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          2. 外星文明都在哪?費米悖論告訴你可能的答案

            [ 錄入者:linq | 時間:2015-01-24 22:12:04 | 作者:TimeUrban | 來源:新浪科技 | 瀏覽:19246次 ]

            每個人在美好的夜晚看到這樣漫天璀璨的星光時都會有所感觸。

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                文章來源:蝌蚪五線譜

            有些傳統的人會為這樣的美景和浩瀚的宇宙而震驚,而我會覺得現實崩塌,接下來半個小時都行為異常。但是,每個人都會有所感觸。

            物理學家費米也有感觸——“他們都在哪兒呢?”

            真正的星空似乎是廣闊無垠的——但是我們所看到的一切離我們都很近。在非常晴朗的夜晚,我們最多能夠看到2500顆恒星(大約是銀河系所有恒星的萬分之一),而幾乎所有這些星星距離地球都不到1000光年(也就是銀河系直徑的1%)。所以我們真正看到的是這樣的:

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            在討論有關恒星和星系的話題時,讓大多數人都感覺很抓狂的一個問題是,“其他的智慧生命都在哪里?”讓我們用一些數字來說明一下——

            銀河系中有很多恒星(1000億到4000億顆),而在可觀測到的宇宙中,也有差不多這么多數量的星系——所以在可觀測到的宇宙部分,就有大約1022到1024顆恒星。這就意味著,地球上每有一粒沙,宇宙中就有10000顆恒星。

            關于宇宙中到底有多大比例的恒星是“像太陽一樣”(具有類似的大小、溫度和發光度),科學界還沒有形成一致的意見,一般認為是在5%到20%之間。即 使按照最保守的估計(5%),并且恒星的總量也選取最低的值(1022),那么宇宙也存在5萬億億顆像太陽一樣的恒星。

            關于有多大比例的像太陽一樣的恒星周圍,有像地球一樣的行星(具有允許液態水存在的類似的溫度條件,能夠支持與地球上的生命類似的生命),也存在爭 論。有人認為這個比例高達50%,不過我們在這里選擇《美國科學院院報》最近的一項相對保守的估計——22%。也就是說,在宇宙中,至少有1%的恒星周圍 圍繞著像地球一樣有可能適合生命存在的行星——即一共有10000億億顆像地球這樣的行星。

            那么,地球上每有一粒沙,宇宙中就有100顆像地球一樣的行星。下一次你去海灘玩兒的時候,可以想象一下這個數字有多么龐大。

            你腳下的這一攤可能就是幾個星系
            你腳下的這一攤可能就是幾十個星系

            接下來我們只能完全靠猜測了。我們假設,在形成10億年后,有1%像地球一樣的行星上出現了生命(如果真是這樣,地球上有多少粒沙,宇宙中就有多少存 在著生命的行星)。我們再假設,在1%這樣的行星上,生命發展到了像地球上的生命這樣高級的形式。那就意味著,在我們可以觀測到的宇宙范圍內,存在著1億 億個智慧的文明。

            回到我們所在的銀河系,并對銀河系中恒星的數量采用同樣最保守的估計(1000億顆),估計有10億顆像地球一樣的行星,有10萬個智慧的文明。

            “地外智慧搜尋組織”(SETI)是一個專門接聽其他智慧生命發出的信號的組織。如果銀河系中真的存在10萬個甚至更多的智慧文明,即使其中只有很小一部分發射過無線電波、激光或其他試圖與其他文明聯系的信號,SETI的衛星列陣是不是應該接收到過這樣的信號呢?

            但是沒有。一個信號也沒有。從來都沒有。

            他們都在哪兒呢?

            這是很奇怪的。我們的太陽是比較年輕的。有很多比太陽老得多的恒星,周圍圍繞著老得多的像地球一樣的行星,這在理論上意味著,那里應該存在著比地球高級得多的文明。例如,讓我們比較一下45.4億歲的地球,和一顆假想的80億歲的行星X。

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            如果行星X的發展道路和地球一樣,我們看一看他們今天的文明應該發展到了什么程度。(以橙色的時間跨度為參考,來表示綠色的時間跨度有多么大。)

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            一個文明的科技領先我們1000年,就足以使我們震驚,就像中世紀的人會對我們今天的世界感覺震驚一樣。一個領先我們100萬年的文明可能是我們完全無法想象的,就像大猩猩無法想象人類的文明一樣。而行星X的文明領先了我們34億年??

