是可见光波长的20倍）的一个波段上。很幸运，这个10微米的波段非常方便红外天文学家的研究，因为我们的大气层对它而言是非常透明的。
在科克尼和莫瑞森开始对外星智能的讨论之后，我建议说，在天空中寻找人工天体的天文学家们，应该从寻找10微米的强红外辐射源开始。自然，如果每发现一个新的红外辐射源就宣称智能存在的证据被找到了，那是荒唐的。议论是反过来的。如果某个天体不是红外辐射源，那么它就不可能是类型2文明的家园。所以我建议天文学家们首先应该考察天空并编订一份红外辐射源的目录，在这之后，他们应该使用光学和射电望远镜对目录中的天体进行仔细观察。通过这样的策略，搜寻无线电信息会大大提高获得成功的机会。无须在整个天空中搜寻无线电信息，射电天文学家可以集中力量倾听数量相当少的被精确定位的方向。如果最终表明，某一个红外辐射源也是某种特别的光学或者无线电信号的来源，那么我们就可以将它视为人工天体的候选者了。
当我在20年前提出这个建议的时候，红外天文学几乎还没有开始。只有少数先驱在使用望远镜和简单的探测仪器寻找红外辐射源。现在情形已经大为不同了。红外天文学成了天文学的一个主要分支。星空已经被全面调查过了，辐射源的目录已经存在了。我并非要对此邀功。天文学家对天空进行全面考察并制作目录，并不是为了去寻找类型2的文明。他们只是把天文学家的传统使命朝前推进了一步——搜寻天空看看那里有什么。
到现在为止，红外天文学家还没有找到任何让他们疑心是人工的天体。相反，他们找到了各种各样的自然天体，有一些是在银河系里的，另外一些则是银河系外面的。这些天体的一些是可以理解的，另一些则不是。它们中的很大一部分是稠密的尘云，而可见或不可见的炙热恒星使它们保持热度。当热恒星不可见的时候，这样的一个天体就叫作“茧状星云”（cocoon star），即一颗埋藏在茧状尘埃里的恒星。茧状星云常常在可以见到明亮的新生恒星的空间看到，比如猎户星座的巨大星云里。这一事实似乎说明，茧状星云是恒星的诞生过程中一个标准而为时甚短的阶段。
表面看来，在茧状星云和类型2文明之间似乎颇有相似之处。在两种情形之下，我们都有一颗不可见的恒星，它们都被一种不透明的壳层包裹，这个壳层在红外波段有很强的辐射。那么，为什么没人相信在现在已经发现的茧状星云里居住着类型2的文明？第一，茧状星云太亮了。它们大多数都辐射出几百至几千倍于太阳的能量。从天文学标准来看，亮到这种程度的恒星必定存活时间很短。而类型2的文明更可能生活在一颗像太阳那样长期存在的恒星附近。这种文明所发出的红外辐射应当比我们探测到的大多数茧状星云昏暗数百倍。第二个不能相信茧状星云是人工天体的理由是，它们的温度太高了，对于生物圈来说不合适。它们大多数的温度都在300摄氏度以上，比我们所知道的生物能生存的温度都高太多了。第三个原因是，在茧状星云附近，有稠密尘云的直接可见的证据。我们没道理指望类型2的文明会给自己包上一层烟幕。第四个，也是将茧状星云视为自然天体的最具决定性的理由，是它们出现的一般背景。人们看到，新恒星正在诞生和大块散开的尘云正在凝结的地方，是空间的同一块区域。因此，茧状星云必定和这些相伴的自然过程有某种逻辑上的关联。
我得承认，自我提出我的建议以来的20年里，红外天文学，尽管成绩卓著，但是它没有能够产生类型2的文明存在的证据。我们该不该放弃它可以成功的希望？我不认为我们应当放弃。只有当我们探索了比天文学家迄今探索到的壮丽天体黯淡一百倍的红外辐射源，我们才可以指望找到类型2文明的候选者。一个天文学家更倾向于在望远镜上花时间去仔细研究一个明显有趣的天体，而不会倾向于去做一个将来要去考察的昏暗光源的长目录。我不责备天文学家们在回头对昏暗光源进行枯燥的调查之前先把明亮光源上面的奶油刮走。在对太阳那种亮度的光源进行完全的调查之前，我们得等些年。只有当我们拥有一份昏暗光源的长列表的时候，我们才能指望类型2文明的候选者会从中出现。至少要等到我们对那些暗淡光源的结构和分布能了解得和我们今天对明亮光源的了解一样多的时候，我们才会知道要不要认真对待这些候选者。
遥远星系中的类型3文明应当以比我们自己星系中的类型2的文明辐射明显更为明亮的无线电波、可见光和红外辐射。特别地，类型3文明作为银河系外的红外辐射源应当是可以被探测到的。但是，类型3的文明可能比类型2的更难辨认，原因有二。第一，相比于我们对类型2文明的行为的概念，我们对类型3文明的行为的概念甚至更加含糊而不可靠。第二，对星系的结构及进化，我们要比对恒星的诞生和死亡知道得少得多，因此我们对自然出现的银河系外红外光源的了解，比我们对星系中的自然光源的了解要少。我们对茧状星云的理解，至少已经多到我们自信它们并非类型2的文明。我们对星际红外辐射源的理解有限，所以我们不确定它是任何东西。直到我们已经探索过遥远星系核心处发生的许多奇怪而激烈的现象，我们才能指望自己能辨认出类型3的文明究竟是什么样子。
类型3的文明有没有可能存在于我们的银河系呢？这个问题理应获得比以往更多的严肃思考。如果我们想象类型3的文明以残忍无情的效率在银河系泛滥，并且剥削它能够获得的每一颗恒星的星光，那么答案就是否定的。但是其他种类的类型3文明也是可以构想的。一个诱人的可能性是，它可能会基于植物在空间自由生长，而不是大规模的工业硬件。类型3的文明可能用彗星而不是行星作为栖息地，它可能用树木而不是发电机作为能量来源。如果这样一种文明还不存在，也许有朝一日我们自己会把它创造出来。
但是我该把这种空想留到后面的某章，然后回到本章的主题上来。本章的主题是观察。对于恒星、行星、生命和思想，我不信我们已经知道得足够多，以致竟有坚实的基础能对宇宙中智能的出现有无可能下个判断。许多生物学家和化学家从不充分的证据里面推断说，在我们的星系中，智能生命的发展应该是经常发生的。检验过他们的证据，听取过他们的议论后，我认为同样可能的是，除了我们，没有其他智能物种曾经存在过。这个问题只能由观察来回答。
从对天鹰座新星的讨论，从对三种文明类型以及红外放射源的讨论，我得到一个一般的结论：在天空寻找人工天体的最好办法，就是以尽可能多的方法去寻找自然天体。我们似乎并不能正确地猜测一个人工天体应该是什么样子。我们最好的机会，就是寻找大量各种各样的自然天体并尽可能细致地了解它们。如果我们找到了一个天体，它违背自然的解释，我们就可以怀疑它是否可能是人工的。一个在宇宙中寻找智能生命证据的合理而长远的计划，和一个一般的天文学探索方面的合理而长远的计划，是不能区分的。我们应该通过所有可能的渠道对宇宙进行探索，我们要使用可见光、无线电波、红外线、紫外线、X-射线、宇宙射线和引力波。只有多种渠道齐头并进，我们才能对我们找到的天体了解得足够多，才能分辨它是自然的还是人工的。我们的探索计划会带来自然天体发现方面的大丰收，无论我们能否在其中幸运地找到人工天体。
