关于外星人尚未发现的几种理解

宇宙之大,浩瀚无垠,远远超出了我们的想象。当我们仰望群星璀璨的夜空时,不免生出这样的疑惑:除了我们,宇宙中还有其他智慧文明吗?“他们”究竟在哪里?

面对外星文明的谜之存在,发出这种疑问的可不止一人。著名物理学家、诺贝尔物理学奖得主恩利克·费米在1950年的一天与同事们共进午餐讨论到飞碟与外星人问题时,也突然冒出了这样的想法:“他们都在哪呢?”这句看似简单的问话,就是著名的“费米悖论”。

“费米悖论”隐含之意是,理论上讲,人类能用100万年的时间飞往银河系各个星球,那么,外星人只要比人类早进化100万年,现在就应该来到地球了。然而,为什么我们没有看到智慧文明的影子?

费米悖论到底是怎么回事

在中国科学院国家天文台李然副研究员看来,费米悖论是一个几率问题。他告诉科技日报记者,实际上,费米悖论阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。如果宇宙中存在很多智慧文明,那么为什么我们至今没有接收到有关他们的信号?如果宇宙中智慧文明很少甚至不存在,那么又是什么因素干扰了智慧文明的出现?

要想更好地了解费米悖论,让我们先来进行一些数学计算吧。在最适合观星的夜晚,我们仰望星空时,大约可以看到2500颗恒星,但这仅仅是银河系中恒星总量的一亿分之一,银河系大约有2.5×1011颗恒星,但是在可观测宇宙内有更多数量的星系,实际上,在可观测宇宙内的恒星数量大概在1022—1024颗。地球不过是太阳系疆域中微不足道的一员,而太阳也不过是银河系数千亿颗恒星中普通的一颗。即使智慧文明以很小的概率出现在围绕这些恒星的行星中,那么仅仅在银河系内就应该有相当大数量的文明存在。

李然在《漫步到宇宙尽头》一书中写道:“银河系中存在着上千亿颗恒星。假设这些恒星中只有1%拥有一颗行星,再假设行星拥有智慧生物的概率只有1‰,那也意味着银河系中存在着100万颗文明星球。”

搜寻地外文明计划(SETI)致力于用射电望远镜等先进设备接收从宇宙中传来的电磁波,从中分析有规律的信号,希望借此发现外星文明。如果银河系里存在100万颗文明星球,哪怕其中只有很少一部分对外发射无线电波、激光束或者其他联系信号,SETI的卫星阵列也应该会收到各种各样的信号。但是,实际上SETI并没有收到这样的信号。

正因如此,费米和我们都发出了这样的疑问:外星文明到底在哪儿呢?

恩利克·费米

对费米悖论的第一类解释

多年来科学家对费米悖论提出了各种解释。这些解释大致可以分成两类。第一类认为宇宙中存在很多智慧文明,但因为种种原因我们观测不到他们。

这类解释认为地球不是特殊的,仅仅是一个典型的行星,具有和其他星体相同的规律和现象,整个宇宙中充斥着复杂生命。缺失智慧文明存在证据不等同于智慧文明不存在。我们之所以至今没能观测到智慧文明,有很多种可能性。以下是科学家推测的几种可能。

可能性之一 “他们”呐喊我们听不见

这种观点认为,外星文明有很多活动和信号存在,只是我们的技术太原始,听不到他们的呐喊。

其实这种可能性很容易理解。在古代,人们使用烽火和信鸽传递消息,而现在人们却用无线电与千里之外的朋友聊天。比我们先进上亿年的外星文明所掌握的通信方式可能是我们无法理解或无法掌握的,因此我们听不到“他们”的呐喊。

就好像我们走进一个现代化办公楼,然后打开一个对讲机,此时因为大家都使用手机和电脑来沟通,所以对讲机什么都听不到。纽约城市大学教授、理论物理学家加来道雄有个形象的比喻:“比如说在森林中间有一座蚂蚁窝,蚂蚁窝旁边正在建造一条十车道的高速公路,蚂蚁会明白十车道高速公路是什么吗?蚂蚁会明白建造高速公路的技术和建造公路的物种的意图吗?”