            有一種叫做“卡爾達肖夫等級”的分類方法,根據智慧文明使用的能量,將他們分成了三個等級:

            第一等文明能夠使用他們所在的行星上的所有能量。我們還不屬于第一等文明,但是我們已經非常接近了(Carl Sagan提出了一個公式,根據這個公式,我們處于0.7等的位置)。

              第二等文明能夠利用他們所在的恒星上的所有能量。我們還停留在第一等級的大腦,很難想象怎么有人能做到這一點,但是我們盡了最大努力,想象出了一個類似戴森球的東西。

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            第三等文明將另外兩等遠遠甩在了后面,他們可以利用的能量相當于整個銀河系的能量。

            如果這聽起來有些難以置信,你可以回憶一下前面提到的行星X,以及再發展34億年可能導致的文明差距。如果行星X上的某個文明和我們人類類似,并且一直發展到了第三等文明,他們當然有可能掌握了星際旅行技術,甚至可能在整個星系中建立殖民地。

            關于星系內的殖民是如何實現的,有一個假設是制造能夠行駛到其他行星的機器,用500年左右的時間在新的行星上用原材料進行自我復制。要殖民整個星系大約需要375萬年,對于以10億年為單位來計算時間的宇宙來說,這不過是一眨眼的時間。(嗯,一眨眼的時間。)

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            我們繼續來猜測,如果有1%的智慧生命能夠存在得足夠長,成為能夠殖民整個星系的第三等文明,那么根據上面的計算,僅在銀河系就有至少1000個第三等文明,他們的存在很可能是非常引人注目的。但是我們沒有看到任何信號,沒有聽到信號,也沒有任何文明來探訪我們。

              他們都在哪兒呢?歡迎來到費米悖論。

            我們不知道費米悖論的答案——我們所能做的就是做一些“可能的解釋”。如果你問十位不同的科學家,他們會給出十種不同的答案。人類曾經爭論過地球是不是圓的,太陽是不是繞著地球轉,出現閃電是不是因為宙斯。這些似乎都很古老吧?在費米悖論這個問題上,我們的了解基本上就是這個程度。

            我們可以把對費米悖論的解釋大致分為兩類——一類解釋假設,之所以沒有沒有發現第二類和第三類文明的信號,是因為根本就不存在這樣的文明;另一類解釋假設,我們之所以沒有看到或聽到任何信號,是因為以下原因:

            解釋群組1:我們沒有收到更高等文明(第二類和第三類文明)的信號,是因為不存在更高等的文明。 

            持這種觀點的人指出了非排他性的問題,對于任何“存在更高等的文明,但是由于某種原因,他們都沒有與我們進行任何形式的聯系”這類的說法,持本觀點的 人是斷然否定的。群組1的人看重數學計算。數學計算結果表明,應該有幾千個甚至幾百萬個更高等的文明,那么他們中至少應該有一個例外,會與地球聯系。即使 某個理論對99.99%的更高等文明有效,還有0.01%的更高等文明和他們不一樣,我們應該能意識到他們的存在。

            因此,群組1認為,一定是不存在極度高級的文明。而且,因為數學計算表明,僅在銀河系就有幾千個更高等的文明,那么一定還有某種數學計算沒有考慮到的東西。

            這個東西被稱為“大過濾器”。

            大過濾器理論認為,在從準生命形式向第三類智慧發展的過程中,存在著一些點,在這些點上有一些障礙是所有或者幾乎所有的生命都無法穿越的。在如此漫長的計劃過程中,有些階段是生命很難甚至完全無法跨越的。這些階段就是大過濾器。

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            如果這個理論是正確的,一個很大的問題是,這個大過濾器會存在于什么階段?

            當涉及到人類的命運時,這個問題就變得非常重要了。根據大過濾器存在的階段不同,我們可能面對三種不同的現實:我們是很罕見的,我們是最早的智慧生命,或者大過濾器在我們前方。

             1. 我們是很罕見的(我們已經通過了大過濾器)

            我們希望大過濾器已經被我們甩在了后面——我們設法通過了它,這意味著能夠達到人類這種智力水平的生命是非常少的。下面的圖表顯示,只有兩個物種通過了大過濾器,而人類就是其中的一種。

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            這解釋了為什么不存在第三等文明,但是這也意味著,人類可能是目前極少數突破大過濾器的例外中的一個。這意味著我們還有希望。從表面上看,這有點像 500年前的人覺得地球是宇宙的中心——這意味著我們是特殊的。但是,有一種被科學家稱為“觀察選擇”的效應,表明智慧生命都喜歡認為自己是獨特的,不管 他們實際上真的很獨特還是很普通。所以我們不得不承認,至少我們有可能是特殊的。

            如果我們真的很特殊,我們究竟是什么時候變得特殊的呢——也就是說,我們通過了哪一個幾乎擋住了其他所有物種的腳步的進化階段呢?

