自从人类祖先抬头仰望星空的那刻起,就注定了人类不会停止寻找外星人的脚步。
但至今,人类都没有发现外星人的任何蛛丝马迹。而一个更加残酷的事实是,或许,人类注定孤独!
宇宙实在太大了,而相比之下,生命和文明的概率太小太小!
宇宙宏大结构令人叹为观止。
地球,这颗承载着人类文明的蓝色星球,直径约 12742 千米 ,在浩瀚宇宙中不过是沧海一粟。它围绕着太阳公转,而太阳,这个质量约为 2×10³⁰千克的恒星,在太阳系中占据着绝对主导地位,其质量是地球的 33 万倍,引力范围半径约达 1 光年。
太阳系中,八大行星、矮行星、卫星、小行星、彗星等众多天体在太阳引力的牵引下,各自沿着轨道运行。
太阳系所处的银河系,是一个更为庞大的宇宙结构。银河系直径约 20 万光年,包含约 4000 亿颗恒星,形状如同一个巨大的棒旋星系,有着两条主要悬臂和两条支臂。
太阳位于距离银河系核心约 2.6 万光年的猎户臂支臂上,在这广袤的星系中,只是一颗普通的恒星。
银河系是本星系群中约 50 个星系之一,而本星系群又隶属于本超星系团,本超星系团之上还有拉尼亚凯亚超级星系团,以及更为庞大的双鱼 - 鲸鱼超超级星系团、史隆长城结构、海格力斯 - 科罗拉・伯里阿斯长城结构等。
这些层层嵌套的宇宙结构,构成了我们的可观测宇宙,其半径约为 465 亿光年。
自 SETI 计划启动以来,科学家们借助射电望远镜等先进设备,对宇宙进行了广泛而深入的观测。他们分析了超过 1000 万条候选信号,试图从中捕捉到外星文明的蛛丝马迹。例如,“中国天眼” FAST 射电望远镜,作为人类历史上最为灵敏的射电望远镜之一,每年都会拨出至少 10% 的观测时间用于寻找地外文明。它日夜扫描着深邃无垠的宇宙深空,不放过任何一个可能的信号。
科学家们还采用了多种搜寻策略。除了聆听宇宙中的无线电信号,他们还通过观测恒星的遮光现象来寻找高等级文明。根据卡尔达舍夫宇宙文明分级理论和戴森球理论,当宇宙文明发展到较高级别(二级文明)时,会通过包裹自身依赖的主恒星来最大限度获取恒星能量,这种行为可能会改变恒星光度,从而被我们发现。此外,科学家们也关注着宇宙中各种奇异的现象,希望能从中找到外星文明存在的证据。
然而,尽管人类付出了巨大的努力,至今却始终未发现外星文明的确凿踪迹。宇宙的寂静,仿佛是一种无声的回应,让我们的孤独感愈发强烈。这种寂静,让我们思考:在这浩瀚的宇宙中,人类是否真的是孤独的存在?
