每到夜晚抬头看向天空,人们总会想到一个问题:宇宙中是否存在其他智慧生命?从科幻大片里的星际战争,到茶余饭后的UFO传闻,人类对外星人的好奇心从未停止。
真正让人后背发凉的,是“费米悖论”中一个推论:宇宙中根本没有外星人。1950年的一天,诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人的问题时,突然冒出来一句:“他们都在哪儿呢?
”这个问题因出自科学家之口而引起关注,之后逐渐被总结为著名的费米悖论。这句看似简单的疑问,戳中了一个耐人寻味的矛盾。宇宙里有数千亿个星系,每个星系又包含数千亿颗恒星,围绕这些恒星运转的行星更是多到数不清。
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作为一个悖论,费米悖论有一个完整的思维过程。以地球生命为例,地球从形成到现在大约经历了46亿年,生命大约出现在35亿年前,有细胞核的真核细胞出现在大约15亿年前,10亿年前出现了多细胞生物。
4.6亿年前与3.7亿年前,植物和动物相继登上了陆地。2亿年前,爬行类动物恐龙大发展。700万年前,人类出现。约15万年前,智人及现代人的样貌基本定型。1万年前,农业出现。5000多年前,苏美尔人开始将简单的文字符号刻在泥板上用于记录。
约300年前,人类学会大规模使用化石燃料。1969年,人类登上月球。20世纪90年代,互联网走向大众,并开始爆炸式发展。
从地球生命的这一系列关键时刻可以看出,尤其是近百年间,没过几年生活就有很大不同,这在过去是不可想象的。
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而从整个宇宙138亿年的发展演化来看,只要有一个文明,哪怕起步只比人类早1亿年、1万年,甚至只早1000年,按文明指数级发展的速度推测,这个文明应该早已发展成星际文明,遍布整个银河系。
但是人类无数次仰望星空,全力探索,建造超大的望远镜与信号接收器聆听宇宙,近一个世纪以来,一次通讯、一个响声都没有收到。这一思维实验与当前的观测事实完全相悖。
没有外星飞船划过地球的天空,射电望远镜也没有捕捉到明确的外星信号。“理论上该有外星人”和“实际上什么也没见着”之间的巨大反差,就是费米悖论的核心。
对这个问题的可能解释有很多种,其中不乏一些基于科学原理以及社会学的深度推测。最简单的一种解释是:生命是宇宙中最为特殊的现象,以至于地球是唯一一个孕育出生命的地方。
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这样的解释肯定不能让大多数人接受,但它确实是基于当前观测事实的最简单解释。这个解释令人不安,并不只是因为“孤独”。如果宇宙中真的只有人类,地球的生命史诗就建立在一连串巧合之上:恰到好处的日地距离、稳定的太阳系环境、月球对地球潮汐和自转轴的稳定作用,以及小行星撞击带来的生命演化契机。
这些巧合叠加的概率可能低到难以想象,就像在一片无垠的沙漠里,只有一粒沙子孕育出了生命。人类不得不重新审视:自身究竟是宇宙演化的必然产物,还是一场转瞬即逝的意外?
想要一个更科学的解释,就需要知道宇宙中有多大可能存在能与人类交流的文明。为此,美国科学家弗兰克·德雷克于1960年提出了一条公式,用来推测银河系内可能与人类接触的地外智慧文明的数量,即德雷克方程。
它是七项参数的乘积:银河系内可能与人类通讯的文明数量,等于银河系内恒星数目,乘以有行星围绕的恒星所占比例,乘以每个恒星系中类地行星的平均数目,乘以有生命居住并能演化的行星比例,乘以低级生命演化出高级智慧生命的概率,乘以高级智慧生命能够进行通讯的概率,再乘以科技文明持续时间在整个行星演化周期中的占比。
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公式很简单,但当前还无法求解。不涉及生命的参数,可以通过对当前可观测宇宙取样获得;但涉及生命的参数,当前的样本只有地球:地球上的概率是1,其他能考察到的地方都是0。由于考察数量太小,这并不能作为研究整个银河系的有效参数,所以只能先对这些参数的数值进行假设。
计算时先划定范围。银河系之外最近的星系距离地球也有200万光年,由于光速的极限,这里直接假定与银河系之外的文明交流的可能性为零。
银河系内恒星数目约为4000亿,fp和ne两项以当前观测数据估计大致都在10%,这样算下来,符合条件的类地行星有40亿颗。紧接着是fl、fi、fc,即行星出现生命、生命发展出智慧、智慧发展出通讯能力的可能。
这三项还无法估计,毕竟智慧怎么定义都还没有很明确,比如海豚算不算。出现生命的可能性被认为很高,但后两项一起实现并不容易:地球生命已经出现了35亿年,生物的多细胞大型化只有大约3亿年,智能通信只是最近100年左右的事情。
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有些科学家对这三项的乘积有1/300的乐观估计,保守起见,这里将其假设为万分之一,这样符合条件的还有40万。如果宇宙没有其他访客,原因可能不是生命难以萌芽,而是所有智慧文明都难以跨越同一个“大过滤器”,也就是技术发展带来的自我毁灭风险。
这就涉及最后一项,也是最可怕的一项:L,即文明持续时间占行星演化周期的比例,也就是高度发达的文明能存在多久。高级文明发展的同时,伴随着环境的破坏以及对毁灭性力量的掌握。
这样的物种即使没有遇到史前生物遭遇的那种灭绝天灾,也随时有可能瞬间被自己终结。人类掌握了核能技术,也面临核战争的危险;享受着工业化带来的便利,也面临气候变化、资源枯竭的风险。
单凭地质变化以及化石样本,未必能发现这样的文明。假如过去有某一种生物,出现1万年后突然顿悟了基本科学原理,开始快速发展,又在1000年内自我毁灭,而且没有留下大量化石,那么这样的历史放进几亿年的地质年代之后,很可能就无迹可寻了。
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即使是金字塔、万里长城这种坚若磐石的宏伟建筑,百万年之内也会被自然之力彻底抹掉,而生物多样性十几万年就能恢复。也许地球已经经历过多次智能文明,但都只是昙花一现。
人类并没有发展多久,还不能算作例外。如果一个星球上达到星际通信能力的文明平均只能存在500年,按前面得到的比例计算,当前银河系内科技文明的数量只有0.5个,那基本上就只有人类了。但这只是对可能性的猜测,误差要差上好几个数量级,并不能作为精确的参考,只是提供了一种思考的方式。
从这个角度看,“没有外星人”就像一面来自未来的镜子:人类或许并非第一个仰望星空的文明,却可能正在重复一条走向寂静的路。
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