溫斯頓·丘吉爾最著名的身份是戰時領袖、二十世紀最有影響力的政治家之一、目光敏銳的歷史學家和雄辯的演說家。他對科學技術也充滿熱情。
22歲時，當他在1896年隨英國軍隊駐紮在印度時，他閱讀了達爾文的《物種起源》和一本物理學入門書。在20世紀20年代和30年代，他為報紙和雜誌撰寫了關於進化和細胞等主題的科普文章。在1931年發表於《斯特蘭德雜誌》上題為《五十年後》的文章1中，他描述了核聚變能：“如果能說服一磅水中的氫原子結合形成氦，它們就足以驅動一臺千馬力的發動機運轉整整一年。”他的寫作很可能受到了與他的朋友和後來的顧問，物理學家弗雷德里克·林德曼的談話的啟發。
在第二次世界大戰期間，丘吉爾支援雷達和英國核計劃的發展。他定期會見伯納德·洛弗爾等科學家，後者是射電天文學之父。關於使用統計資料對抗德國U型潛艇的一次交流捕捉到了他的態度。空軍元帥阿瑟·“轟炸機”·哈里斯抱怨道：“我們是在用武器還是計算尺打這場戰爭？”丘吉爾回答說：“讓我們試試計算尺。”2
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他是第一位聘請科學顧問的首相，在1940年代初聘請了林德曼。丘吉爾透過政府資助實驗室、望遠鏡和技術開發，在英國創造了友好的科學環境，從而在戰後催生了從分子遺傳學到X射線晶體學的各個領域的發現和發明。
儘管如此，去年當我在密蘇里州富爾頓的美國國家丘吉爾博物館參觀時，館長蒂莫西·萊利將丘吉爾的一篇打字文章塞到我手中，這仍然是一個巨大的驚喜。在這篇11頁的文章《宇宙中只有我們嗎？》中，他以前瞻性的眼光思考了對外星生命的探索。
他於1939年為倫敦的《世界新聞報》星期日版撰寫了初稿——當時歐洲正處於戰爭的邊緣。1950年代後期，當他住在法國南部的出版商埃默裡·裡夫斯的別墅時，他對文章進行了輕微的修改。例如，他將標題從“太空中只有我們嗎？”改為“宇宙中只有我們嗎？”以反映科學理解和術語的變化。出版商的妻子溫迪·裡夫斯在1980年代將手稿 передала 給美國國家丘吉爾博物館檔案館。
萊利於2016年5月成為博物館館長，他剛剛重新發現了它。據萊利所知，這篇文章一直儲存在裡夫斯的私人收藏中，從未發表過，也未接受過科學或學術審查。想象一下，我可能是第一個檢查這篇文章的科學家的激動心情。
在這裡，我概述丘吉爾的思考。在當今許多政治家迴避科學的時候，我發現回憶起一位如此深刻地參與科學的領導人令人感動。
現代思維
丘吉爾的推理反映了天體生物學中的許多現代論點。本質上，他建立在“哥白尼原則”的框架之上——鑑於宇宙的浩瀚，很難相信地球上的人類代表著某種獨特的事物。他首先定義了生命最重要的特徵——在他看來，是“繁殖和倍增”的能力。在注意到一些病毒可以結晶，使其難以歸類之後，他決定專注於“相對高度組織化的生命”，大概是多細胞生命。
他的第一個觀點是“我們所知道的所有生物都需要水”。他指出，身體和細胞主要由水組成。其他液體不能排除，但“我們目前的知識不允許我們做出這樣的假設”。液態水的存在仍然指導著我們對外星生命的搜尋：在火星上，在土星和木星的衛星上，或在太陽系外行星（太陽系之外）上。水不僅是地球上生命出現的必要條件，而且在宇宙中也含量豐富。這種奇妙的通用溶劑——幾乎每種物質都能溶解在其中——可以將磷酸鹽等化學物質輸送到細胞內外。
丘吉爾隨後定義了今天所知的宜居帶——圍繞恆星的狹窄的“金髮姑娘”區域，既不太冷也不太熱，因此液態水可能存在於岩石行星的表面。他寫道，生命只能在“零下幾度到水的沸點之間”的區域生存。他解釋了地球的溫度是如何由它與太陽的距離決定的。丘吉爾還考慮了行星保持其大氣層的能力，解釋說氣體越熱，其分子運動速度越快，就越容易逸出。因此，需要更強的引力才能長期將氣體捕獲在行星上。
將所有這些要素結合在一起，他得出結論，火星和金星是太陽系中除地球以外僅有的可能存在生命的地方。他排除了外行星（太冷）；水星（向陽面太熱，另一面太冷）；以及月球和小行星（它們的引力太弱，無法捕獲大氣層）。
