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人们相信在百亿年的宇宙变化和发展中，至少会出现一个高度发达的外星文明。但为什么我们没有发现任何证据以证明这些外星人的存在呢？这正是费米悖论提出的问题。本书结合天文学、物理学、生物学、社会学等学科的新进展总结了对费米悖论的75种解释，不仅对外星文明，更是对人类自身的存在进行了深入的思考。 一，费米悖论 1，悖论 “悖论”（paradox）一词来自两个希腊词汇，“para”的意思是“相反”，而“doxa”的意思是“意见”。这个词描述的是：在已有的一种观点外，还存在着另外一种互相矛盾的观点。在逻辑学、数学和物理学中充满着悖论。简单举几个悖论的例子： 1，如果一个人说他在撒谎，那么他说的是真话还是假话？ 2，奥伯斯佯谬（黑暗天空悖论）是以德国天文学家奥伯斯的名字命名 。无数孩子提出过一个问题——“为什么夜空是黑暗的？”他假定所有恒星都具有相同的固定亮度，最终推导出夜空应该是明亮无比的。 2，费米的推理 费米曾问他的美国学生：“芝加哥有多少钢琴调音器？”依据一些可靠的估计，他的推理如下： 1，假设芝加哥有300万人口。 2，只是家庭而非个人才拥有钢琴，忽略那些属于学校、乐队等机构的钢琴。 3，假定一个典型的家庭包含5个成员。那么，芝加哥有60万个家庭。 4，假设每二十个家庭拥有一架钢琴，即芝加哥有30，000架钢琴。 5，假设一架钢琴每年需要调音一次。 6，假设一台钢琴调音器在一年内可以为400架钢琴调音。 为了满足钢琴的调音需求，芝加哥必须拥有30，000/400=75台钢琴调音器。由于，我们想要的是一个估计值，最终将这个数字提高到100左右。 （这种根据各个要素进行有依据的估计，在许多应用场景中都非常适用。） 按照以上类似的思路，可以估算另外一个费米问题：存在有多少个具有通信能力的文明世界？ 如果用N表示银河系中具有通信能力的文明世界。为了估计这个数值，我们需要知道以下一些信息： 1，银河系中恒星的年形成速率R。 2，拥有行星的恒星占比Fp。 3，适合生命生存的行星数量ne。 4，实际存在生命的行星数量占比Fl。 5，发展到智能生命的行星数量占比Fi。 6，发展到具有星际通信能力的先进文明数量占比Fc。 7，该文明可以进行星际联络的年数L。 综合以上，可得到关于N的一个简单方程如下： N=R x Fp x ne x Fl x Fi x Fc x L。 在估计芝加哥的钢琴调音器数量时，我们至少对各个因子的偏差不大还有信心，但对具有通信能力的文明世界的估计就没有那么自信了，毕竟缺乏对地外文明的任何确切知识。 根据费米的方程，德雷克做了进一步的合理猜测，得到了各项数据如下： 1，银河系中恒星的年形成速率R是每年1颗。 2，拥有行星的恒星占比Fp=0.5，即半数的恒星有行星。 3，适合生命生存的行星数量ne=2，平均每颗恒星拥有2颗适宜生命发展的行星。 4，实际存在生命的行星数量占比Fl=1，即每一个可能发展生命的兴趣都会进化产生生命。 5，发展到智能生命的行星数量占比Fi=1，即一旦生命进化，就必然产生智能生命。 6，发展到具有星际通信能力的先进文明数量占比Fc=0.1。 7，该文明可以进行星际联络的年数L=10^6，即文明在星际交流阶段大约可以保持100万年。 由这些数据可以算出，现在的银河系中可能有一百万个文明正在试图与我们联络。这些文明的一部分肯定比我们的技术先进得多，那么为什么我们还没有收到他们的任何信息呢？他们在哪儿？——这就是费米悖论。由于费米悖论已经被独立地发现了四次，所以更恰当的名字应该叫做：齐奥尔科夫斯基-费米-维尤因-哈特悖论。 二，费米悖论的解答 对费米悖论的许多解答都十分吸引人，它们可以归纳为三类。 1，外星人已以某种方式存在（或者曾经存在）于这个宇宙之中。 这可能是最流行的一种解答，比如飞碟就是外星人的飞行器。其实大多数的UFO是可以解释的，比如光，导弹试验等。类似UFO的所谓奇异现象还有麦田怪圈、通古斯事件。 其他的一些比较典型或者有趣的解答有： （1）动物园情节 高级的地外文明支配宇宙，落后的文明被摧毁、制服或同化。