费米悖论揭示外星人之谜

1950年的一天，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人问题时，突然冒出一句：“他们都在哪儿呢？”这句看似简单的问话，就是著名的“费米悖论”。 “费米悖论”隐含之意是，理论上讲，人类能用100万年的时间飞往银河系各个星球，那么，外星人只要比人类早进化100万年，现在就应该来到地球了。换言之，“费米悖论”表明了这样的悖论：A.外星人是存在的——科学推论可以证明，外星人的进化要远早于人类，他们应该已经来到地球并存在于某处了；B.外星人是不存在的——迄今为止，人类并未发现任何有关外星人存在的蛛丝马迹。阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

“那么，他们都在哪儿呢？”外星人就在小朋友的眼睛里！

　　20世纪50年代，物理学家费米在餐桌旁似乎随意的一个问题，却引出一个大讨论。费米所说的“他们”，是指较之人类文明程度更高的外星智慧文明。假如考虑以下两个假设，那么人类早应该和外星智慧文明有所接触了。

　　假设之一：以宇宙非常古老的年龄，如果孕育了不止人类一种智慧生命的话，那么，人类成为宇宙中最早出现的智慧生命的概率是非常小的，在人类文明之前，应有许多个智慧文明存在。

　　假设之二：如在人类文明之前外星智慧文明已存在，那么其中一些文明应该有足够多的时间开展星际旅行或其他途径的信息联络。

　　然而现实却是，人类至今都没有确切的外星智慧文明存在的可靠证据。这便是著名的“费米悖论”。

　　费米的逻辑分析让许多致力于搜寻外星智慧文明存在迹象的科学工作者彷徨。因为实在很难想象，人类果真就是宇宙中最早出现的智慧生命，或者其他智慧生命都忙着其他事情而对星际探索毫无兴趣。但若费米的分析前提的确成立的话，那便着实让人感觉疑惑。费米悖论提出后，陆续出现了多种假说试图消解悖论，本文便搜集并整理了其中最为著名的几种假说，并附带提出一些个人的尚不成熟的想法。

　　动物园假说

　　“动物园假说”是应对费米悖论各种假说中最为著名的一种，但引发的争议也最大。该假说认为，人类文明的发展可能尚处于非常低的层次，地球仿佛一个动物园，具有高层次智慧的外星人只在外部观察人类的行为却不以人类能够感知或理解的方式加以干预。

　　少数持极端想法的人士干脆直接提出，地球乃至整个太阳系实际就是一个被高层次智慧文明设计的用于实验目的的巨大动物园。当然，动物园的设计者有充分的能力让园中绝大部分生物无法意识到这一点。

　　与“动物园假说”类似的还有“自然保护区假说”。这个假说认为，高层次智慧文明在探索宇宙时，以尊重和不干预其他文明的自然发展为原则，有意回避与这些文明的信息联络或直接接触，有点像人类在地球上建立自然保护区的做法。高层次智慧文明建立保护区的目的，可能在于避免由于价值观的冲撞从而影响和干扰低层次文明原本自然的发展形态。相对“动物园假说”，“自然保护区假说”更容易被人接受。

　　信息爆炸假说

　　此类观点大致的意思是，宇宙中存在太多的信息，人类通过无线电发送的信息之所以收不到反馈，有多方面的原因。如，这种信息传递方式本身就太过原始，再如，可能人类发送的信息实在没有太大的价值，高层次智慧文明对此毫无兴趣，因为他们有更为重要的事情需要去做。江晓原曾发表文章指出，可能外星人“没有必要和我们交往——就像我们不想和蚂蚁交往一样”。

　　美国作家乔治·埃里克·埃芬格在其科幻著作《万事通的外星人，真真正正的无所不知》中，用通俗搞笑的方法对此假说进行了描述：

　　“我们接连几十年想跟地外文明接上头，可他们怎么从来不搭理我们？”一个俄国科学家抱怨说。

　　一个好心的外星人耸耸肩，说：“到处都是这种联系信息，你们的信息相当于垃圾信件，没什么价值。”

　　环境差异假说

　　美国“地外智慧探索基金”的特恩巴尔博士的工作之一，就是试图在人类所能探测的范围内，寻找“最适合生命生存的恒星星系”。特恩巴尔博士指出，出于很自然的原因，这种搜索工作是以太阳系为参考标准的。然而，如果存在外星生命，他们可能以一种完全不同于地球生物的生命形态存在。如阿西莫夫曾指出，在其他星体上，高温环境可能催生以硫为基质的生命，低温环境中则可能存在以氨为基质生命。而一些持“多元生命假说”的学者则比阿西莫夫走得更远，他们甚至认为生命不一定必须以有机体形式存在。

