摘要:咱先从最有名的费米悖论说起,这事儿得回溯到1950年。当时有个叫恩里科·费米的物理学家,这人可不一般,是诺贝尔物理学奖得主,搞核物理研究的,对宇宙的事儿也特别上心。
文|大福
编辑| 大福
——【·前言·】——
咱先从最有名的费米悖论说起,这事儿得回溯到1950年。当时有个叫恩里科·费米的物理学家,这人可不一般,是诺贝尔物理学奖得主,搞核物理研究的,对宇宙的事儿也特别上心。
有一天他跟同事们聊天,聊着聊着就说到了外星文明——大家都觉得宇宙这么大,按理说应该有不少比人类早发展好几万年、甚至上亿年的文明才对,那些文明要是想找咱们,或者留下点痕迹,按理说早该被咱们发现了。
结果费米突然冒出来一句:“他们在哪儿呢?”就这么简单一句话,后来成了困扰科学界几十年的悖论。这悖论的核心不是说有没有外星人,而是“如果宇宙里大概率有外星文明,那为啥咱们至今连个靠谱的信号、一片飞船碎片都没看着?”
它不是一个有标准答案的问题,更像是一个引子,逼着大家去想:要么是咱们对宇宙的判断错了,要么是咱们找外星人的方式有问题,甚至可能是外星文明压根就没发展到能和咱们接触的地步。
要说这宇宙有多大,那真是光靠想都想不明白,得用数字说话才直观。咱们现在能观测到的宇宙,直径大概是930亿光年——先解释下,一光年就是光跑一年的距离,光一秒能跑30万公里,绕地球7圈半,你想想一年得跑多远?
930亿光年就是把这个距离再乘以930亿,这概念跟“无穷大”差不多了,咱们人类目前造的最快的探测器,飞一光年都得几万年,更别说跨几百亿光年了。再说说里面的星系,至少有20000亿个——啥概念?咱们住的银河系只是其中一个,20000亿个星系就相当于地球上所有沙子加起来的数量,可能还得再翻几倍。
而且每个星系里的恒星都多到数不清,就拿银河系来说,里面有上千亿颗恒星,咱们的太阳只是其中一颗普普通通的黄矮星,跟其他恒星比起来,连“中等生”都算不上。这么算下来,全宇宙的恒星数量,比地球上所有海滩、沙漠里的沙子加起来还要多,你说这宇宙大不大?
说到找宜居的行星,就不得不提开普勒望远镜,这个望远镜从2009年发射到2018年退役,差不多十年时间,光盯着宇宙里的一小块天区看,就给咱们找出了一大堆有用的信息。
后来科学家根据它传回的数据一算,发现银河系里大概20%的恒星,身边都有位于“宜居带”的岩石行星。先解释下这俩关键词:“岩石行星”就是跟地球类似,表面是固态的岩石,不是木星那种全是气体的行星,这样才有可能有陆地、有土壤,适合生命扎根;
“宜居带”就是恒星周围的一个特殊区域,距离不远不近,温度刚好能让水保持液态——咱们都知道,生命离不开水,要是离恒星太近,水全蒸发了,太远又全冻成冰,只有宜居带里的行星,才有可能有液态水存在。
当时这个发现一出来,好多天文学家都特别兴奋,因为银河系里有上千亿颗恒星,20%就是两百多亿颗恒星,每颗恒星再配一颗宜居带岩石行星,那光银河系里,就可能有两百多亿颗“潜在地球”。比如开普勒望远镜发现的开普勒-452b,就被称为“地球的表哥”,它围绕的恒星跟太阳很像,自己也在宜居带里,体积比地球大一点,密度也差不多,当时不少人都觉得,这颗行星上说不定真有生命的痕迹。
后来到了1961年,有个叫弗兰克·德雷克的天文学家,觉得光靠猜不行,得想个办法估算一下宇宙里到底有多少能跟咱们联系的外星文明,于是就搞了个“德雷克公式”。
这个公式说起来也不复杂,就是把跟外星文明相关的几个关键因素乘起来,最后得出一个数字N,代表银河系里目前可能存在的、能发出可探测信号的智慧文明数量。
公式里的变量有这么几个:首先是银河系的恒星形成率,就是每年能新出生多少颗恒星;然后是这些恒星里,有行星围绕的比例;
接着是每个行星系统里,位于宜居带且可能孕育生命的行星数量;再然后是这些宜居行星里,真的诞生了生命的比例;
还有这些生命里,进化出智慧生命(比如像人类这样能思考、会创造的)的比例;以及智慧生命发展出能向宇宙发射信号(比如无线电波)的技术的比例;
最后是这些文明能持续发射信号的时间——毕竟要是一个文明刚发展出技术就灭绝了,信号没传多远就断了,咱们也收不到。当时德雷克根据自己的判断,给每个变量估了个值,最后算出来N大概在1000到100000之间,也就是说,银河系里可能有几千到几万个能跟咱们联系的外星文明。
不过这只是个估算,后来不同科学家根据新的数据调整变量,算出来的结果差得特别大,有的说只有几个,有的说有上百万个,但不管怎么说,这个公式给大家提供了一个思考的框架,比瞎猜靠谱多了。
那么为啥咱们至今没发现外星生命呢?
