人類最終是否能找到地外文明,我只能說(shuō)可能性大于零,但大于零多少呢?無(wú)法確定。
這個(gè)說(shuō)法就是可能性非常非常小??赡苡腥瞬煌饬耍蛘哌€會(huì)嘰嘰歪歪罵人了。但如果你真的具有哪怕少許科學(xué)精神的話,就請(qǐng)耐心看完以下分析,這可能是我關(guān)于地外文明最詳細(xì)分析的一篇文章了,看完后歡迎發(fā)出感嘆或拍磚。
宇宙太大,生命和文明的概率太小。
宇宙有多大呢?我們可以從宇宙結(jié)構(gòu)的層次來(lái)了解一下。我們地球是一個(gè)直徑約12742km的球體,質(zhì)量約6*10^24kg(千克),也就是約60萬(wàn)億億噸;地球是圍繞著太陽(yáng)運(yùn)行的,太陽(yáng)在我們太陽(yáng)系是一個(gè)巨無(wú)霸,質(zhì)量占有整個(gè)太陽(yáng)系的99.86%,也就是約2*10^30kg,是地球質(zhì)量約33萬(wàn)倍;由于太陽(yáng)巨大引力,地球被太陽(yáng)引力牽扯著圍繞著它公轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)軌道是一個(gè)近似圓圈,平均半徑約1.5億km。
太陽(yáng)的引力范圍半徑約有1光年,牽制著八大行星許多矮行星和幾百顆衛(wèi)星,以及無(wú)數(shù)小行星、彗星、碎片塵埃圍繞著運(yùn)行。光年是宇宙空間的距離單位,1光年就是光走1年的尺度,約為9.46萬(wàn)億千米?,F(xiàn)在人造飛行器飛得最遠(yuǎn)的是旅行者1號(hào),已經(jīng)飛行了44年,飛離地球約219億千米,這只是1光年的0.002315;憑旅行者1號(hào)現(xiàn)在飛行速度約17km/s,要太陽(yáng)系1光年引力范圍,還要飛17000多年。
星系被稱為宇宙島,就是恒星聚集的家園。我們太陽(yáng)的家園是銀河系這個(gè)宇宙島,銀河系包含有約4000億顆恒星,太陽(yáng)只是其中普通一顆。銀河系直徑約20萬(wàn)光年,是一個(gè)漩渦星系,因?yàn)槠浜诵挠幸粋€(gè)巨大發(fā)光的棒狀結(jié)構(gòu),因此又叫棒旋星系;銀河系的漩渦有兩條主要懸臂和兩條支臂,這些巨大的懸臂都是恒星更為集中的地方,太陽(yáng)就坐落在距離銀河系核心約2.6萬(wàn)光年叫獵戶臂的支臂上。
銀河系是本星系群中約50個(gè)星系中的一個(gè),本星系群又是本超星系團(tuán)中上百個(gè)星系群(團(tuán))的一員,本超星系團(tuán)上面還有拉尼亞凱亞超級(jí)星系團(tuán),再上去還有雙魚(yú)鯨魚(yú)超超級(jí)星系團(tuán)、史隆長(zhǎng)城結(jié)構(gòu)、海格力斯-科羅拉·伯里阿斯長(zhǎng)城結(jié)構(gòu)等等。這些結(jié)構(gòu)一個(gè)比一個(gè)大,最大的達(dá)到上百億光年。
這些大大小小像俄羅斯套娃般的宇宙結(jié)構(gòu),組成了我們的可觀測(cè)宇宙,半徑約465億光年。哈勃望遠(yuǎn)鏡花了十多年時(shí)間,盯著一塊只有月亮視面積百分之一的天區(qū),不斷往宇宙深處觀測(cè),得到一張數(shù)千張照片合成的圖像,叫宇宙極深場(chǎng)(簡(jiǎn)稱XDF圖像),在這張圖片里,可辨認(rèn)的星系就有上萬(wàn)個(gè)。
XDF圖像拍攝的視面積只是全天區(qū)的1270萬(wàn)分之一,簡(jiǎn)單計(jì)算,可觀測(cè)宇宙包含的星系就有千億以上。哈勃望遠(yuǎn)鏡接受到的最暗天體只有30等,是人類肉眼的40億倍,每分鐘接受到1粒光子的遙遠(yuǎn)天體都看到了。即便這樣,也可能有許多更暗的星系并沒(méi)有顯示出來(lái),由此科學(xué)家們估計(jì),在可觀測(cè)宇宙可能存在萬(wàn)億以上的星系,甚至10萬(wàn)億。