　　差异巨大的生命形式，可能成为不同文明进行直接星际交流的阻碍。但从理论上说，通过无线电通讯建立星际沟通渠道要比星际旅行容易得多。为什么人类至今没有收到任何来自外星智慧文明的无线电信号呢？其中的原因是多样的。如，人类选择监听无线电信号的波段范围是相当狭窄的，并且，来自外层空间无线电信号的数据量无比巨大，在其中滤检有意义的信号是非常耗费时间的工作。而更极端的看法，是认为宇宵环境差异之大将破坏在空间中所传递信息的有效性。举例说，人类于1974年从阿雷西博天文台305米天线向M13恒星团发送的无线电信号，需要2.4万年才能到达目的地，而这一过程中数据能否保持完整，是值得怀疑的。

　　值得进一步指出的是，宇宙环境差异之大，可能超乎现代人类能够以思维进行合理理解的范围。例如，“平行宇宙”理论就向我们描绘了一个异常混乱的宇宙图景。著名的《科学美国人》杂志于2003年第5期以封面文章形式登载的名为《平行的宇宙》的文章中（作者为宾夕法尼亚大学物理学与天文学教授马克思·特格马克），论述了四个层次的多重宇宙的特性。在这样的宇宙图景中，宇宙不仅数量上无限多，其具体形态也无限多，由于不同宇宙的物理形态可能是完全不同的，所以不同宇宙之间恐怕无法建立起一个确定性的联络通道。而人类所探索的宇宙之所以呈现当前的样子，仅仅因为如此特性的宇宙才提供了一个适合人类生存和发展的时空，从而也给予人类探索当前这个宇宙的机会，这就是所谓的“人择定理”。假如我们所寻找的地外文明处在一个完全不同的宇宙形态中，那么双方建立沟通的可能性几乎为零。

　　环境变化假说

　　美国伊利诺伊州费米加速器国家实验室的詹姆斯·安内斯博士提出过一个独特的看法：人类之所以没有外星人的信息，是因为我们的银河系环境直到最近才适合生命的生存和发展，而即便只在几亿年前（相对宇宙年龄来说可能是很短暂的时间之前），银河系还经常受到伽马射线爆发的辐射。因此，人类文明实际上和其他外星智慧文明处在大致相同的起跑线上。这就可以解释为什么人类尚未与外星人接上头了。

　　生命荒漠假说

　　美国天文学家弗兰克·德雷克于1961年提出了“宇宙文明方程式”（又称绿岸公式），用以分析判断外星文明发生的概率，这就是著名的德雷克方程。将方程式的七个变量代入特定的估算值后，便可以得到银河系中存在的智慧文明数量。由于某些变量很难获得确定值，因此该方程不可能有精确解，乐观的估计认为银河系中存在大约2万个智慧文明，而悲观的估计则认为可能只存在几个到几百个智慧文明。

　　考虑到直径达10万光年左右的巨大的银河系结构，智慧文明存在的数量越少，则文明之间的沟通也就越困难。假设两个文明之间相隔500光年，那么即便以光速传播的无线电信号，实现一次联系也需要足足1万年的时间。而人类文明从发明无线电至今，也不过区区100年的时间。在这样一个生命荒漠中，星际文明间的交往无疑是极端困难的。

　　但还有另一个可能，就是地球恰巧处于一个生命荒漠地带。相对银河系中的生命繁荣地带来说，太阳系实在太过偏远，因此未被外星智慧文明充分注意。正如人类学家安东尼奥·佩雷斯所说：“世界上大约有5000多个土著群体，但亚马孙地区和巴布亚新几内亚岛上可能还有未被发现的原始部落。”小小地球尚且如此，何况广袤的宇宙了。

提出问题：为什么我们还没见到外星人？

1950年，物理学家恩里科·费米在与同事闲聊的时候，话题跑到了UFO和外星人身上，交谈中费米提出了这个著名的悖论：“他们在哪里？（Where are they？）”

这个问题里的“他们”所指的就是外星人了，他的意思并非探寻外星人的位置，而更像是理直气壮的质问：“外星人为什么还没有出现在我们面前？”

这样的问题，就像是屈原的《天问》一样，已经超出了人的范畴，成了向天提出的问题，向宇宙提出的问题。费米提出这样的问题，不是出于屈原一般的诗人气息和浪漫情怀，而是他的物理学背景知识以及逻辑的推理。

他了解地球文明的年龄，了解星系的尺度，也了解宇宙有多古老。

在这么古老的宇宙中，在如此多的星球上，即使智慧生命出现的几率十分微小，他们的总数也应该是非常巨大的；在人类文明出现的几千年时间内，人类创造出了能够脱离行星甚至星系的飞船，也就是说，能够创造出类似飞船的文明，可能在数十亿年前就形成了。