1960 年,美国天文学家法兰克・德雷克(Frank Drake)在绿岸镇提出了这一著名公式 ,其公式表达为:N = Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL 。
在这个公式中,N 代表银河系内可能与我们通讯的文明数量;Ng 是银河系内恒星数目;Fp 表示恒星有行星的比例;Ne 指每个行星系中类地行星数目;Fl 为有生命进化可居住行星比例;Fi 是演化出高智生物的概率;Fc 代表高智生命能够进行通讯的概率;FL 则是科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例 。
德雷克公式为我们提供了一个思考宇宙文明数量的框架,它将影响文明存在的各种因素进行了量化分析。通过这个公式,我们可以看到,宇宙中文明的数量取决于多个因素的综合作用。
然而,由于我们对许多参数的了解还非常有限,目前还无法准确计算出 N 的值。例如,对于生命起源是随机问题还是必然问题,我们至今无法确定,也就无法准确估算 Fl 的值。此外,科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例(FL)也充满了不确定性,这取决于科技文明本身的发展和演化,受到多种因素的影响,如自然灾害、战争、科技发展的瓶颈等。
与德雷克公式相关的是费米悖论,它是由物理学家恩里科・费米(Enrico Fermi)在 1950 年提出的。
当时,费米与同事们讨论外星文明的可能性,他突然问道:“他们都在哪儿呢?” 这一简单的问题,却引发了深刻的思考。费米悖论的核心在于,根据德雷克公式等理论推测,宇宙中应该存在大量的外星文明。银河系中大约有 1000 亿到 4000 亿颗恒星 ,而整个宇宙中类似银河系的星系更是多达数千亿个。
从概率上来说,即使生命出现的条件非常苛刻,宇宙中也应该存在众多的文明。然而,我们却从未发现任何外星文明存在的确凿证据,宇宙中一片寂静,这与理论上的推测形成了鲜明的对比。
如果宇宙中存在大量的外星文明,那么按照智慧生命对外扩张的本能以及天体资源的稀缺性,这些文明应该会不断探索和殖民其他星球。以人类为例,我们在短短几百年的时间里,就已经开始探索太阳系,并试图寻找外星生命的迹象。如果外星文明比人类早进化数百万年甚至数亿年,他们应该已经具备了更强大的星际旅行能力,早就能够到达地球或者向我们发送明显的信号。
但事实上,我们至今没有收到任何来自外星文明的信息,也没有发现他们存在的痕迹。这种理论与现实的矛盾,让费米悖论成为了困扰科学界的难题,也让我们对人类在宇宙中的孤独处境有了更深刻的认识。
该如何解释大过滤器理论呢?
大过滤器理论认为,从没有生命的荒芜之地到扩张性的星际文明的演进,大致要经历 9 个阶段:合适的行星系统(存在有机物以及可能宜居的行星);可自我复制的分子(比如 RNA);简单(原核)单细胞生命;复杂(真核)单细胞生命;有性生殖;多细胞生命;脑量较大、使用工具的动物;我们目前这个阶段;星际殖民扩张。而在这 9 个阶段,或者可能被细分出的更多阶段中,至少有一个阶段是难以实现的,无论是什么因素在哪个步骤阻止了第 9 个阶段的最终实现,它都被称为 “大过滤器” 。
回顾地球生命的演化历程,我们可以发现,人类已经成功跨越了多个关键阶段。生命的起源是一个极其复杂且充满偶然性的过程。在地球早期的环境中,各种化学物质在特定的条件下相互作用,逐渐形成了简单的有机分子,这些有机分子进一步组合,最终产生了可自我复制的分子,如 RNA。
这一过程可能经历了漫长的时间和无数次的尝试,才偶然地开启了生命的大门,形成了简单的原核单细胞生命。从原核单细胞生命到复杂的真核单细胞生命的转变,同样是一个重大的跨越。真核细胞拥有了细胞核和各种细胞器,使得细胞的功能更加复杂和高效,为多细胞生命的出现奠定了基础。