丘吉爾開始撰寫這篇文章不久之前，美國在1938年廣播了廣播劇《世界大戰》（改編自H.G.威爾斯1898年的故事），在媒體上引發了“火星熱”。自19世紀後期以來，關於紅色星球上生命存在的猜測一直在進行。1877年，義大利天文學家喬瓦尼·斯基亞帕雷利描述說，他看到了火星上的線性標記（canali；被誤譯為運河），人們認為這些標記是由某種文明建造的。事實證明這些是光學錯覺，但火星人的想法卻根深蒂固。科幻故事層出不窮，最終達到了雷·布拉德伯裡的《火星編年史》（Doubleday，1950年），該書在英國以《銀蝗》（Rupert Hart-Davis，1951年）為名出版。
宇宙觀
丘吉爾的文章接下來評估了其他恆星擁有行星的可能性。他推斷說，“太陽只是我們星系中的一顆恆星，而我們的星系包含數千億顆其他恆星”。丘吉爾假設行星是由氣體形成的，當另一顆恆星靠近太陽時，氣體從太陽上剝離下來——這是天體物理學家詹姆斯·金斯在1917年提出的模型，但此後已被排除。他推斷，由於這種近距離接觸很少見，“我們的太陽可能確實是特殊的，甚至可能是獨一無二的”。
現在丘吉爾閃耀了。他以科學家健康的懷疑態度寫道：“但這種推測取決於行星是以這種方式形成的假設。也許它們不是。我們知道有數百萬顆雙星，如果它們可以形成，為什麼行星系統不行呢？”
事實上，當今的行星形成理論——岩石行星的核心是透過吸積許多小天體而形成的——與金斯的理論截然不同。丘吉爾寫道：“我沒有自負到認為我的太陽是唯一擁有行星家族的太陽。”
因此，他得出結論，很大一部分太陽系外行星“將具有合適的尺寸，以在其表面保持水，並可能保持某種型別的大氣層”，並且一些行星將“與它們的母星保持適當的距離，以維持合適的溫度”。
這比1990年代開始發現數千顆太陽系外行星早了幾十年，也比天文學家弗蘭克·德雷克在1961年提出關於宇宙中可交流文明稀有性的機率論證早了幾年。從開普勒太空望遠鏡推斷的資料表明，銀河系可能包含超過十億顆類地行星，它們位於與太陽或更小的恆星的宜居帶中3。
考慮到涉及的巨大距離，丘吉爾得出結論，我們可能永遠不會知道這些行星是否“居住著生物，甚至是植物”。
更大的圖景
丘吉爾看到了太陽系探索的巨大機遇。他寫道：“總有一天，甚至可能在不久的將來，有可能前往月球，甚至金星或火星。”相比之下，他指出，星際旅行和通訊本質上是困難的。他指出，即使是到最近的恆星並返回，光也需要大約五年時間，並補充說，離銀河系最近的大型螺旋星系（仙女座——他稱之為“螺旋星雲”之一）比最近的恆星遠數十萬倍以上。
這篇文章熱情洋溢地結尾：“擁有數十萬個星雲，每個星雲都包含數千億個太陽，這意味著必定有無數個星雲擁有行星，這些行星的環境不會使生命不可能存在。”在這裡，丘吉爾表明他熟悉天文學家埃德溫·哈勃在1920年代後期和1930年代早期的發現，後者發現銀河系之外還有許多星系（根據最近的估計4，約為2萬億個）。
丘吉爾的語氣變得悲觀，反映了他的時代，他補充說：“就我個人而言，我對我們在這裡的文明所取得的成功並沒有留下如此深刻的印象，以至於我認為我們是這個浩瀚宇宙中唯一包含有生命的、有思想的生物的地方，或者我們是曾經在浩瀚的時空中出現的最高型別的精神和身體發展。”
將近80年後，困擾丘吉爾的問題仍然是科學研究最熱門的課題之一。對火星地下生命跡象的搜尋正在進行中。金星氣候的模擬暗示它可能曾經適合居住5。天文學家認為，在幾十年內，我們將發現太陽系外行星大氣中現在或過去生命的生物特徵，或者至少能夠限制其稀有性6。
及時的發現
丘吉爾的文章證明了他如何看待科學技術的成果對於社會發展至關重要。當他在1958年幫助在英國劍橋大學建立丘吉爾學院時，他寫道7：“只有在引領人類發現科學和工程的新世界中，我們才能保持我們的地位並繼續謀生。”
然而，他也擔心，如果不理解人文學科，科學家可能會在道德真空中運作。“世界需要科學家，但不需要一個科學家的世界，”他說8。為了使科學成為“人類的僕人而不是主人”，他認為必須制定借鑑人文價值觀的適當政策。正如他在1949年對麻省理工學院畢業典禮的講話中所說：“如果，憑藉現代科學的所有資源，我們發現自己無法避免世界饑荒，我們都將受到責備。”
丘吉爾是一位科學愛好者和倡導者，但他也從人類價值觀的角度思考重要的科學問題。尤其是在當今的政治格局下，民選領導人應該聽取丘吉爾的榜樣：任命常任科學顧問並充分利用他們。
本文經許可轉載，並於2017年2月15日首次發表。