            一種可能性是:大過濾器可能存在于非常靠近開端的地方——所以生命能夠出現就是非常罕見的。之所以會存在這樣的可能性,是因為從地球存在到出現生命,用了將近10億年的時間,也是因為我們曾經在實驗室里嘗試復制生命出現的過程,但是從來沒有成功過。如果生命的出現就是一個大過濾器,就意味著地球之外不僅沒有智慧生命,可能根本沒有任何形式的生命。

            另一種可能性是:大過濾器可能存在與從簡單的原核細胞向復雜的真核細胞進化的階段。原核細胞出現后,用了將近20億年才進化為復雜的真核細胞。如果大過濾器存在與這個階段,宇宙中就會充滿簡單的原核細胞,幾乎沒有更高級的生命。

            還有很多其他的可能性,甚至有些人認為,人類成為智人的最后一個階段才是大過濾器。有很多進化階段不可能成為大過濾器。任何有可能成為大過濾器的進化 階段都必須是一個幾十億中選一的過程,在這個過程中,必須出現一個或多個極其反常的事情才能成就一個例外——因此,從單細胞生命向多細胞生命進化的過程就 不能算是一個大過濾器,因為僅僅在地球上,它就在完全孤立的事件中發生了46次之多。由于同樣的原因,如果我們在火星上發現了真核細胞的化石,就說明前面 提到的從簡單細胞向復雜細胞進化的過程也不會是一個大過濾器(在進化鏈上處于這一步之前的所有步驟也都不是),因為如果在地球和火星上都發生了這樣的進 化,它就幾乎不可能是一個幾十億中選一的過程。

            如果我們確實是罕見的,那可能是因為某個僥幸的生物事件,但也可能是因為所謂的“罕見地球假設”。這個假設認為,雖然可能存在很多像地球一樣的行星,但是地球有某些特殊的條件是格外適合生命生存的。

                2. 我們是最早的智慧生命

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            我們可能是自大爆炸發生以來,最早到達智慧生命階段的生命。我們和其他許多物種可能都正在向超級智慧生命進化,人類偶然在適當的時機成為最早進入超級智慧文明的物種之一。

            有很多現象會使這種可能變成現實,其中一個例子就是伽馬射線暴的大量存在,我們在遙遠的星系中會觀測到這種巨大的爆炸。地球形成后幾億年時間,小行星 風暴和火山爆發才平息,生命才可能出現。宇宙中可能存在大量像伽馬射線暴這樣的事件,將附近的一切都焚燒殆盡,任何生命都無法跨越這個階段。人類現在可能 正處在天體生物學的過渡階段,這是第一次生命有一個比較長的、不受打擾的進化階段。

            3. 大過濾器在我們前面

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            如果我們并不是罕見的,也不是進化比較早的,那么大過濾器肯定在我們前面。這表明,生命會進化到我們這個階段,但是有某種東西阻止了生命進一步進化,達到更高的智慧——而且人類也不可能是例外。

            一種可能是,大過濾器是定期出現的重大自然事件,比如前面提到過的伽馬射線暴,只不過這些現象現在還沒有發生,地球上的所有生命都會被突如其來的伽馬射線暴毀滅,這只不過是時間問題。還有一種可能是,所有的智慧文明在技術達到某種水平后,都會走向自我毀滅。

            所以牛津大學的哲學家Nick Bostrom說,“沒有消息就是好消息”。如果在火星上發現了最簡單的生命,那是個非常了不起的好消息,因為它說明我們已經將很多個大過濾器甩在了后 面。而如果我們在火星上發現了化石化的復雜生命,Bostrom說,“那將是到目前為止最壞的消息,”因為那意味著大過濾器幾乎肯定在我們前方——并最終 會毀滅我們。Bostrom相信,在說到費米悖論的時候,“夜空的沉默就是金”。

