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之前说到，为了寻找像地球这样拥有固态表面并处于宜居带内的金发女郎行星，在美国天文学家威廉·博鲁基的推动和领导下，人们建造了开普勒太空望远镜（简称KST），用它去监视天鹅座、天琴座和天龙座交界处的15万颗主序星。利用凌星法，KST把人类发现系外行星的速度从一年几十颗直接提升到了一年上千颗，从而开创了系外行星探索时代的新纪元。 要想发现一颗系外行星，需要经过下面两个步骤：1. 发现系外行星候选者。研究人员会检索KST所监视的那15万颗主序星的星等数据，然后从中筛选出亮度在一段时间内发生过微弱下降的恒星。这些亮度发生过微弱下降的恒星，就有可能拥有系外行星。2. 对候选者进行确认。研究人员会对列入观察名单的候选恒星进行持续跟踪。如果发现这颗恒星后来又重复出现三次亮度下降，而且其亮度下降的时间还具有周期性，就可以确认此恒星拥有自己的系外行星。 前面说过，恒星视星等发生一轮明暗变化的时间，恰恰就是它的系外行星绕恒星公转一圈的周期。而系外行星的大小，又会影响恒星亮度下降的幅度（如果地球发生凌日现象，大概会使太阳的亮度下降万分之一）。综合这两大因素，就可以确定此系外行星是否是固态行星，以及它是否处于能让液态水存在的宜居带内。
事实上，金发女郎行星已经被找到了。正如下图所示，截止到2015年1月，人类确认发现的金发女郎行星已经达到了8颗之多。基于KST的观测数据，天文学家估算整个银河系大概拥有400亿颗金发女郎行星。这不禁让人浮想联翩：这些金发女郎行星上会不会存在智能生命？它们会不会与人类发生接触？
其实在1950年，也就是早在人类发现系外行星的四十多年前，就已经有人深入思考过这个问题了。此人就是意大利著名物理学家恩利克·费米。
费米有一个很响亮的绰号：原子核时代的建筑师。事实上，无论在理论领域还是在实验领域，他都有登峰造极的造诣，这在整个物理学史上都是极为罕见的。比如说，1933年费米提出，除了引力和电磁力以外，自然界还存在第三种力（也叫第三种相互作用）。这种相互作用最开始叫费米相互作用，后来改称弱相互作用（即弱力）。这个发现让费米在37岁那年就获得了诺贝尔物理学奖。而在实验方面，费米也造出了世界上第一个核反应堆。 再讲一个关于费米的传奇故事。二战期间，作为最核心的成员之一，费米参与了著名的曼哈顿计划。第一颗原子弹在美国新墨西哥州的沙漠里试爆的时候，他就呆在一个离试爆地点不太远的观察哨所里。当爆炸的冲击波传来的时候，费米掏出了一把纸片，向空中撒去。这把纸片被冲击波吹到了他身后大概两米远的地方。基于这个距离，费米估算出了原子弹爆炸的威力约为2万吨TNT（一种常用的烈性炸药）。而这个用纸片估算出来的结果，竟然与用精密仪器测到的结果相差无几。 言归正传。1950年的一天，费米和几个同事一起去食堂吃午饭。走在半路上的时候，大家聊到了关于UFO的新闻报道。结果在吃饭的时候，费米突然大声惊呼到：“那它们（外星人）都在哪呢？” 听起来似乎挺无厘头的，对吧？但这其实是一个极为深刻的问题。前面说过，光是一个银河系，差不多就有400亿颗适宜生命存在的金发女郎行星。假设地球只是其中普普通通的一员，那么这些行星上也都会存在生命。其中有很大一部分行星，都比地球要年长好几十亿年；换言之，生活在这些古老行星上的外星人，很可能早在几十上百亿年前就已经开始发展自己的科学。而对于拥有星际旅行能力的外星文明而言，穿越银河系可能只需要几百万年。综合考虑这些因素，就可以对外星人造访地球的概率进行了估算。费米的估算结果表明，外星人来到地球的概率要远远高于地球人出国旅游的概率。换句话说，要是真的存在能进行星际旅行的外星人，那它们应该已经无数次光临地球！那么问题来了：我们为何找不到外星人存在的证据？ 我们不妨来做个类比。地球上生活着众多生物，除人类以外，没有哪种生物有能力理解人类文明；尽管如此，由于人类在地球上已经遍地都是，稍微高等一点的生物都可以感知到人类的存在。类似地，要是真的存在能进行星际旅行的外星人，它们在地球上也应该遍地都是；既然如此，我们为什么感知不到外星人的存在？ 这就是著名的费米悖论。它告诉我们，宇宙其实远比我们想象的要荒凉和冷清。宇宙的这种极度荒凉冷清的状态，就是所谓的“大寂静”。 为了回答费米悖论，人们已经提出了很多理论，其中最有影响力的是以下三个。 第一个理论是稀有地球假说。这个理论是由美国华盛顿大学的两个教授（古生物学家彼得·沃德和天体生物学家唐纳德·布朗利）在2000年提出的。其核心观点是，放眼整个宇宙，地球都是一个极为特殊的存在。