然而这种观点也有着明显的弱点。即使一个外星文明掌握了先进的通信方式,“他们”也应该能够想到采用低级的无线电方式联络落后文明,除非“他们”对我们这样的低等文明不屑一顾。

可能性之二 “他们”故意隐藏自己

这种观点出自刘慈欣的《三体Ⅱ:黑暗森林》,又名黑暗森林假说。该假说认为,宇宙中可供文明生存的资源有限,因此较发达文明倾向于摧毁可能与自己争夺资源的欠发达文明。在这种情况下,为了生存,欠发达文明倾向于隐藏自己的存在以避免被攻击。这也就解释了为什么SETI计划收不到任何信号。

但是这也同样表明向外发送信号的人类太过幼稚。霍金认为,如果外星人造访我们,结果就会像哥伦布登陆美洲一样,对于美洲土著来说结果很糟糕。甚至相信高等文明里面好人多的美国天文学家卡尔·萨根也认为SETI计划是很不明智很不成熟的。他表示:“初到新地方的小孩应该安静的倾听很久,耐心学习,然后再对着那未知的森林发声。”

可能性之三 “他们”把我们养在“动物园”

动物园假说是指我们人类居住在“动物园”里,外星人不干涉,让人类以自己的方法发展自己的文明,掌握自己的命运。

这个观点认为,外星人已经找到地球人,但“他们”不造访、不入侵,而是像观察动物园里的动物一样观察地球人。动物园假说也被说成实验室假说,地球生物及人类可能是由外星人所制造的实验动物,制造者可能选择低调地进行实验观察,不接触人类或仅与人类政府秘密接触。

也就是说,高等文明们存在于一个管制严格的星系,而地球是一个受保护的“国家公园”的一部分,对于这个“动物园”里面的我们,其他文明都要遵守一个“只能看不能摸”的规定。此时,我们没有办法注意到观察者。就好像《星际迷航》里面的最高指导原则一样,超级智能生物不可以和人类这样的低等物种进行直接接触,直到人类发展到了一定程度为止。

可能性之四 “他们”来时还没有我们

此外,还有观点认为,外星文明可能已经造访过地球,但是那时候地球人还不存在。智能人只存在了5万年左右,与“亿年”级别的宇宙史比起来,只是弹指一挥间。如果和外星文明的接触发生在人类出现之前,那发生了什么我们无从得知。有记录的人类历史只有数千年,在那之前就算外星文明造访过地球也没有办法流传下来。

对费米悖论的第二类解释

虽然一些科学家对于外星文明的存在持乐观态度,认为智慧文明其实有很多,只是因为种种原因我们观测不到“他们”,并提出了各种可能来支持其观点的正确性。但另外一些科学家却提出了对费米悖论的另一种截然相反的解释。他们认为宇宙中智慧文明很少甚至不存在。那么人类真的是宇宙的幸运儿吗?又是什么因素干扰了智慧文明的出现呢?

可能性之一 大过滤器是一堵无法逾越的墙

宇宙中没有地外文明是因为“他们”没有迈过大过滤器这个“坎”

有人认为其他智慧文明不存在是因为生命演化过程中会遇到一个极端困难甚至不可能跨过的阶段,这个阶段被称为“大过滤器”。

大过滤器理论由美国乔治梅森大学助理教授罗宾·汉森提出。其观点是,即使类似地球的适合生命出现的星球有很多,它们也只是为生命的出现提供了一些必要的条件。生命是否真的会出现,然后发展出智慧,最终成为星际文明,还需要经历很多大过滤器的过滤。在每个大过滤器面前,生命都可能失败,就此灭绝或者停滞不前。

“管它叫大过滤器,就是听起来比较酷。”中国科学院国家天文台副研究员李然说。宇宙中之所以没有地外文明,是因为“他们”都被宇宙“大漏斗”给过滤掉了,可能“他们”没有迈过大过滤器这个“坎”。但目前为止没人能说清宇宙中的大过滤器究竟是一股什么样的力量。

有观点认为,一个有效的大过滤器需要满足至少两个条件:一是生命演化通过它的概率极低。假设很多行星上都出现了生命萌芽,但在每个大过滤器面前,都会淘汰一大批。最后,很少甚至没有行星上的生命能够达到星际文明。这就是为什么我们看到的宇宙如此“寂静”;二是从通过一个大过滤器到通过下一个大过滤器所需要的时间很长。两个大过滤器之间时间漫长,就意味着生命可以进行各种尝试。在进行了无数次尝试以后,终于有一个文明成为“幸运儿”,脱颖而出。