可觀測(cè)宇宙就可能存在10萬(wàn)億個(gè)星系,而可觀測(cè)宇宙只是人類物理極限能夠觀測(cè)到的宇宙范圍,在這個(gè)范圍之外,還有一個(gè)更巨大的不可觀測(cè)宇宙。因此宇宙到底有多大,現(xiàn)在人類無(wú)法評(píng)估。但現(xiàn)代物理學(xué)理論對(duì)宇宙的定義是動(dòng)態(tài)的,有始有終的,有限的。
人類現(xiàn)在的觀測(cè)能力
前面說(shuō)了,人類現(xiàn)在的航行能力只達(dá)到219億km,約0.002光年多點(diǎn);但人類能看到的宇宙就要遠(yuǎn)多了。從哈勃極深場(chǎng)照片中,人類觀測(cè)到的最遠(yuǎn)星系距離我們已經(jīng)有130多億光年,也就是說(shuō)已經(jīng)可以觀測(cè)到宇宙大爆炸剛開(kāi)始幾億年的嬰兒宇宙了。
雖然如此,這種觀測(cè)只是一點(diǎn)點(diǎn)星光,甚至只是一個(gè)光子,無(wú)法得到更多的數(shù)據(jù)。
事實(shí)上,人類就連太陽(yáng)系1光年距離也看不清楚??茖W(xué)界上世紀(jì)三十年代就已經(jīng)預(yù)測(cè),在太陽(yáng)系遙遠(yuǎn)的邊際,有一個(gè)包裹著太陽(yáng)系的奧爾特云,主要由彗星和塵埃組成,那里有上萬(wàn)億顆大大小小的彗星,是彗星的誕生地和集散地。但至今也依然還是猜測(cè),最大的哈勃望遠(yuǎn)鏡也無(wú)法看到那里的任何一顆彗星。
現(xiàn)在只能看到柯伊伯帶的冥王星和一些小行星,那里距離我們只有60億千米,相當(dāng)萬(wàn)分之六光年,而且只能看到一個(gè)小小的亮點(diǎn),幾個(gè)像素而已。現(xiàn)在人們對(duì)冥王星了解得這么清楚,完全得益于NASA發(fā)射的新視野號(hào)探測(cè)器光顧過(guò)那里,拍攝了許多照片和探測(cè)了許多資料傳回來(lái)。
人類現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千顆太陽(yáng)系外行星,主要是依靠凌星法得到的。所謂凌星法,就是望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)太陽(yáng)以外的恒星時(shí),正好有行星經(jīng)過(guò)恒星視向表面,恒星到人類視野的光被遮擋,根據(jù)遮光度大小變化和周期變化,得到這顆行星的一些數(shù)據(jù)。因此即便距離我們最近的行星比鄰星b,只有4.22光年,我們也無(wú)法知道上面到底有沒(méi)有文明,更無(wú)法知道上面有沒(méi)有生命。
科學(xué)家們現(xiàn)在采用巡天望遠(yuǎn)鏡掃描了數(shù)百萬(wàn)顆恒星,迄今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有高等級(jí)文明存在。因?yàn)樵谶b遠(yuǎn)的距離,只有高等級(jí)文明才能夠改變恒星光度,被我們發(fā)現(xiàn);而像我們?nèi)祟愡@樣的文明,即便有也無(wú)法發(fā)現(xiàn)。
現(xiàn)在尋找高等級(jí)文明的主要方法,是查看恒星的遮光現(xiàn)象,這種遮光與凌星法找到的行星是有區(qū)別的。根據(jù)卡爾達(dá)舍夫宇宙文明分級(jí)理論,和戴森球理論,宇宙文明發(fā)展到較高級(jí)別(二級(jí)文明)時(shí),會(huì)最大限度利用恒星能源,主要方法就是包裹自身依賴的主恒星,從而最大限度獲取恒星能量。因?yàn)椋魏涡行悄芰慷紵o(wú)法滿足這一級(jí)文明的發(fā)展需求。
另一種找尋方法就是聆聽(tīng)。因?yàn)橛钪嬷兴心芰慷紩?huì)發(fā)射出電磁波,而任何文明發(fā)展到一定程度,都必須利用電磁波,宇宙通訊能力是宇宙文明等級(jí)衡量的標(biāo)志。人類建造了大量的射點(diǎn)射線望遠(yuǎn)鏡,不斷搜尋宇宙中發(fā)過(guò)來(lái)各個(gè)波段的電磁波,力求在繁雜的電磁波中,分離出有規(guī)律具有文明跡象的電磁波。
