费米悖论图解

昨日,夜游清华,刚出校门,突降大雨,电闪雷鸣,我躲进一烧烤摊,吃烧的人跑了个精光。只有两个40多岁的中年男人还在边吃边喝,一个说佐料让雨给淋了可惜,另一个说那也不把把肉给扔了呀,这么贵不吃完才可惜。

雨一时半刻还停不了,见他们都是有趣之人,我们就聊了起来。

不聊不知道,真人不露相,原来他们一个是国内顶尖大学的高能物理博士后,一个也是全球一流大学的天体物理学博士后。和高人相谈,不能聊俗的,我们就聊起来宇宙的过去和末来。

英雄惜英雄,关心宇宙命运的三个人终于聚在了一起。两博士扫了扫桌上的烤肉残渣,摊开了一份PPT.

首先,我们聊起了外星人这个话题。一致认为,在宇宙中,生命是件稀松平常的事。但为什么没有外星人被发理呢。这就不得不提起费米悖论:

费米悖论(Fermi paradox,又称费米谬论)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。对这个话题更加具体的探讨最早出现在1975年麦克·哈特的文章中,有时也被叫做麦克·哈特悖论。

所以费米悖论讲述的是有关尺度和概率的论点和稀缺的证据之间的矛盾,即宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。

下面利用两个个非常精良的油管视频来展开费米悖论,各位读者请先收藏或转发再慢慢看。因为,实在是太长了。

费米悖论(简介):

可观测宇宙的直径大约有900亿光年。至少有1000亿个星系,每个星系拥有大概1000亿到10000亿颗恒星。

行星是非常普遍的。我们的宇宙中可能有上万亿的适宜居住的行星。

这意味着生命存在和发展的机会很大,各位亲,你们在那里呀?

即使有其他星系存在外星文明,我们完全没有办法知道他们的存在。据我所知,银河系和近邻星团被称为“本星系群”(the local group),所有在这之外的星系我们基本上永远不会接触到,这是因为我们的宇宙在膨胀。 –

即使有光速飞船,说起来也要花好几亿年的时间才能穿过宇宙中最空旷的地方到达本星系群之外的星系。

那就来看看银河系,银河系是我们的家园,它包含了多达4千亿颗恒星。整个可观测宇宙的恒星数量之多,大约是地球上的每一粒沙子可以对应其中的一万颗恒星。

在银河系中,大约有200亿颗跟太阳相似的恒星。估算表明这些恒星中有五分之一有处在宜居带的类地行星。宜居带就是恒星周围适合生命存在的轨道区域。

假设这些行星中只有0.1%有生命,那么整个银河系中有100万的行星上会有生命存在(参考德雷克方

等等,银河系大约有130亿年的历史,最开始的时候,银河系并不是一个适合生命存在的地方,这是因为很多东西在爆炸,但是,在银河系诞生后的10到20亿年,第一颗宜居行星就会诞生了。

地球只有40亿年的历史,所以有数不尽的可能性,生命在其它的行星上也诞生了

生命己经有了大量的时间来成长?

即使只有一种生命发展出了太空旅行的科技文明,我们现在就已经注意到他们了,或者我们就已经被注意到了。那么,这样的科技文明是什么样的呢?

我们根据卡尔达肖夫指数(Kardashev scale),把他们分成了三类:

I型文明

一个I型的文明可以使用他们星球上所有的能源,对,是所有的。

如果你想知道人类目前的状态的话,我们大约处在I型文明的73%左右。在接下来的几百年间,我们应该会达到I型的文明水准。

还有很长的路要走呀!

II型文明

II型文明可以使用他们的宿主恒星的所有能源。

实现这些目前可能需要一些科幻,但是原则上是可行的。戴森球就是这样一个可行的概念:一个环绕其恒星的系统结构。

III型文明

III型文明基本上可以控制整个星系并使用它的能源。

但是为什么我们不能够一开始就看到这样的文明呢?

如果我们要建造可以承载足够生活几千年人口的飞船,我们可以在200万年之内殖民整个星系。听起来像是一个很长的时间,但是请记住,银河系很大哦。

所以殖民整个星系需要花费几百万年的时间,而且银河系中可能有不下数十亿的适合生命的行星,这些其它的生命比我们要诞生的早的多,那么,这些外星人都去哪里了呢?

这就是费米悖论,并且没有人能给出答案。

对,没有答案的,至少推论和现实不符。

不过,我们有一些猜想。我们来聊聊大过滤(the great filter)吧。

在这个语境中,过滤器指的是生命很难度过的障碍。在很多中情况下,它都显得都很可怕。

第一种,存在大过滤器,并且我们已经克服了它们。

也许复杂的生命发展起来要比我们想象的要难得多。到现在,科学上的生命起源过程都没有完全弄明白,也许这个过程要求的条件非常复杂。

也许过去的宇宙对于生命的形成充满了敌意,只是最近的情况才变得友好,复杂的生命才可以存在。

这可能意味着我们就是独一无二的,或者是宇宙中的第一批文明——是否是整个宇宙第一个文明就不可知了。

第二种,存在大过滤器,而且它们就在我们的前面。

这一条就真的很可怕了,也许像我们这样水平的生命在宇宙中到处都有,不过到了一个特定的水平,相应的文明就被毁灭了,也许这个过滤器就在我们的前面。

例如,在未来,有了很牛的科技,而这种科技全然超出了我们的预料与掌控(在不断的误用之后,它就把整个行星给毁灭了。

每一个先进文明的最后一句话可能就是:“只要我按下这个按钮,这个新的装置就会解决我们所有的问题。”