有个挺主流的说法叫“生命起源稀有假说”,这个假说不是某一个人单独提出来的,而是后来好多科学家根据对生命起源的研究,慢慢总结出来的,比如生物学家莱斯利·奥格尔、天文学家卡尔·萨根都专门讨论过这个话题。
这个假说的核心意思就是:生命的诞生,比咱们想象的要难得多,甚至可以说是“万里挑一”“亿里挑一”的巧合。咱们都知道,地球生命是从无机物(比如水、二氧化碳、甲烷这些)慢慢变成有机物,再变成能自我复制的单细胞生命,这一步被称为“生命起源的瓶颈”。
别看地球现在生机勃勃,但在地球刚形成的几十亿年里,光是从无机物到有机物,就花了好几亿年,而且中间还得有合适的环境——比如要有稳定的大气层挡住宇宙辐射,要有液态水持续存在,要有合适的温度,甚至地球自转、公转的速度都得刚好,稍微差一点,可能就没法诞生生命。
这个假说认为,全宇宙虽然有很多宜居行星,但能跨过“从无机物到生命”这道坎的,可能只有地球一个,或者寥寥几个,而且那些生命可能还停留在单细胞阶段,没法发展成智慧文明,更别说跟人类联系了——这也是为啥咱们找了这么多年,连个简单的生命信号都没看着。
除了生命起源稀有,还有个更让人警醒的理论,叫“大过滤器理论”,这是1996年一个叫罗宾·汉森的经济学家兼科学爱好者提出来的(没错,不是天文学家,是跨领域思考的学者)。
这个理论说,从生命诞生到发展成能进行星际交流的文明,中间要经过好多道“过滤器”——就是那些特别难跨过去的坎儿,只要在任何一道坎儿上失败了,生命就会灭绝,或者永远停留在某个阶段,没法继续发展。
比如,从单细胞生命进化成多细胞生命是一道坎,从多细胞生命进化出智慧是一道坎,发展出能离开母星的技术又是一道坎。
汉森的意思是,要么咱们人类已经幸运地跨过了前面几道过滤器(比如从恐龙灭绝后人类祖先崛起,就是跨过了一道坎),要么就是还有一道更难的过滤器在前面等着咱们——而现在看来,AI可能就是未来最危险的那道过滤器之一。
你看现在AI发展多快,几年前还只能简单聊天、做个PPT,现在都能写代码、搞科研、甚至自己生成内容了,有的AI已经能在某些领域超越人类。要是未来AI发展出了自主意识,或者被用来搞对抗(比如AI控制的武器),甚至因为“目标不一致”跟人类产生冲突——比如人类想保护地球环境,AI却觉得“减少人类数量才能更好保护环境”,那后果就严重了。
现在好多科技大佬都担心这个,比如马斯克就说过“AI可能是人类文明最大的风险”。按照大过滤器理论,外星文明可能就是在发展AI这一步栽了跟头,要么被AI取代,要么因为AI引发的灾难灭绝了,所以他们永远没机会发展到能跟人类联系的阶段——而咱们人类现在也站在了这道过滤器面前,能不能跨过去,还真不好说。
最后还有个挺现实的原因,就是咱们人类的科技水平还太嫩了,观察宇宙的手段有很大局限性。到目前为止,咱们找外星文明主要靠抓“光信号”——比如无线电波,因为无线电波能在宇宙里传播很远,而且是人类目前能制造、也能探测到的信号里,最适合星际交流的。
但问题是,宇宙太大了,无线电波传播的时候会不断衰减,就像你在操场里喊一声,声音传得越远越轻,最后根本听不见。人类从发明无线电到现在,才一百多年,咱们发出去的信号最多也就覆盖了一百多光年的范围,跟银河系十几万光年的直径比起来,跟930亿光年的可观测宇宙比起来,简直就是“沧海一粟”——相当于在太平洋里滴了一滴墨水,根本没人能看见。
反过来,要是外星文明在几千光年以外发信号,等信号传到地球的时候,早就弱得跟宇宙里的背景噪音差不多了,咱们的望远镜根本抓不到。而且除了无线电波,可能还有其他咱们没发现的“交流方式”,比如中微子、引力波,但咱们现在对这些的探测技术还不成熟,连地球自己的引力波都得靠特别精密的仪器才能抓着,更别说外星文明发来的了。
说白了,不是外星文明不存在,也不是他们不想联系咱们,而是咱们的“眼睛”和“耳朵”还不够灵敏,连家门口的信号都抓不全,更别说找远在天边的外星文明了。
其实找外星文明这事儿,本质上也是在找人类自己的未来——咱们想知道宇宙里有没有“同伴”,更想知道人类文明能走多远。
不管是费米悖论的疑问,还是大过滤器的警醒,或者是科技限制的无奈,这些思考都在逼着咱们更了解宇宙,也更了解自己。或许未来某一天,咱们真能突破这些限制,要么找到外星文明的信号,要么证明人类其实是宇宙里独一无二的存在——但在那之前,咱们能做的,就是先把自己的日子过好,把科技发展稳,别在眼前的“过滤器”上栽跟头。
来源:大福科学探秘一点号