            解釋群組2:存在第二等和第三等文明——而且我們沒有收到他們的信息是有合理理由的。

            群組2的解釋不認為人類是罕見的或進化最早的,相反,他們相信中庸原則。他們認為,我們的星系、太陽系、行星或智力水平沒有任何特殊之處,除非你能找 到證據證明不是這樣。他們也不認為,沒有智慧生物存在的證據,就說明他們不存在——因為我們只在距離地球100光年的范圍內搜尋信號(這僅僅是整個銀河系 的0.1%),所以有很多原因會導致我們沒有搜尋到地外智慧生命發出的信號。

            可能性1)超級智慧生命已經造訪過地球,但是那時候人類還不存在。智人只有50000年左右的歷史,那只是很短的時間。而有記錄的歷史更短,只有5500年。某些靠狩獵和采集為生的古代部落可能見過外星人,但是他們沒辦法把這一切告訴后人。

            可能性2)銀河系已經被殖民了,但是地球處于比較偏僻的地方。這就好像美洲已經成了歐洲人的殖民地,但是生活在加拿大北部的因紐特小部落卻不知道這一點。

            可能性3) 對于更高級的物種來說,物理殖民是一個非常落后的概念。還記得前面提到的第二等文明嗎?他們能夠利用整個太陽系的能源,為自己創造出完美的環境,滿足自己的所有需求。他們可能有非常高級的方法減少自己對資源的需求,完全沒興趣離開快樂的家園,去開發寒冷、空曠的宇宙不毛之地。

            一個更加高級的文明,甚至可能視整個物理世界為一個蠻荒之地。他們早就將自己的大腦上傳到一個虛擬現實世界,在那樣的樂園里,生命將永恒存在。生活在物理世界,面臨生物、死亡、欲望和需求,可能被他們視為一種原始的生存方式,就像我們看待深海中的原始生物一樣。

            可能性4)存在可怕的殺手文明,最智慧的生命不會發布信號和宣告自己的位置。這是一種不太令人愉快的想法,有助 于解釋為什么SETI衛星沒有收到任何信號。這也意味著我們可能很傻很天真,向外發布信號是愚蠢和風險的。關于我們是否應該向地外智慧生命發布信號,現在 還存在著爭論,大多數人都認為不應該。斯蒂芬?霍金警告說,“如果外星人來拜訪我們,結果就和哥倫布登陸美洲一樣,對美洲土著人一點好處也沒有”。就連 Carl Sagan(他深信有能力完成星際旅行的文明都是無私的,而不是不友好的)也認為向地外智慧生命發布信號是“不明智的和幼稚的”,并建議“我們是這個奇異 而充滿不確定性的宇宙中最年幼的孩子,應該長時間安靜地傾聽,耐心地了解宇宙,而不是吆喝著沖進我們不了解的陌生叢林。”

            可能性5)只有一種高級智慧生命——“超級獵手”(就像人類在地球上的地位一樣)——他們比其他任何物種都高級得多,一旦他們發現某種智慧文明進化到一定程度,就會把這個文明消滅掉,從而保證自己獨一無二的地位。新 出現的智慧文明可能由于各種原因自己毀滅,而一旦他們進化程度超過了某個點,超級獵手就會采取行動。因為對于超級獵手來說,新出現的智慧文明在發展和擴散 的時候,就像病毒一樣。這個理論認為,無論哪個文明成為星系中第一個智慧文明,其他文明就都沒有機會了。這可以解釋為什么我們沒有發現地外智慧文明的活動 跡象,因為只有一個超級智慧文明。

            可能性6)有很多來自地外的活動和聲音信號,但是人類的技術太原始,接收不到這些信號。這就像你走進一座現代化 的寫字樓,打開無線電對講機,你沒聽到任何活動跡象(因為每個人都在發短信,而不是使用無線對講),就判斷這座大樓是空的。也可能就像Carl Sagan指出的那樣,可能是我們的思維與其他智慧生物相比太快或太慢了——比如,他們要花12年的時間才能說一句“你好”,而我們聽到這句話的時候會覺 得這是一句無關緊要的噪音。