还有一部分人认为,大过滤器就在人类文明当中,当文明发展到一定程度之后,就会倾向于自我毁灭。

1964年,苏联天文学家尼克洛·卡达尔肖夫发表了一篇为高级文明评级的文章,提出了卡达尔肖夫指数,根据一个文明所能利用的能源数量,来度量文明层次。它的指标有3个类别:Ⅰ类文明,有能力使用自己所在行星的全部资源。人类还没有达到Ⅰ类文明,按照卡尔·萨根的算法,人类可以算作0.7类文明;Ⅱ类文明,有能力利用整个恒星的能量;Ⅲ类文明,能够控制一个星系的全部资源和能量。

李然在《漫步到宇宙尽头》一书中有一种不成熟的猜测:所有的文明都试图获得更多的能源,主动或者被动地向着更高级别的文明进化。然而文明进化到Ⅰ类文明状态,就意味着他们必然掌握了核聚变技术,而这又意味着他们获得了毁灭自己星球的能力。只要文明依然将自己的基地建立在一颗星球上,核毁灭的利剑就悬在他们的头上。只有很少的文明最终能够离开星球,进入太空成为Ⅱ类文明。从掌握无线电通信能力到掌握核聚变,人类只用了50年时间。而今天距离人类最终掌握可控核聚变到进入太空,成为多个星球上生存的生物,可能仍需要数百年的时间。在这期间人类文明都处于危险期。也许大多数地外文明都在危险期中毁灭了,只有少数迈向了星辰大海。

可能性之二 地球上的我们是独一无二的

地球环境是独一无二的,有某种因素使得只有地球上才能发展出文明

费米悖论的前提是,宇宙中的恒星和行星数量都很大,应该能够产生很多智慧文明。但是,地球殊异假说却认为,这个前提就错了。

该假说认为,地球上复杂生命(多细胞生物)的形成需要影响生命进化的天文和地质条件及偶然事件的不同寻常的结合。这些条件和事件包括了星系和恒星周围的宜居带,行星系统内有大行星护盾,宜居行星要有合适的质量、磁场、板块运动、岩石圈、大气圈、海洋,并且拥有一颗巨大天然卫星(比如月球),宜居行星的演化过程中要发生小行星撞击、大规模火山和岩浆活动等等。

地球属于宜居带的行星,拥有且满足一切生物物种维持生命、生存和演化的所有条件,然而事实上从地球历史中的显生宙开始至今,在这长达5亿多年的岁月间和数百万的生物物种中,只有一个物种成功演化成为高等智慧生命——人类,而非多种多元的高等智慧生物并存于地球上,这显示了在相同条件下,高等智慧生命并非能如此轻易地出现和存在。

可能性之三 我们可能是第一批智慧生命

早期宇宙不适合孕育生命,最近几十亿年生命才开始诞生,并发展到文明阶段

虽然宇宙的年龄已经有140亿年了,但是生命的历史可能并没有那么长。早期的宇宙可能并不适合孕育生命。幼年的星系十分活跃,含有大量像类星体和超新星这样的宇宙杀手,它们释放出的辐射可以杀死一切生命。此外,幼年星系中的恒星都比较年轻,构成生命必需的重元素(氢和氦以外的元素)很少,而且多数集中在星系核。

只是在最近的几十亿年内,环境才开始改善,宇宙逐渐变得对生命友好起来。在星系和恒星的身边都出现了宜居带,生命开始在适合的环境下诞生,并且发展到文明阶段。

如果这种解释是正确的,人类很可能是宇宙中的第一批智慧生命。我们无法听到其他星际文明的声音,是因为宇宙中还没有比我们更先进的文明。

原作者: 陆成宽  银河说重新排版

(改编自科技日报

One Comment on “关于外星人尚未发现的几种理解”

  1. 其实这是一件很奇怪的事情——我们对未知的宇宙充满向往(好奇、探索欲),却对未知的外星生物(文明)充满恐惧。明明都是未知呐。

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