摘要：恩里科·费米（Enrico Fermi）是20世纪最伟大的物理学家之一，这位传奇的意大利物理学家奠定了现代物理学的许多基础，例如费米–狄拉克统计以及无数其他理论。如果你学过物理学学位课程，就会花大量时间复习费米的方程和理论——他是一位真正的传奇。

恩里科·费米（Enrico Fermi）是20世纪最伟大的物理学家之一，这位传奇的意大利物理学家奠定了现代物理学的许多基础，例如费米–狄拉克统计以及无数其他理论。如果你学过物理学学位课程，就会花大量时间复习费米的方程和理论——他是一位真正的传奇。

有趣的是，费米悖论（Fermi Paradox）或许是他投入最少时间的一个问题——这几乎只是他随口的一句话。

这句话的核心问题是：“他们在哪儿？” 这里的“他们”，指的是外星文明。

费米悖论的核心是这样的：我们知道自己身处一个巨大而古老的银河系，一个巨大而古老的宇宙。为了方便讨论，我们先把话题限定在银河系范围内。

银河系大约有4000亿颗恒星，现在我们知道，大多数恒星都有行星系统——这意味着银河系中有数以万亿计的行星。

银河系的年龄几乎和宇宙一样古老，已经存在了约100亿年。换句话说，这里有足够多的“土地”，也有足够长的时间，允许无数个文明诞生、演化、发展。

而费米悖论说的就是：即便有如此漫长的时间和如此多的星球，我们至今却没有找到任何文明存在的证据。这就是悖论所在。

我认为，这是一个极其优秀的问题，它的价值就在于——它让我们去认真思考可能的答案。而答案可以有很多种，不同的假设和推演，都有助于我们更深入地理解这个问题。

如果我们先接受一个前提——我们从未真正看到过任何外星文明的明确证据；同时，我们又清楚银河系的规模和年龄——那么问题就来了：为什么？为什么我们看不到他们？

稀有地球假说（Rare Earth Hypothesis）

一种可能的解释是：银河系里或许从未真正诞生过复杂文明。

为什么会这样呢？

让我们看看地球自身的历史。在这个星球上，生命大约在38亿年前就已经出现，甚至可能更早。地球本身的年龄大约是45亿年。换句话说，生命几乎从地球形成起不久就出现了。

但是，从生命的出现到形成像人类这样的文明，这个过程花了将近40亿年。这是宇宙年龄的三分之一。

这说明了一个问题：想要形成文明，需要时间，而且需要一个长时间稳定的环境。

地球的环境在过去近40亿年里保持了惊人的稳定。太阳虽然会有波动，但并没有剧烈变化到足以毁灭生命；银河系中虽然有超新星爆炸，但也没有足够近的爆炸摧毁地球上的生命链；小行星撞击确实发生过，比如导致恐龙灭绝的那一次，但从未彻底打断生命链条。

所以，或许银河系中确实有许多行星拥有液态水，具备生命萌生的条件，但很少有行星能像地球一样，维持数十亿年的稳定环境，允许生命从单细胞演化到文明阶段。

因此，有人认为，这不仅仅是“稀有地球”，更是“稀有太阳系”，因为这种长期稳定，很大程度上取决于母恒星和行星系统的整体特性，比如是否是单星系统，而不是混乱的双星系统或多星系统。

另一种解释是，文明或许存在，但我们就是没看到它们。

暗森林假说（Dark Forest Hypothesis）

设想一下，如果真的有高度发达的外星文明，它们的技术水平或许已经高到我们完全无法理解的程度。它们可以派出微型探测器，遍布整个太阳系，但这些探测器小到类似一部智能手机，而我们完全没有能力探测到它们。

还有一种可能，那就是宇宙中的高级文明主动选择隐藏自己。这被称为“暗森林假说”或“隔离假说”。或许在一个充满潜在风险的宇宙中，保持沉默是最安全的策略。

想象一下，一个足够智慧的文明可能会得出这样的结论：如果其他文明也存在，贸然暴露自己是一件极其危险的事情。因此，他们尽一切可能保持隐匿，不发送信号，也不干涉其他文明。

不过，回过头看人类的行为，我们似乎并没有采取这种谨慎的策略。事实上，人类在过去几十年里一直尝试着向宇宙广播自己的存在。我们曾通过阿雷西博射电望远镜（Arecibo）发送过无线电信息，还在探测器“旅行者号”上留下了脉冲星地图，指明太阳系的位置，以防万一某个外星文明找到它。

