茫茫宇宙，地外文明究竟位于何方？

為何外星人未嘗造訪地球？針對費(fèi)米悖論的新觀點(diǎn)認(rèn)為，地球或尚未廣為所知

圖解：日暮時(shí)分射電望遠(yuǎn)鏡在運(yùn)轉(zhuǎn)。圖源：原文。

正如生命在地球上被孕育出來一樣，它應(yīng)當(dāng)遍布宇宙。但是，我們卻從未找到地外生命的任何蛛絲馬跡。莫非我們真的是煢煢獨(dú)立的文明？

這個(gè)難題被稱為“費(fèi)米悖論”，而一項(xiàng)新的分析提供了一個(gè)新的解答：也許我們只是等得不夠久。外星文明或許需要研究許多宇宙區(qū)域，它們大概會等到我們廣播了自己的存在之后才會向我們發(fā)射探測器，而我們需要再等幾百年乃至幾千年才會迎來其造訪。

圖解：某系外類地行星地表的想象圖。圖源：space.com

據(jù)說，著名物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米(Enrico Fermi)在1950年某天午餐時(shí)間于閑聊中問道：“地外文明都位于何方呢？”盡管智慧生命在地球上出現(xiàn)，但地球肯定不是宇宙中唯一的行星，類似的行星在銀河系中可能有多達(dá)一萬億個(gè)，而銀河系本身也只是整個(gè)宇宙中多達(dá)兩萬億個(gè)星系的其中之一罷了。盡管大多數(shù)行星是不適合生命生存的，但生命起源的過程并不應(yīng)只發(fā)生一次。既然地球上誕生了生命，那么總應(yīng)該也會在其他行星上誕生，畢竟行星的數(shù)量是如此龐大。

據(jù)推測，其中一些智慧文明會制造航天器并探索鄰近的宇宙空間。如果有足夠的時(shí)間和精力，它們的探測器甚至它們自身的足跡都可達(dá)到很遠(yuǎn)的地方。即使它們的平均移動速度比光速慢得多，它們也可以在短短幾百萬年內(nèi)遍布整個(gè)星系。

大多數(shù)智慧文明可能未能遍布星系，這或許是因?yàn)槭×?，或許是因?yàn)閷Υ伺d味索然。盡管如此，銀河系也已經(jīng)存在了100多億年，總應(yīng)該有至少一個(gè)文明造訪過我們的太陽系了，至少它存在的跡象應(yīng)該會留下來。

圖解：未來40萬年銀河系恒星運(yùn)動的模擬圖。圖源：space.com

然而，人類什么都沒發(fā)現(xiàn)，我們沒有任何存在外星智慧文明的證據(jù)，更遑論普通的地外生命了。這就是費(fèi)米悖論：生命誕生的可能性意味著它的普遍性，普遍性意味著可遇性，可是人類迄今從未遇到過地外生命。

星際通訊的障礙

幾十年來，天文學(xué)家們?yōu)檫@個(gè)難題提出了許多假說。一種被稱為“地球殊異假說”的觀點(diǎn)認(rèn)為，生命在宇宙中真的是特殊的。在這種觀點(diǎn)下，生命非常罕見，以至于人類可能是銀河系中最早出現(xiàn)的生命或僅存的生命之一。換言而之，像地球這般能孕育出生命的環(huán)境是極其特殊的。即使有數(shù)萬億個(gè)其他行星，能孕育出生命的也寥寥無幾。

另一個(gè)假說被稱為大過濾器假說，它假設(shè)地外生命是普遍存在的，但地外智慧文明是很難誕生的，畢竟地球上很早就有生命了，但從此過了數(shù)十億年的時(shí)間后才產(chǎn)生智慧文明。盡管人類的智慧誘發(fā)了核武器的出現(xiàn)并間接導(dǎo)致了地球氣候變化，反而使得人類未來生存受到了一定的挑戰(zhàn)，但我們依然非常幸運(yùn)，能擁有富含智慧的大腦。雖然我們可能在銀河系中發(fā)現(xiàn)細(xì)菌或其他簡單的生物，但我們不太可能遇到任何能夠與之進(jìn)行交流的地外智慧文明。

近日，耶路撒冷希伯來大學(xué)的阿姆里·萬德爾(Amri Wandel)撰寫并發(fā)表在arXiv數(shù)據(jù)庫上的一篇新論文提出了一個(gè)新的假說：人類才剛來到宇宙舞臺上不久，也許我們還需要等待一段時(shí)間，才能夠向宇宙深處有效地廣播表明人類存在的無線電信號。

圖解：四川稻城縣太陽射電望遠(yuǎn)鏡施工現(xiàn)場（攝于2022年11月12日）。圖源：原文。

耐心一些，再耐心一些

萬德爾認(rèn)為，雖然我們無法想象外星文明的先進(jìn)技術(shù)能力，但它們的力量并不是無限的。他們?nèi)匀恍枰幚硪恍こ５膯栴}，比如如何獲取并存儲能量、如何減少廢熱、如何處理信息以及如何恰當(dāng)利用有限的時(shí)間。銀河系中有多達(dá)一萬億顆潛在的宜居行星（如果將木衛(wèi)二和土衛(wèi)二等富含水的衛(wèi)星也計(jì)算在內(nèi)，則可能有更多），可以合理地假設(shè)，這些外星文明不可能積極地向每一個(gè)星球都發(fā)送探測器或訊號。

圖解：木衛(wèi)二。圖源：space.com

然而，建造大型、復(fù)雜的監(jiān)聽站比主動發(fā)射探測器容易得多，所以外星人可能會選擇進(jìn)行漫長的監(jiān)聽和等待。最終，一些智慧文明將在銀河系中崛起，并掌握無線電的魔力，并在有意間或無意間將以清晰的調(diào)制信號向宇宙廣播，表明它們的存在。

如果外星人監(jiān)聽到了其他文明的信號，他們會立即精心回信，甚至?xí)l(fā)送一個(gè)探測器來拜訪他們的新朋友。

但這一切都需要時(shí)間——很久很久很久的時(shí)間。人類掌握無線電通信迄今還不到兩個(gè)世紀(jì)，這意味著我們所發(fā)射的所有無線電信號和地球的距離都不可能超過200光年，而整個(gè)銀河系的直徑為100000光年。因此，我們的訊號可能需要數(shù)百年或數(shù)千年才能被地外文明所接收。如果它們在收到訊號后進(jìn)行無線電回信，我們也至少需要幾千年才能收得到回音——況且，要想收到回音，我們還需要在正確的時(shí)間和方位上去接收它。

圖解：系外類地宜居行星的想象圖。圖源：space.com

如果外星人決定給地球發(fā)送探測器，它將不得不以一個(gè)顯著小于光速的速度在宇宙空間中慢慢飛行前來，到達(dá)地球需要比無線電更長的時(shí)間。

所以，或許我們并不是唯一一個(gè)智慧文明，或許我們的銀河系是許多其他先進(jìn)文明的家園，它們只是還沒有接到我們的“電話”罷了。

BY: Paul Sutter (2022-12-20)

FY: 浪漫主義學(xué)派

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