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费米悖论我们为什么找不到外星人?

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-10-29 19:51:59    浏览次数:12
导读

  现今可以观测到的宇宙直径约有900亿光年,共有约1000亿个星系,每个星系内可能包含着约1000亿到10000亿颗恒星,因此宇宙中适合生命生存的行星数量应该不下万亿。可是,我们为什么找不到外星人呢?  我们在宇宙中的“家”是一个被称作 “本星系群”(local group)的直径约1000万光年的区域,其中包含着银河系,以及离

  现今可以观测到的宇宙直径约有900亿光年,共有约1000亿个星系,每个星系内可能包含着约1000亿到10000亿颗恒星,因此宇宙中适合生命生存的行星数量应该不下万亿。可是,我们为什么找不到外星人呢?

  我们在宇宙中的“家”是一个被称作 “本星系群”(local group)的直径约1000万光年的区域,其中包含着银河系,以及离我们最近的五十几个其它星系。不可否认的是,人类基本上永远不可能接触到本星系群之外的一切。这是因为宇宙正在不断地膨胀,而且这种膨胀至今仍在不断地加速,这意味着各个星系之间的距离也在不停地随时间增加。最终必然会有一天,绝大部分的星系将不再可见;即使我们能够制造出以光速飞行的宇宙飞船,也要花费大约10万年才能横穿银河系,以及至少上亿年的时间才能到达本星系群之外的任何一个星系。而且,根据相对论的理论,我们或许永远也无法把一个有质量的物体加速到光速。这意味着,其它的星系也许是遥不可及的。

  “银河系”(Milky Way)是一个中小型的螺旋星系,包含着大约4000亿颗恒星,其中约有2000亿颗 “类日恒星”(sun-like star),当中近400亿颗可能拥有处于“宜居带”(circumstellar habitable zone,或称 Goldilocks zone)内的 “类地行星”(earth-like planet)。因此,理论上,地外生命,乃至地外智慧生命存在的概率是相当大的。就算只有千分之一的类地行星适合生存,银河系中也应该有不少于100万颗行星上有生命存在。

  此外,银河系已有约130亿年的历史了。虽然在诞生之初,银河系很难孕育出生命,因为星体的轨道还没有稳定下来,不过10到20亿年之后,适宜生命生存的行星就应该已经出现了。在如此漫长的时间之内,外星文明有足够多的机会发展壮大。假如其中的几个文明一直延续至今,它们的科技和文化应该已经十分发达了,甚至有能力统治并影响银河系中绝大部分的地区,而我们也早就应该对它们有所了解了才对。

  根据 “卡尔达肖夫指数”(Kardashev Scale)的设定,高等文明按照其能量应用水平被划分成三个阶层(可以参考这里:ardashev_scale)。

  “一型文明”(Type I civilization)有能力开采并使用其行星和卫星上的一切可用能源,包括矿物资源、水能、风能和地热能等再生性能源,以及聚变能。根据美国物理学家卡尔·萨根(Carl Sagan)的计算,地球的总光合生产力是约0.9卡尔达肖夫指数,而目前人类的能量应用水平接近0.7,距离一型文明还需大概1到2个世纪。

  “二型文明”(Type II civilization)有能力收集其所在系统恒星的全部能量。根据一些近现代科幻小说的设想,这可能需要建造一个包裹着整个恒星的超级空间构造体来捕捉光能量输出,比如“戴森球”(Dyson Sphere)之类。

  “三型文明”(Type III civilization)可以攫取其所在星系内的所有能源,并很可能主宰着整个星系。如此高等级的文明相对于我们目前的水平来说,无疑是上帝一般的存在。

  假如我们人类能够制造出足以支持1000年生活给养的宇宙飞船来进行星际远航,尝试殖民银河系的话,依据保守的推算,只需仅仅200万年,银河内的所有宜居行星就可以被人类全数控制。如果情况是这样,那么,想想那些先于我们诞生的外星文明,它们有足够的时间来做这一切,可是,为什么我们至今还没有见过它们呢?

  对此,“大过滤理论“(Great Filters)是一个可能的解释。“过滤”,在这里指的是一些在特定层级上阻拦生命继续存在下去的苛刻条件。每一层过滤都会使一些发展到一定阶段的生命灭亡,并让能够通过的生命继续繁衍下去,直到它们遇到了无法通过的条件为止。层层的过滤条件使得宇宙中能够长时间延续的发达文明的数量少之又少,因此我们寻找地外高等生命的道路才会如此艰辛坎坷。

  第一层过滤无疑是生命诞生和存在的条件。相比于金星和火星,地球显然已经通过了这一层过滤。实际上,生命,特别是复杂的高等生命形态得以存活和发展的必要条件,很可能远比我们想象得要复杂。一个温度适中,而且有水和氧气的行星也不一定会自行衍生出生命。生命的出现一定需要一些微妙的条件,而我们目前对此了解得还不够透彻。如果这第一层过滤的通过率小得可怜的话,那么地球也许真的十分独特,也许地球上的生命真的是宇宙中的第一批生命也说不定。

  另外,有理由怀疑,通过第一层过滤也可能并不像我们猜想得那样困难。也许生命在宇宙中是相当普遍的,然而更多的 “大过滤” 还在后面,等待着高等生命去克服。大部分复杂的生命形态很有可能在晋升到一定阶段后就会遇到这些过滤,一旦条件不符,生命就无法再继续发展下去,甚至被直接灭绝殆尽。

  这让我们对地球,以及人类自身的命运多少有了些担心,毕竟从生命在地球上诞生以来算起,99%的物种已经灭绝了,我们的祖先很顽强,很侥幸地活了下来;或者,也许在未来的某一天,当我们研究出某一项终极科技的时候,一旦激活,人类便会遭到灭顶之灾;或许,宇宙中存在着某种 “顶端文明”,它的角色就像《旧约》中的上帝一样,负责监护其它生命的发展。一旦我们的科技达到了足以危害到其它生命的水平,就会被净化掉,为更年轻的生命和文明让路。

  话说回来,外星生命的存在仅仅是一个假设。我们如今还没有任何的证据,也没有收到任何的回音。难道地球上的生命真的是宇宙中唯一的生命吗?