先进的地外文明不过是在观察我们，地球类似一个受保护的动物园。但动物园情节恰恰预言我们不应该看到飞碟或者其他高等技术，而且这个解释的假设是“所有的地外文明永远以相同的方式对待我们”，这是一个无法被检验的假设。 （2） 禁令情节（动物园情节的扩展） 所有承载生命的行星都生活在禁令之中，而不仅仅是地球。 一旦殖民阶段过去，几乎每个恒星都支持智慧生命形式，银河系就进入稳定时期。各个地外文明会互相交流，达成一些共同的行为准则，同意不干涉已经有了居民的行星。 但外星智慧生命之间的这种有效交流并达到高水平的理解和相互一致是不可能的。 （3）天文馆假设（动物园情节的另外一个版本） 地外文明出于某种动机要愚弄我们。世界是模拟出来的一种虚拟现实的“天文馆”，用来向我们展示宇宙缺少智慧生命的假象。 奥卡姆剃刀原理可推翻所有天文馆的假设，因为无法完美模拟一个宇宙。 （4）存在上帝 地外文明远比我们先进，他们几乎是无所不知、无所不能的生物。所以，我们把他们看成神明。 2，外星文明是存在的，但由于某种原因，我们还没有发现他们存在的证据。 这可能是实践型科学家中最流行的一类答案。以下是一些比较典型或者有趣的解答： （1）星星离得很远 恒星之间的距离太远，无法实现星际旅行。 建造一艘能够离开行星 系统，进入恒星际空间的飞船完全可能。美国宇航局已经建造了几艘这样的飞船，如旅行者1号。 不过，化学火箭的速度太慢，替代品是反物质火箭、聚变冲压式喷气发动机（无工质）、太阳帆、曲率引擎（虫洞）等。 （2） 光笼限制 先进的外星文明在殖民扩张时，为了保持成员的平均密度恒定，迁移的速度必须随着与母星的径向距离的增加而线性提高。然而到达一定距离后，迁移速度就将达到光速。超过这个距离，就无法保持成员密度的恒定。该距离半径内的区域就被称作“光笼”。 移民的速度受限于人口的增长，这可以解释为什么我们还没有被访问过。 （3）他们待在家里…… 由于考虑经济性或者强大的搜集宇宙信息能力，外星文明不用外出，就从来没有进行过广泛的太空探索。另外，先进文明可能不再有生物性的需求，外星文明就会放弃了大规模殖民。并非所有文明都热衷于扩张，最常引用的例子就是中国明朝时期的孤立主义文明。 所有外星文明都会待在家里，作者对此不大确定。 （4）对地球没兴趣 外星文明可能有其他比地球更有兴趣的目标，或者不依靠太阳这样的恒星获得能量。 甚至他们根本就没有交流的愿望，缺乏人类的好奇心，不愿意交流。或者他们太过于先进，对我们的存在漠不关心，亦或是为了保护人类而让我们不至于过度自卑。 （5）它们正在发送信号，但我们不知道如何倾听 人类已知的有电磁信号、粒子信号、引力信号、超光速（量子）信号。我们不知道外星文明使用的通信技术，不知道如何接受或者分析他们发出的信号。 如果外星文明确实使用电磁信号进行通信，但我们不知道在具体哪一个频率上收听。搜索信号来源时，应对准哪一个恒星。我们搜索的时间不够长，还需要更多的耐心。外星文明发射的距离太远，检测到的信号太弱。或者在他们的生命周期中停止了广播。即便收到了信号，我们也无法识别外星文明的语言或者信号编码。在半个世纪的搜索中，地外文明搜索项目已积累了大量数据，是否已经存在我们并没有识别的外星文明的特征信号？此外，外星文明还可能在使用漂流瓶这样的实体发送信息，并没有发送信号。 （6）所有人都在倾听，但没有人在发送 外星文明向宇宙广播的成本太高，且有潜在的危险。因为恐惧而保持沉默，这符合囚徒困境，黑暗森林法则。 3，我们之所以没有发现外星智慧生命，是因为他们本来就不存在。 地球出现智慧生命是极为特殊的，类似的行星结构、月球卫星、水、生命进化、语言等条件都无法在其他星系中同时存在。 宇宙中还有大量的暗能量和暗物质，我们对此一无所知。在银河系有多达1000亿颗的类地行星，存在着诞生生命和文明的可能。 作者认为， 从非生命物质中产生生命并非不可能，而且不应局限于人类已有的生命形态来认知和推测宇宙中的文明状态。费米悖论也许在未来的某一天会被最终解决。 |
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