所以，至少从目前来看，人类并没有刻意隐藏自己的存在。我们并没有像所谓的“暗森林法则”那样，主动保持沉默。

也许，这只是因为我们的技术还不够先进，还没有感受到宇宙的复杂性和潜在风险。也可能像卡尔·萨根（Carl Sagan）所说的，一旦一个文明足够先进，它必然也足够智慧，足以克制自己的本能冲动，不去入侵或摧毁其他文明。

当然，这一切都只是猜测，既没有证据证明，也无法证伪。

另一种解释是，银河系的尺度实在太大了。

银河尺度的限制

设想某个文明就位于银河系的另一端，可能距离我们两三千万光年。即便它们的文明极其发达，拥有极其强大的无线电发射装置，甚至能够扩展到相邻的恒星系统，但信号在星际间传播的过程中依旧会逐渐衰减。到了我们这里，或许早已微弱得无法探测。

还有一种可能，星际旅行的工程难度远远超乎想象。也许一个文明可以建造飞船，抵达附近的恒星系统，比如距离我们4光年的半人马座α星（Alpha Centauri），但无法建造能够横跨整个银河的飞行器。

然而，这个观点也并非没有争议。有一个非常著名的推理，叫作“冯·诺依曼探测器假说”（Von Neumann probes）。它的逻辑非常简单：如果一个文明足够先进，能够造出可以自我复制的机器，那么只要派出一个这样的探测器，它就能在抵达一个新的恒星系统后复制自己，并把复制体继续派往下一个恒星系统，如此往复，形成指数级扩散。

即便按照我们目前的航天技术水平，完成整个银河的“探索”也只需要几千万年的时间——从宇宙的尺度来看，这几乎只是眨眼之间。

因此，如果银河系中真的有这样的文明，我们本应该早就看到这些“自我复制探测器”的踪迹。事实却是，我们没有看到任何这样的迹象。这就导致一些科学家认为，这一事实可以推论出一个令人沮丧的结论：也许从未有文明发展到那一步。

还有人提出了一种更加谨慎的假设：文明存在，但它们刻意不接触彼此。

这被称为“暗森林”假说的另一种解读，或者“星际隔离原则”。设想一个宇宙，其中的智慧生命都足够成熟，理解到相互暴露的危险性，因此在技术上完全有能力隐藏自己。就像“星际迷航”里的“首要指令”，他们也许会认为主动保持沉默、避免干预，是一种自然演化出的智慧和道德。

但从人类的行为来看，我们显然还没有进化到这样的阶段。我们热衷于寻找、探索，甚至渴望接触。

文明的短暂性

另一个可能的解释是：文明本身的存在时间太短暂，彼此之间错过了。

也许银河系中有无数文明在不同时刻盛开与消亡，但由于银河的尺度和演化的随机性，它们之间的寿命窗口从未重合，彼此都错过了。

如果真是这样，那么整个银河中也许到处都是早已消亡文明的“遗迹”，但我们无法探测，除非有一天我们真的能够跨越恒星，亲自去探索那些星球，或许才能找到它们留下的残骸与遗迹。

大过滤器（The Great Filter）

还有一种解释费米悖论的理论，被称为大过滤器假说（Great Filter）。它认为，在文明的发展过程中，必然存在某个“瓶颈”，让大多数文明无法跨过那道门槛。

这个“过滤器”可能位于未来，也可能早已发生在过去。

如果过滤器在未来

假设它在未来，意味着很多文明都能够走到和我们现在差不多的位置：掌握火箭技术，掌握核能甚至核武器，完成工业化，并且开始尝试探索其他星球。但不久之后，这些文明便会因为某种原因无法继续向前发展，无法真正成为多行星物种，也无法开始星际旅行。

那么，是什么阻止了它们？

我认为，这个障碍很可能不是技术，因为从我们现在对物理规律的理解来看，没有任何基本定律明确禁止星际航行。也许实现这一目标需要成千上万年的时间，甚至十万年，但从宇宙的尺度来看，那不过是一瞬间。

真正的障碍，或许是我们自身的愚蠢。

我们拥有了强大的科学能力，但却未必拥有与之匹配的智慧和政治成熟度。

我们也许太容易毁灭自己。回顾人类的历史，这一点并非杞人忧天。在过去几十年里，我们曾多次接近自我毁灭。

因此，“大过滤器”也许就是这样：一旦文明发展到足够强大，足以毁灭自身的程度，便极有可能因为内斗或管理失序而最终自我毁灭。

如果过滤器在过去

另一种可能是，这个过滤器并不在未来，而是在生命演化的早期。

回顾地球的历史，生命大约在38亿年前出现，但随后经历了长达30亿年的“停滞期”——整整30亿年，地球上都只有单细胞生命。

直到最近10亿年，才出现了多细胞生物，进而演化出今天的复杂生命。

有一种解释叫宿命邂逅假说（Fateful Encounter Hypothesis）。它认为，复杂生命的演化，依赖于一次极为罕见的事件：真核细胞（eukaryotic cell）的出现。