但是，人类迄今为止没有邂逅任何外星人，这件事本身就是一件奇怪的事情，这才使得费米提出了这样的质问。

这个悖论还带有一种失落的气息，至少会让那些对外星文明充满期待的人感到失落：宇宙在人类出现之前已经存在了上百亿年，却没有文明找到地球人，这也暗示了人类再发展数亿年，也可能无法邂逅外星文明。

“宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。但是，这个假设得不到充分的证据支持。”这便是费米悖论一个比较完整而正统的表述了。

解答问题：科幻的种种解释

这个悖论，既是物理学、天文学的问题，更加是科幻的问题。

“外星人在哪里？”，这个问题本身不就是一篇科幻小说的开头了吗？

对于这个问题，物理学界、天文学界都有着非常多的解释，然而，这些理论都比不过科幻作品中的种种奇妙设想。

在1996、1997年，黑人影星威尔·史密斯连续拍了两部关于外星人的科幻电影——《独立日》和《黑衣人》，这两部都是肾上腺素狂飙的商业动作片，但影片中对外星人的设定却一丝不苟，从两个截然不同的角度阐述了费米悖论的问题。

电影《独立日》中，接触是为了毁灭。

《独立日》中，外星人的飞船可以说是相当的招摇过市了。如同小行星一样庞大的母舰；遮天蔽日、让整个城市陷入黑暗的巨星飞碟；妖魔化外星人必备的武器——击垮帝国大厦的死亡光束。除开精彩的特效场面，我们还能够看到电影对这些外星人的设定——高科技蝗虫。它们拥有远超地球人的科技、它们拥有穿过茫茫太空降临陌生行星的能力，但是它们不具备任何文化道德体系，它们唯一目的和动机都一样——侵略，然后吸干这个行星的资源，再启程涌向下一个受害者。

这部电影对费米悖论的解释就是： 只有侵略者才乐于寻找外星人，没有外星人造访地球，也许是一种幸运。

在电影《黑衣人》以及整个相关体系中，对费米悖论的解释就要轻松得多了，也更加有人情味——外星人早就造访地球了，只是它们怕吓着地球人，所以都乔装打扮，混迹人群之中。说不定街头卖烧烤的大叔其实来自于三十光年之外的某个星球呢。

然而地球上专门接待外星人、帮助他们抹掉各种蛛丝马迹的组织，就是黑衣人了。这种带着黑墨镜、穿着黑西装的扑克牌脸形象早在电影问世之前，就已经在科幻圈以及外星人流言圈风靡了。他们最著名的装备不是各式各样威力惊人的武器，而是像一只比较胖的钢笔，中间有一个闪着红光的金属棍子，那是记忆清除仪。红光一闪过后，他们会向受害者胡诌一通，让他们忘掉刚刚跟外星人的第一二三类接触。

（ 你知道“黑衣人”的真实来历吗？ ）

电影《黑衣人》中，外星人就藏在我们身边。

有一个关于它的段子：如果你突然发现自己想不起刚刚打算做什么，不用焦虑，你并不是突然失忆了，而是你刚刚遇到了外星人，然后被黑衣人清除了那段记忆而已。

这部电影对费米悖论的解释就是： 外星人就在我们身边，只是藏得很好。

但是，星际航行是不是在吃喝谈笑中就能渡过的旅途时光呢？

《孢子》是一个模拟经营类（SIM）游戏，经营的对象，简单地说，就是——生命。由于游戏对生命发展历程的高度简化，从单细胞发展到工业文明的城市，只需要耗费玩家几个小时的时间。然后，游戏里的文明制造出了宇宙飞船，它们进入了下一个时代——太空时代。

游戏《孢子》让我们想到，太远的距离消磨了耐心。

玩家轻轻转动鼠标的滚轮，将目标星球放到视野中，鼠标轻点，飞船迅速的划过宇宙空间，到达了目的星球。宇宙航行就这么简单，而且很快就能够邂逅其他星球上的生命了。

然而，这一切都是为了保证游戏性而对时间轴做了很大的调整。如果基本按照现实的比例来压缩各个阶段的时间，玩家很可能玩了一天找到的只是一块什么都没有的石头，无聊得关机了。

这也就提供了费米悖论的另一个解释： 大家相隔太远了。

星球之间的距离太过巨大，即使以非常高的速度飞行，在路上消耗的时间也可能超过整个文明发展的长度，距离成了文明之间交流不可逾越的屏障。

这种解释使得文明的力量在宇宙面前显得非常渺小，而我国的科幻作家刘慈欣在他的科幻小说《三体》 系列中提出了另一个解释，在这里面，文明的力量要强大得多。

小说《三体》中，暴露会招致毁灭。图片来自SFW.com.cn

而正是这种强大，导致了文明之间的接触成为了不可能。这就是刘慈欣在小说中提出的“黑暗森林法则”，他在书中写到：

“宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人，像幽灵般潜行于林间，轻轻拨开挡路的树枝，竭力不让脚步发出一点儿声音，连呼吸都必须小心翼翼：他必须小心，因为林中到处都有与他一样潜行的猎人，如果他发现了别的生命，能做的只有一件事：开枪消灭之。在这片森林中，他人就是地狱，就是永恒的威胁，任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭，这就是宇宙文明的图景，这就是对费米悖论的解释——被发现，即被毁灭！”