地球能成为生命绿洲的主要原因包括：1. 银河系的中心相当平静，没有处于危险的活动状态。2. 太阳系与银河系中心的距离适中，处于所谓的“星系宜居带”内。3. 太阳的质量大小适中，既不是表面温度过高还特别短命的蓝巨星，也不是表面温度过低还经常爆发超级耀斑的红矮星。4. 地球是一颗典型的金发女郎行星，不但拥有固态表面，还处于能存在液态水的恒星宜居带内。5. 地球有木星这个保护神，为其挡住了大量的小行星和彗星。6. 地球偶然获得了月球这个大型卫星，从而拥有了稳定的自转轴以及合适的自转速度。7. 地球拥有合适的大气和磁场，从而阻止了水的蒸发，并且把危险的太阳风拒之门外。要想孕育生命，以上7个条件缺一不可。 稀有地球假说认为，在整个宇宙中，能同时满足这7个条件的行星可谓凤毛麟角。有人甚至认为，能达到此标准的行星，说不定就只有地球一个。如果其他的系外行星上都不存在生命，费米悖论自然就迎刃而解了。 第二个理论是大过滤器假说。这个理论是由美国经济学家罗宾·汉森在1996年提出的。其核心观点是，即使一个行星上真的出现了生命，它们也很难突破一些被称为大过滤器的关卡，因而无法进化成可以进行星际旅行的超级文明。
为了便于理解，你不妨把生命的进化史当成是一款有很多关的大型游戏。每一关的最后都有一个特别难对付的大BOSS把守，那就是所谓的大过滤器。如果一直打不过某一关的大BOSS，生命的进化就卡在了这一关，而无法进入更高的层次。汉森认为，可能是由于一个特别恐怖的大过滤器，才导致整个宇宙都处于“大寂静”的状态。 稀有地球假说和大过滤器假说都有一定的道理。不过在我看来，对费米悖论解释地最合理的，其实是第三个理论。我管它叫光速最快原理的普适性。 在地球上，人类已经发现光速（约为每秒30万千米）是世界上最快的速度。下面，我简单解释一下其中的道理。 在日常生活中，我们经常能看到这样的现象：一个带着很多行李的旅客，走起路来会步履蹒跚；而一个什么行李都没带的旅客，走起路来会身轻如燕。在微观世界也存在着类似的规律：质量越小的微观粒子，它所能达到的速度上限也越高。举例来说，质量较小的电子所能达到的速度上限，就远远超过质量较大的质子和中子。那么，速度上限最高的微观粒子是什么呢？答案是光子。这是由于光子的静止质量为0。因为不存在质量为负数的物质，所以光速就是世界上最快的速度。 自然科学界有一个共同的信仰：物理定律具有普适性。说的通俗一点，一个在地球上发现的基本物理定律，应该适用于整个宇宙。事实上，如果物理定律的普适性不能得到保证，那么整个天文学都会土崩瓦解。 既然在地球上发现的物理定律也适用于整个宇宙，那么制约地球文明的光速最快原理，同样也会制约所有的外星文明。换言之，在正常情况下，宇宙中所有的生物都无法以超越光速的速度进行星际旅行。 还不止如此。前面已经说过，光速是静止质量为0的光子所能达到的速度上限。要进行星际旅行的宇宙飞船是一个宏观物体，其质量肯定远远大于0。这意味着，即使是再发达的外星文明，也很难让它们的飞船以接近光速的速度进行星际旅行。有可能撑死也只会达到光速的1/10或1/100。 我们知道，宇宙中相距最近的恒星，其距离也要以光年计。这意味着，即使是已经高度发达的文明，去最近的恒星也要花几十年甚至上百年的时间，在此期间还要保证飞船的生态系统和能量供应的稳定。如果相距最近的文明不在几光年之外，而在几十、几百乃至几千光年之外，动身前往另一个世界就更是匪夷所思了。 换句话说，如果光速最快原理在全宇宙都适用，那么宇宙的巨大尺度将无情扼杀各个文明直接交流的可能。 这可能就是宇宙“大寂静”的真正原因，也是整个宇宙的真实写照。宇宙本身可能并不荒凉，但智能生命注定要永远孤独。 |
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