真核细胞是我们熟悉的复杂生命的基础，它拥有细胞核和线粒体、叶绿体等细胞器。根据研究，这样的细胞在地球的演化史中，只发生过一次。

如果这种演化事件在宇宙中极其罕见，那么复杂生命的出现就可能是极为低概率的。

如果这个推论成立，那么我们就可以理解，为什么银河系中几乎看不到复杂生命的迹象：我们可能真的非常特殊，甚至在银河尺度上是独一无二的。

生命的稀缺性

如果复杂生命的出现极其罕见，那么整个银河系中，平均每个星系可能连一个文明都没有。

这样看来，微生物生命或许很常见，甚至可能遍布宇宙：火星、木卫二（Europa）、土卫二（Enceladus），甚至冥王星（Pluto）这样的遥远冰冷星体的地下海洋，都可能孕育过微生物。

我一点也不会惊讶，如果我们真的在这些地方找到微生物的证据——那将是令人兴奋的发现，但它并不会颠覆我们对稀有性的认识。

因为从微生物到复杂生命，从细胞到文明，这一步很可能是漫长而又异常低概率的。

如果真是这样，我们今天的存在，可能只是演化时间线上一个极为罕见的“幸运样本”。也许在其他星球上，生命同样已经萌芽，但仍停留在原始阶段，距离形成多细胞生命，甚至距离拥有智慧的大脑，可能还需要几十亿年。

甚至有可能，在绝大多数行星上，这个过程永远都不会发生。

如果我们真的很稀有，那么这就意味着我们肩负着一种极其重大的责任。

独一无二的责任

“假设我们是银河系中唯一的文明，或许甚至是唯一可能存在的文明。那么，这意味着地球是浩瀚星海中唯一的意义之岛。如果我们毁掉了这个家园，我们可能就此毁灭了整个银河系中的意义，永远地。”

这个观点听起来沉重，但却真实而冷静。

我们一直在努力探索宇宙，仰望星空，希望找到另一个“我们”。但如果真的只有我们，那么任何自毁的行为，都不只是人类的悲剧，而是整个宇宙意义的湮灭。

当然，我也必须承认，这只是我的猜测。我也会非常高兴，如果有一天这个猜测被推翻——如果有一天，飞碟降落，外星生命走出来，向我们打招呼，那将是一件无比美妙的事情。

因为那意味着我们学到了新的知识：文明的诞生并没有我们想象的那么稀有。

科学的乐趣就在于此——提出假设，然后等待证据，无论被证实还是被证伪，都是进步。

如果你问我，科学中还有哪些问题让我彻夜难眠，那我会说有很多。

我想知道，空间和时间是否真的从更深层的量子过程涌现；我想知道，“时间”究竟是什么，“空间”究竟是什么。

我想知道，在一颗能够孕育生命的星球上，生命起源的概率究竟是多少；我想理解，从化学反应到生物分子再到第一条生命链条，这个转变是如何发生的。

我想知道，既然简单的微生物生命可能并不罕见，那么从微生物到复杂生命、再到拥有大脑的生命体，这一步到底有多难。

我想知道，大脑这种复杂结构，在宇宙中到底有多普遍。

我想知道，意识究竟是什么。我们的大脑不过是一团复杂的物质结构，一个暂时的原子排列模式，但它却能带来如此鲜活而直接的“存在体验”。这就是神经科学中所谓的“意识的难题”（hard problem of consciousness）。

我还想知道，计算机是否可以真正拥有意识——不仅仅是通过图灵测试的机器，而是拥有真正“自我感知”的系统。我的直觉是可以的，但我并不确定。

我想知道，宇宙是否有一个开端，还是说它是永恒存在的。

我想知道，自然法则的来源是什么。为什么引力如此微弱，而其他三种基本力却如此强大？为什么希格斯场会赋予顶夸克（top quark）、上夸克（up quark）、下夸克（down quark）质量，但不与光子发生作用？

为什么宇宙的法则是这样的？难道只有这一套逻辑可以构建出一个自洽的宇宙吗？还是说有无数种可能的宇宙，而我们恰巧身处其中一个能孕育生命的？

我可以一直说下去。

来源：老胡科学一点号