这是一种非常宏观的进化论解释： 尝试与其他文明接触的行为会导致本文明的灭亡。换而言之，存活的文明就是不与其他文明接触的文明。

然而这种解释不能排除两种情况：人类文明也可能遇到初次尝试与外界接触的文明；也不能排除强到到能够与其他文明沟通而不被消灭的强大文明存在。

如果把“文明”的概念放得再宽一点，那么费米悖论就可能有更宽泛的解释了， 文明存在的形式可能十分的丰富，超出我们对文明的理解。 电影《2001太空漫游》就描述了这样一种设想，那块黑色的巨大石碑，伴随着人类文明的整个发展历程，它显然是另一个文明的造物，但自始自终，人们没有弄清楚石碑来自怎样一个文明。在电影的末尾，导演用了一种非常意象化的手法表达了宇航员的蜕变——星孩的诞生。而在原著小说中，阿瑟·克拉克将这种蜕变描述成了无法用写实的影像表达的变化，所谓的“星孩”就是字面上的意思，宇航员蜕变成了星球生命，他褪去了人类的形态，成为了另外一种形态的生命。

电影/小说《2001太空漫游》中，外星生命以我们看见了也认不出的形式存在。

而文明也是这样，在我们仰望星空质问为什么没有文明造访的时候，天空中闪烁的星星本身可能就是一个一个的意识，照耀地球的太阳可能正在与它们交谈（这个构想也出现在刘慈欣的《思想者》里）。在这种级别的交流中，人类还插不上嘴。

当然，费米悖论无论是对于天文学界，还是对于科幻圈来说，都是一个开放式问题。每个人都可以提出自己的答案，在真正接触到外星文明之前，没有人知道这个问题的真正答案。

外星人早就灭亡了？

著名科学家斯蒂芬·霍金和卡尔·萨根都认为人类总有一天会开启殖民外太空的进程，人类并非宇宙中的唯一物种，然而到目前为止并没有关于外星生命的发现记录。物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）提出了一个著名的悖论：外星人在哪里？揭示了我们对地外文明存在的可能性估计与缺失相关观测证据之间存在差异性。

科学家已经发现几乎每一个恒星系统中都存在行星，即便是银河系中就存在庞大的类地行星，而它们之中与地球相似的行星数量也很庞大，我们已经在火星、月球等天体上发现液态水的痕迹，种种迹象表明人类并非是宇宙中唯一的生命，那么为什么宇宙深空如此“安静”？

科学家通过各种手段都没有探测到不寻常的信号，这说明智慧文明可能是罕见的，一旦突破文明发展的瓶颈就会将自身隐藏起来，或者宇宙生命虽然普遍存在，但是能演化至高级文明的数量并不多，许多宇宙生命在未演化至文明阶段时就已经灭绝，当然它们也可能不存在。

如果人类是宇宙中唯一的生命，那么我们的决定可以影响到整个宇宙的命运，有研究认为费米悖论向我们暗示了一个可怕的规律，即高级文明在未发生接触之前就已经自我灭绝，该理论可能“预见”到了人类文明的未来，几乎所有由费米悖论推出的结论都让我们不太舒服。

在20世纪90年代初，科学家就推测太阳系之外应该还存在许多行星，但现在我们知道这个数字可以接近无限，比我们估计的要多得多，如果我们要开启外太空殖民的步伐，就需要解决文明发展自身的瓶颈问题。随着宇宙不断膨胀，遥远的星系将离我们越来越远，文明在扩张过程中还需要解决技术上的难题，比如如何获得更多的能量源等等。总之，费米悖论是一个不安的问题，其中的哲学奥秘或暗示宇宙文明命运。

　　总结：这些假说都是科学吗？

　　著名的科学哲学家卡尔·波普曾经指出，判断某一论述是否属于科学的假设，需要考虑该论述能否被证伪。假如某个论述不存在被证明为错误的可能，那这个论述就不属于科学假设。首先考虑“动物园假说”，可以发现，无论人类发现多少新的证据，都无法将这个肯定能够自圆其说的假说驳倒，所以，按照卡尔·波普标准，该假说就没有多少可供科学研究的价值了，而“信息爆炸假说”也同样有不可被证伪的问题。至于“环境差异假说”、“环境变化假说”和“生命荒漠假说”，尽管都看似玄妙并且无法在近期加以证实，但的确提供了可证伪的可能，因此更值得关注。