  如果这个答案吓到了你,我们就必须认识到一件事:如果有一天我们灭绝了,或者如果有一天,地球变得不再适合居住了,那么宇宙将有可能永远也不会再次孕育出生命。如果事情真的是这样,人类就有责任团结起来,铸剑为犁,珍惜生命,去其它的星球上殖民,并把生命的火种延续下去,直到宇宙呼出它的最后一吸。

  “星际殖民”(Interstellar space colonization)是一项艰苦卓绝的工程,绝不像科幻小说和电影中所描述的那样轻巧。

  首先,大量的材料需要被运送到轨道上,然后再组装起来。其次,太空船必须能够支持旅行者数千年的生活给养,并且拥有可观的动力。最后,预先选定的殖民目的地很可能并不像我们先前所想的那样宜居。成功到达的旅行者们必然会遇到很多现实的问题,其中包括防疫、外星原著民的威胁,甚至星际战争。

  考虑到宇宙已经相当古老了,而太阳系和地球的形成却并不算早。至今,生命已经在地球上繁衍了约36亿年,最早的人类直到500-700万年前才出现,而我们拥有远距离通讯手段的时间不过才短短一个多世纪而已。在我们之前,宇宙中很可能早就有过许多科技和文化相当发达的星际文明,它们或者仍然存在,或者早已灭绝。我们在星际旅行时有可能遇到它们,也有可能见到它们文明的断壁残垣。

  与外星文明接触很可能弊大于利。一个思维模式与我们相似,并且科技水平与我们接近的外星文明会更容易接纳我们,但是试想,如果我们遇到的是一个科技水平足够高的地外“三型文明”会怎么样?

  即使是在无意中,“三型文明” 也可能会对我们和我们赖以生存的环境造成毁灭性的破坏。打个比方,人类砍伐成片的森林,只是为了获得木材,并非是因为痛恨森林中的野生动物,然而森林被毁灭后,其中的野生动物也会因失去了家园和食物而死亡。野生动物的智力水平与人类相差甚远,即使我们向它们解释也无济于事。而人类与外星高等文明的关系也许就像野生动物与我们的关系一样。在 “三型文明” 生命的眼中,地球上的生命的生存,以及我们所创造的所有文化,也许是毫无意义和价值的。

  换一个角度思考,或许有更多的外星文明像我们一样 “落后”,正在想尽办法证明自己并不孤单。然而宇宙的尺度之大,使得星际文明之间的沟通和接触困难重重,甚至毫无可能性。也许宇宙中的生命注定只能呆在自己的星球上,仰望夜空,幻想着外星人的样子,期盼着飞碟的光顾;或许,我们之所以找不到外星人,是因为目前的科学技术还不够强。就像一个今天坐在家里拍摩尔斯电码的人,也许他永远也收不到回复,因为这种通讯技术已经过于落后,几乎没有人再使用了。不过在未来,当量子技术发展成熟后,我们一定会有办法与外星人沟通;又或许,即使能够沟通得上,外星人的生活习惯和思维方式也是无法用我们的标准来接受和衡量的。

  那么,如果我们真的永远无法接触到外星文明,也无法到其它宜居的星球上去殖民的话,地球上的生命应该如何延续下去呢?

  这是一种目前尚存在于假想阶段的超级构造体项目,主体是一台拥有极强计算能力的量子计算机。将来,当地球不再能够支持我们的生存时,所有生命的思想和生活方式都将被上传到这台机器中。我们将在一个电子游戏和模拟器式的虚拟世界里享受永恒的生命。也许从此不会再有痛苦,也不会再有忧虑,直到这台机器停止运作为止。在精神长期不灭的前提下,人类甚至可以借助远程遥控机器人,替代能力有限的肉体来完成我们在现实物理世界里未尽的事业。

  然而,无论未来的星际殖民是否可能,以及“超级大电脑”的意识上传构想是否可行,我们都将最终直面一个终极问题,那就是:科技的上限是什么,我们又能做到多好?

  科技发展的上限将决定文明的最终发达程度和延续时间。如果上限较低的话,那么,也许我们现在已经接近了;不过,如果上限很高,高到我们无法想象的话,那么一切美好的构想都将有可能在未来实现。

  毕竟,在前90%的人类历史里,我们的祖先都过着以狩猎和采集为主的生活。500年前,我们认为地球是宇宙的中心。200年前,机械化的工业才逐渐开始代替人力劳动。直到今天,我们还在因为政治和宗教上的分歧而互相杀戮,威胁使用足够毁灭地球数十次的大规模杀伤性武器。在整个银河系,乃至整个宇宙的时间尺度上,人类还处在胚胎期,还有很长很长的路要走。

  12/3/2020 附注:十分抱歉,由于不再使用这个账号,今后将无法以作者的身份直接回复评论里的问题。希望知乎的奉献和求知精神,可以一直薪火相传。

 
关键词: 知乎 外星人
(文/小编)
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