但可惜的是,迄今為止,還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何有價(jià)值的證據(jù),能夠證明地外文明存在。宇宙年齡已經(jīng)有138億歲了,如果在38億歲時(shí)就有高級(jí)文明存在,它們發(fā)出的電磁波早就掠過(guò)地球了,現(xiàn)在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這些,是不是說(shuō)明在百億光年范圍內(nèi),沒(méi)有能夠掌握電磁波發(fā)射能力的文明存在呢?no。
因?yàn)殡姶挪ㄔ诳臻g衰減很快,要具有強(qiáng)大發(fā)射功率,才有可能傳遞得更遠(yuǎn);而接受端也要具有更大放大接收能力,才能接收到更遠(yuǎn)更微弱的電磁波信號(hào)。人類現(xiàn)在的文明程度還很低,能發(fā)射的電信號(hào)和接受到的電信號(hào)都還很微弱。
宇宙文明存在的密度有多大呢?
上個(gè)世紀(jì),科學(xué)界對(duì)于地外文明的爭(zhēng)論就很劇烈,爭(zhēng)論100年了,到現(xiàn)在也沒(méi)有個(gè)結(jié)果。這里面比較有名的理論有4個(gè),前面說(shuō)的卡爾達(dá)舍夫宇宙三級(jí)文明和戴森球理論是其中的兩個(gè),還有兩個(gè)是的德雷克方程和費(fèi)米悖論。
卡爾達(dá)舍夫三級(jí)文明理論,是前蘇聯(lián)科學(xué)家卡爾達(dá)舍夫上世紀(jì)六十年代提出的,他認(rèn)為宇宙文明的等級(jí)可以用文明掌握和利用能量的能力,主要是實(shí)現(xiàn)宇宙通訊的能力來(lái)劃分。一級(jí)文明為行星級(jí),也就是母星文明;二級(jí)文明為恒星級(jí),也就是本級(jí)恒星文明;三級(jí)文明就是星系級(jí)文明。根據(jù)人類現(xiàn)在能夠掌握和使用的能量總量來(lái)看,還只有宇宙文明0.73級(jí)。
戴森球理論就是達(dá)到二級(jí)文明的宇宙智慧體,一定會(huì)采用包裹恒星辦法來(lái)汲取恒星的最大能量,以滿足文明升級(jí)和星際探索殖民的能量需求,人類文明也必將經(jīng)歷這個(gè)階段,然后才能移民更遠(yuǎn)的恒星際空間。
德雷克方程是計(jì)算宇宙中文明數(shù)量的一個(gè)公式,但這個(gè)公式有許多變數(shù)難以確定,尤其是一個(gè)文明的科技文明能夠存續(xù)的時(shí)間難以預(yù)測(cè),因此,關(guān)于銀河系以及宇宙文明數(shù)量一直沒(méi)有定論。有人認(rèn)為銀河系至少有10萬(wàn)個(gè)文明存在,有人說(shuō)可能只有地球一個(gè)文明存在。
但即便一個(gè)星系只有一個(gè)文明,可觀測(cè)宇宙也有上萬(wàn)億乃至10萬(wàn)億個(gè)文明,因此宇宙文明并不稀缺。關(guān)鍵是文明遇到和交流的可能性有多大。
費(fèi)米悖論是關(guān)于宇宙文明的一個(gè)天問(wèn),其最著名的一句話就是:既然宇宙中存在許多地外文明,它們?cè)谀膬耗??悖論的核心?nèi)容就是,如果并非只有地球才具有孕育文明的能力,那么在宇宙誕生幾十億年后文明就應(yīng)該誕生了,即便用人類現(xiàn)在緩慢的飛船速度,經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的行駛,地外文明也應(yīng)該與我們相遇了。但可惜至今渺無(wú)音信,一根外星人毛也沒(méi)見(jiàn)到。
由此得到的結(jié)論有兩個(gè):一個(gè)是地外文明根本不存在;還有一個(gè)是地外文明太稀少,相知相遇的機(jī)會(huì)很渺茫。
那么我們未來(lái)與地外文明相遇的概率有多大呢?
