费米悖论和文明筛子 外星文明都在哪?费米悖论告诉你可能的答案

2018-12-17 - 费米悖论

每个人在美好的夜晚看到这样漫天璀璨的星光时都会有所感触。

    文章来源:蝌蚪五线谱

有些传统的人会为这样的美景和浩瀚的宇宙而震惊,而我会觉得现实崩塌,接下来半个小时都行为异常。但是,每个人都会有所感触。

费米悖论和文明筛子

物理学家费米也有感触——“他们都在哪儿呢?”

真正的星空似乎是广阔无垠的——但是我们所看到的一切离我们都很近。在非常晴朗的夜晚,我们最多能够看到2500颗恒星(大约是银河系所有恒星的万分之一),而几乎所有这些星星距离地球都不到1000光年(也就是银河系直径的1%)。所以我们真正看到的是这样的:

费米悖论和文明筛子

在讨论有关恒星和星系的话题时,让大多数人都感觉很抓狂的一个问题是,“其他的智慧生命都在哪里?”让我们用一些数字来说明一下——

银河系中有很多恒星(1000亿到4000亿颗),而在可观测到的宇宙中,也有差不多这么多数量的星系——所以在可观测到的宇宙部分,就有大约1022到1024颗恒星。这就意味着,地球上每有一粒沙,宇宙中就有10000颗恒星。

费米悖论和文明筛子

关于宇宙中到底有多大比例的恒星是“像太阳一样”(具有类似的大小、温度和发光度),科学界还没有形成一致的意见,一般认为是在5%到20%之间。即 使按照最保守的估计(5%),并且恒星的总量也选取最低的值(1022),那么宇宙也存在5万亿亿颗像太阳一样的恒星。

关于有多大比例的像太阳一样的恒星周围,有像地球一样的行星(具有允许液态水存在的类似的温度条件,能够支持与地球上的生命类似的生命),也存在争 论。有人认为这个比例高达50%,不过我们在这里选择《美国科学院院报》最近的一项相对保守的估计——22%。也就是说,在宇宙中,至少有1%的恒星周围 围绕着像地球一样有可能适合生命存在的行星——即一共有10000亿亿颗像地球这样的行星。

那么,地球上每有一粒沙,宇宙中就有100颗像地球一样的行星。下一次你去海滩玩儿的时候,可以想象一下这个数字有多么庞大。

你脚下的这一摊可能就是几十个星系

接下来我们只能完全靠猜测了。我们假设,在形成10亿年后,有1%像地球一样的行星上出现了生命(如果真是这样,地球上有多少粒沙,宇宙中就有多少存 在着生命的行星)。我们再假设,在1%这样的行星上,生命发展到了像地球上的生命这样高级的形式。那就意味着,在我们可以观测到的宇宙范围内,存在着1亿 亿个智慧的文明。

回到我们所在的银河系,并对银河系中恒星的数量采用同样最保守的估计(1000亿颗),估计有10亿颗像地球一样的行星,有10万个智慧的文明。

“地外智慧搜寻组织”(SETI)是一个专门接听其他智慧生命发出的信号的组织。如果银河系中真的存在10万个甚至更多的智慧文明,即使其中只有很小一部分发射过无线电波、激光或其他试图与其他文明联系的信号,SETI的卫星列阵是不是应该接收到过这样的信号呢?

但是没有。一个信号也没有。从来都没有。

他们都在哪儿呢?

这是很奇怪的。我们的太阳是比较年轻的。有很多比太阳老得多的恒星,周围围绕着老得多的像地球一样的行星,这在理论上意味着,那里应该存在着比地球高级得多的文明。例如,让我们比较一下45.4亿岁的地球,和一颗假想的80亿岁的行星X。

如果行星X的发展道路和地球一样,我们看一看他们今天的文明应该发展到了什么程度。(以橙色的时间跨度为参考,来表示绿色的时间跨度有多么大。)

一个文明的科技领先我们1000年,就足以使我们震惊,就像中世纪的人会对我们今天的世界感觉震惊一样。一个领先我们100万年的文明可能是我们完全无法想象的,就像大猩猩无法想象人类的文明一样。而行星X的文明领先了我们34亿年??

有一种叫做“卡尔达肖夫等级”的分类方法,根据智慧文明使用的能量,将他们分成了三个等级:

第一等文明能够使用他们所在的行星上的所有能量。我们还不属于第一等文明,但是我们已经非常接近了(Carl Sagan提出了一个公式,根据这个公式,我们处于0.7等的位置)。

第二等文明能够利用他们所在的恒星上的所有能量。我们还停留在第一等级的大脑,很难想象怎么有人能做到这一点,但是我们尽了最大努力,想象出了一个类似戴森球的东西。

第三等文明将另外两等远远甩在了后面,他们可以利用的能量相当于整个银河系的能量。

如果这听起来有些难以置信,你可以回忆一下前面提到的行星X,以及再发展34亿年可能导致的文明差距。如果行星X上的某个文明和我们人类类似,并且一直发展到了第三等文明,他们当然有可能掌握了星际旅行技术,甚至可能在整个星系中建立殖民地。

关于星系内的殖民是如何实现的,有一个假设是制造能够行驶到其他行星的机器,用500年左右的时间在新的行星上用原材料进行自我复制。要殖民整个星系大约需要375万年,对于以10亿年为单位来计算时间的宇宙来说,这不过是一眨眼的时间。(嗯,一眨眼的时间。)

我们继续来猜测,如果有1%的智慧生命能够存在得足够长,成为能够殖民整个星系的第三等文明,那么根据上面的计算,仅在银河系就有至少1000个第三等文明,他们的存在很可能是非常引人注目的。但是我们没有看到任何信号,没有听到信号,也没有任何文明来探访我们。

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