如果这个是真的话,那么我们更接近人类文明的末日,而不是人类的开端。

又或许存在一个古老的III型文明,他们监视着整个宇宙,一旦一个文明变得足够先进,它就被立刻铲除掉了。

也许对于可能的某种存在,我们还是不发现的要好(但是,但是,总是有但是,旅行者号已经发出了“声音”)。

最后一个想法,也许我们就是孤单的。目前说来,我们并没有任何的证据表明除了我们之外还有其他的(智慧)生命。

外面什么也没有,宇宙看起来如死寂一般。没有人给我们发送信息,也没有人回答我们的呼唤。我们可能是完完全全的孤单一人,被困在湿漉漉的泥球上,周围是永恒的宇宙。

这个想法吓坏你了吗?如果是的话,你的反应是正确的。

如果我们让这个星球上的文明死去的话,也许整个宇宙就再也没有生命了。在我们的宇宙中,生命可能就从此一去不复返。

如果是这样的话,我们只需要大胆的飞向宇宙,并成为第一个III型文明,让生命之火在宇宙之中蔓延,直到这个宇宙的最后一刻。

宇宙如此美丽,如果没有人来品味的话,也是太可惜了。

费米悖论Part 2(一些思考):咔咔咔

1.思考A

太空旅行非常难,虽然有可能,但前往其他恒星仍是一个巨大的挑战:

(1)大量的材料必须被送入轨道和组装。另外,几千年的“长途”旅程所装带的人口,也会成为这一技术的阻碍。

(2)目的星球也绝不如同它从远方看起来的那般好客。

(3)造成的星际入侵,也许也无法避免。

(4)还需要考虑时间,宇宙已经很老了,在地球上,生命存在了至少36亿年,而根据考苦学推断的所谓智人在约25万年前出现,但是大约仅一个世纪,我们才有远距离通信技术。

2.思考B

当然了,抛开上面的困境不说,也许已经有盛大的外星人帝国铺张在成千上万的系统并存在了数百万年,我们可能只是错过了他们。

可能有伟岸的废墟在遥远的世界上腐朽。

地球上所有物种中的99%都灭绝了。人们很容易认为,这将是我们迟早要面对的命运。

智能生命可能发展,分布到几个系统上,然后死光了,一遍又一遍的重复。但银河文明可能永远不会满足。

所以也许对于宇宙中的生命,这会是统一的体验:望着星星,你们在那里?”

但是没有理由认为外星人和我们一样,或者我们的逻辑也适合他们。这可能只是我们的沟通方式是非常原始和过时的。

想象一下,你坐在家里用摩斯电码发送器,持续不断地发信息,但是没有人会回应你。你觉得很孤独,可能是因为我们仍然无法察觉智能生物。我们将会继续这样做,直到我们学会正常通信。

即使我们遇到外星人,我们间的差异也可能过大,以至于无法与他们以有意义的方式交流。

想象一下你所能想到的最聪明的松鼠,不管你多努力,你都无法把我们的社会解释给它听。毕竟,以松鼠的视角,一棵树就像是自己需要生存的全部智慧。

因此,人类砍伐森林的举动是疯狂的,但不是因为我们恨松鼠而破坏森林,而是我们只想要资源,松鼠的愿望和松鼠的生存都不是我们所关心的。

当III型文明需要资源时,可能就会以相同的方式对待我们。他们可能会蒸发我们的海洋,只是要使他们收集资源更方便一些。

一个外星人,可能会这样想,“小小的猿们,他们建立真的很可爱的混凝土结构,哦,好吧,他们现在死了。”

但是,如果有一个文明,希望消除其他物种,它的动机更可能是殖民而不是经济。

而且无论如何,他们藉有自动化流程,通过构建完美的武器,能使一切更有效率,:

这可能是一种由纳米仪器建造的,一个自我复制的空间探测器。他们仪器平台所操作的分子水平,是令人难以置信的快速和致命的,具有能在瞬间攻击和摧毁任何事物的能力。

你只需要给他们四个指令:一,找到一个有生命的星球;二,拆解在这个星球上的一切,成为其组成元件;三,使用资源来建造新的空间探测器;四,重复上述过程。

像这样的世界末日机器,可能在几百万年内就消除整个星系的生命。

3.思考C

但是,为什么你会想要飞行数光年远,仅仅来收集资源或者造成种族灭绝?光的速度其实并不非常快,假如有人能以光速行进,穿越银河一次仍然需要10万年:

有可能比摧毁文明和建造帝国更为愉快的事情:一个有趣的概念就是Matrioshaka大脑。这是一个围绕恒星的巨大结构,而这种计算能力的电脑,可以让一个种族上传他们所有的意识和存在到模拟的宇宙。有可能,他们可以体验到永远纯粹的狂喜,没有出生或者悲伤,一个完美的人生。

如果它的建成地是围绕一颗红矮星的轨道,这台电脑可以供电长达10万亿年。如果这是一个简单的选择,谁愿意花大力气去征服银河系或者与其他生命形式的接触呢?

所有这些费米悖论的解决方案有一个问题:我们并不知道技术的边界。

我们可能接近极限或是差的很远。例如,有一种超级棒的技术正在等着我们,能将我们能运送到其他星系。

4.思考D

然而我们不得不承认的是,我们真的什么都不知道:

人类已经花费了超过90%的时间作为狩猎采集。500年前,我们还认为自己是宇宙的中心。200年前,我们停止使用人力作为能量的主要来源。30年前,我们还把毁灭性武器互相指着对方,只是因为政治分歧。

然而,在以银河的时间尺度来看,我们只是胚胎。我们已经走了很远,但是仍有很长的路要走。而自以为是宇宙的中心的心态,仍然强力的印在人类心中,也因此让很多人容易产生对宇宙中其他生命的傲慢假设:

但最终,要怎么查明真想,我们至令没有找到办法。

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以上这段文字源于网络稍加总结,堪称精典。下面以美元结束

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