            可能性7)我們已經接收到了其他智慧生命的聯系信息,但是政府隱瞞了這件事。這是一種很白癡的想法,但是我必須提一下,因為很多人都持這種觀點。

            可能性8)更高等的文明已經發現了我們,并且正在觀察我們(動物園假說)。超級智慧文明存在于一個管理非常嚴格 的星系,我們的地球被視為一個龐大的國家自然保護公園的一部分,公園里有很多像地球一樣的行星,公園的規則是“只許看不許摸”。我們沒有注意到他們,因為 如果一個比我們體積小得多的物種想要觀察我們,他們肯定知道如何在觀察我們的時候不被我們注意到。也可能有一個類似于《星際迷航》中“最高指令”一樣的原 則,禁止超級智慧物種以任何形式與我們這些低級物種接觸,直到低級物種進化到了某種智慧水平。

            可能性9)存在更高等的文明,他們就在我們周圍。但是我們太原始,所以感覺不到他們的存在。物理學家加來道雄總結說:

            假設森林中有一個蟻穴。緊挨著蟻穴旁邊,修建了一條10車道的高速公路。這些螞蟻能理解什么是10車道的高速公路嗎?能理解在它們旁邊修建這條高速公路的物種的技術和意圖嗎?

            所以,并不是我們用現在的技術無法接收到來自行星X的信號,而是我們根本不了解行星X上的物種是什么,也不明白他們想干什么。這遠遠超出了我們的理解能力,以至于即使他們真的想啟發我們,也像教螞蟻使用互聯網一樣費勁兒。

            順著這個思路,我們就可以知道“如果存在那么多第三等文明,為什么他們不和我們聯系”?要回答這個問題,你可以先問問自己——當探險家皮薩羅進入秘魯 的時候,他有沒有在一個蟻穴旁邊停下來,試著和它們交流?他有沒有非常慷慨地嘗試幫助蟻穴中的螞蟻?他會不會很壞,放慢完成原來的任務的步伐,就為了摧毀 這個蟻穴?還是皮薩羅完全不會關心這個蟻穴是否完整和永遠存在?我們現在對于第三等文明來說,就相當于這個蟻穴。

            可能性10)我們對現實的理解是完全錯誤的。宇宙可能和我們想象的完全不一樣,它可能看起來是一回事,而實際上 完全是另一回事,就像一副全息圖。也可能我們自己就來自外星,我們被放在地球上進行某種實驗,或被當做肥料。甚至有可能,我們只是另一個世界的某些研究人 員進行的計算機模擬程序中的一部分,而在這個模擬程序中沒有其他的生命形式。

            who knows?
            who knows?

            如果繼續進行這樣很可能徒勞無功的尋找,我無法肯定我會支持哪種觀點。坦率地說,不管是宇宙中只有人類這一種智慧生物,還是還存在其他智慧生物,都是令人有些毛骨悚然的。這就是一個超現實主義的故事,無論真相如何,都會令人無比震撼。

            除了令人震驚的科幻成分,費米悖論還讓我們覺得深受羞辱。不僅僅是那種“哦,我是微不足道的,我的存在持續不了三秒鐘”的羞辱。費米悖論會給我們帶來 更尖銳的、更個人化的羞辱。這種羞辱是,我們花了大量時間傾聽人類最先進的科學理論,不斷地改變自己的想法,每一種想法都彼此矛盾——然后有人提醒我們, 未來的人看待我們就會像我們看待那些認為天圓地方的古人一樣,會覺得“他們根本一無所知”。

            當討論到第二等和第三等文明的時候,我們的自尊心會被吹得煙消云散。在地球上,我們人類就是這個小城堡里的國王,驕傲地統治著大量和我們一同生活在這 個星球上的各種低等生物。這里沒有誰能和我們競爭,也沒有誰能審判我們,我們也很少會想到,對于任何物種來說,人類會是一種非常低級的物種。但是在花了大 量時間了解第二等和第三等文明后,我們的力量和驕傲似乎就有點自欺欺人了。

            也就是說,我們正常的觀點是,人類是漂浮在無垠宇宙中央的一塊小小巖石上的孤兒,而令人驚訝的事實是,我們可能不想自己想象得那么聰明,可能很多我們確信無疑的事情都是錯的。這聽起來很有趣。這打開了一扇門,也許,僅僅是也許,故事比我們所知道的精彩得多。

            讓我用圖告訴你:地球多渺小,宇宙多宏大
            讓我用圖告訴你:地球多渺小,宇宙多宏大

              (原文轉自waitbutwhy.com,原作者:Time Urban,蝌蚪君編譯。轉載請標注來源。)

            Tags:外星文明 費米悖論

            責任編輯:linq

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