有性生殖的出现也是生命演化的重要里程碑。它增加了基因的多样性,使得生物能够更快地适应环境的变化,加速了进化的进程。随着时间的推移,多细胞生命逐渐发展壮大,生物的形态和功能变得越来越多样化。在这个过程中,脑量较大、使用工具的动物逐渐出现,它们的智力和行为能力得到了显著提升,为人类的出现奠定了基础。最终,人类凭借着独特的智慧和创造力,发展出了高度发达的文明,走到了如今的阶段。
然而,我们不能因此而掉以轻心。未来,人类面临着诸多严峻的挑战,这些挑战可能成为横亘在我们面前的大过滤器。毁灭性内战的威胁始终存在,随着科技的飞速发展,武器的杀伤力越来越强大,一旦发生全球性的内战,可能会导致人类文明的严重倒退甚至毁灭。例如,核武器的存在使得战争的后果变得不堪设想,一次大规模的核冲突就可能摧毁地球上的大部分生命和基础设施。
科学的停滞也是一个潜在的巨大风险。目前,基础科学的发展似乎陷入了瓶颈,尽管在应用科学领域取得了不少成果,但在一些关键的基础科学问题上,如暗物质、引力波的深入研究,以及癌症的攻克、月球基地的建设、飞行汽车的实现等方面,进展缓慢。
以物理学为例,相对论与量子力学诞生百年后,物理学仍在验证而非颠覆这些理论,诺贝尔奖近年频现 “迟到的荣誉”,获奖成果多为数十年前理论的实证。医学领域同样面临困境,癌症治疗依赖化疗、放疗等传统手段,基因编辑技术虽有突破,但因脱靶风险等问题难以普及。如果科学无法取得重大突破,人类的科技发展将受到严重制约,可能无法实现星际殖民扩张等更高层次的文明发展目标。
虚拟世界的陷阱也不容忽视。随着互联网和信息技术的飞速发展,人们越来越沉迷于虚拟世界。社交算法的兴起使得人们花费大量时间在虚拟社交和娱乐上,而忽视了对现实世界的探索和思考。这种趋势可能导致人类对现实世界的关注逐渐减少,失去对科学研究、技术创新的热情和动力,从而阻碍文明的进步。
此外,资源枯竭、环境恶化、恐怖主义、战争等问题也时刻威胁着人类文明的发展。这些问题相互交织,形成了一个复杂的困境,如果人类不能妥善应对,就可能在迈向星际文明的道路上停滞不前,甚至走向灭绝。
更重要的一点,生命的诞生其实是一场极其罕见的奇迹,需要诸多条件的精妙配合,其概率之低,超乎想象。
以行星系统为例,一个合适的行星系统是生命诞生的基础。太阳系的结构堪称精妙,八颗行星分布有序,四颗类地行星在内,四颗气态巨行星在外,各自行星的轨道均匀,这种和谐的布局极大地减少了生命诞生过程中的不利因素。地球在太阳系中所处的位置恰到好处,位于宜居带内,这使得它能够接收到适宜的太阳辐射,从而维持适宜的温度。如果地球距离太阳稍近一点,就像金星一样,表面温度会过高,液态水无法存在,生命难以诞生;如果距离稍远一点,如火星,表面温度过低,同样不利于生命的孕育。
液态水对于生命的诞生至关重要,它是生命化学反应的溶剂,参与了生命体内的各种代谢过程。地球表面约 71% 被海洋覆盖,这些水资源的来源可能与彗星撞击有关。在太阳系早期,混乱的天体碰撞中,富含水资源的彗星撞击地球,为地球带来了生命所需的水分。而适宜的温度也是不可或缺的条件,它确保了水能够以液态形式存在。地球的大气层起到了重要的保温作用,阻挡了部分太阳辐射,同时也防止了地球热量的过快散失,使得地球表面的平均温度保持在适宜生命生存的范围内。
生命从简单的形式发展为文明,更是经历了漫长而艰难的历程,需要满足一系列复杂的条件。复杂的神经系统是文明诞生的重要基础之一。以人类为例,我们的大脑高度发达,具备复杂的神经元网络,这使得我们能够进行高级的思维活动、学习和创造。与恐龙相比,尽管恐龙统治地球长达 1 亿多年,但它们的大脑和神经系统的复杂程度远不及人类,无法支持高等智慧的产生,因此也未能发展出文明。
说白了,从进化论角度来讲,大自然其实是非常厌恶智慧这种东西。因为智慧意味着超大脑容量,而大脑的能量消耗是很大的。以人类为例,人类大脑占身体的2%,却消耗了身体20%的能量。所以,大自然会千方百计把智慧扼杀在摇篮中,而人类只是运气好到爆棚的“异类”。
这也是为什么我会说“人类注定孤独”!