這取決于德雷克方程里一個(gè)最關(guān)鍵的值,文明,尤其是科技文明能夠存續(xù)多久。如果一個(gè)星系有10萬(wàn)個(gè)文明,我們銀河系文明之間的平均距離就有約2000光年,也就是說(shuō),這些文明之間的通訊來(lái)回一次至少需要4000年以上。
但如果是一個(gè)星系只有一個(gè)文明呢?距離我們最近的是一個(gè)不規(guī)則星系大犬座矮星系星系,這個(gè)星系只有10億顆恒星,距離太陽(yáng)約2.5萬(wàn)光年,距離銀心約4.2萬(wàn)光年;次近的是大小麥哲倫矮星系,距離我們分別為16萬(wàn)和20萬(wàn)光年,這兩個(gè)星系的恒星分別約在100萬(wàn)左右。這種小星系存在文明的可能性更小,而距離我們最近的大星系是仙女座星系,距離我們約254萬(wàn)光年。仙女座星系質(zhì)量和恒星數(shù)量約為銀河系的1.5~2倍。
如果一個(gè)星系只有一個(gè)文明存在,那么這些文明相互通訊一次的時(shí)間就需要數(shù)萬(wàn)年乃至數(shù)百萬(wàn)年。
人類現(xiàn)在有記載的歷史還只有幾千年,有無(wú)線電通訊的歷史才100余年,也就是說(shuō)科技文明只有100多年。而人類科技文明還能夠存續(xù)多少年呢?人類文明現(xiàn)在已經(jīng)遇到很大發(fā)展瓶頸和危機(jī),如環(huán)境惡化威脅、極端氣候變化威脅、自我毀滅的核戰(zhàn)爭(zhēng)威脅、病毒疫情威脅、地球地質(zhì)劇變威脅、小行星撞擊威脅、太陽(yáng)劇變威脅等等,還有許多未知宇宙威脅,這些巨大威脅哪怕只有一次人類無(wú)法控制,人類文明就有滅絕的危險(xiǎn)。
文明應(yīng)對(duì)各種滅種威脅的能力是隨著文明等級(jí)升級(jí)而提升的,文明最脆弱的階段是在一級(jí)文明以內(nèi)的時(shí)間段。人類現(xiàn)在的文明還處在0.73級(jí),據(jù)一些科學(xué)家預(yù)測(cè),要達(dá)到一級(jí)文明,人類還要和平發(fā)展200年,達(dá)到二級(jí)文明還需要奮斗5000年。人類有幸能夠度過(guò)危機(jī),達(dá)到一級(jí)文明,甚至二級(jí)文明嗎?
伽馬射線暴是宇宙頂級(jí)殺手,即便到了二級(jí)文明也難以逃脫這個(gè)殺手的掃射。許多科學(xué)家認(rèn)為,伽馬射線暴定期或隨機(jī)的爆發(fā),清除了宇宙90%以上的生命和文明,因此宇宙文明才越來(lái)越稀少。這樣稀少的文明,而且科技文明存續(xù)時(shí)間不確定的情況下,有多大概率能夠相互遇到或者交流呢?
這就是我前面說(shuō)的概率大于零,但可能性極小極小的原因。如果人類文明不會(huì)在未來(lái)較短時(shí)間毀滅的話,如果人類科技文明能夠存續(xù)若干億年乃至百億年的話,那遇到另外文明的可能性就很大了。但這兩種概率似乎都很小,由此很可能直到人類文明毀滅,人類依然是孤獨(dú)的文明。
因此,人類遇到其他文明的可能性幾乎等于零。當(dāng)然如果科學(xué)家在明天就突然宣布發(fā)現(xiàn)地外文明的確切證據(jù)的話,那么這個(gè)概率就從零突然上升到100%。概率就是這樣,因此等于沒(méi)說(shuō)。但分析在那兒,大家自己斟酌吧。
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