本文刊載於《三聯生活週刊》2019年第15期，原文標題《地外文明在哪裡？》
本文刊載於《三聯生活週刊》2019年第15期，原文標題《地外文明在哪裡？》
意大利物理學家恩裡克·費米
人類理解了物質與時空相互作用的法則，終於能夠睜開雙眼打量宇宙，已經有了一個世紀的時間。在這一個世紀裡，人類從驚奇到探測、尋找，越來越被一個問題所困擾：為什麼人類看上去是宇宙中獨一無二的文明？到底有沒有地球之外的文明存在？如果有，他們又在哪裡，為什麼似乎從來都沒有到訪過地球？
意大利物理學家恩裡克·費米（Enrico Fermi）在1950年第一次提出了這個問題，因此它又被稱為“費米悖論”（Fermi Paradox）。幾十年來，關於宇宙中是否存在其他文明，科學家們提出了各種各樣的模型和猜想。有人認為，宇宙中產生生命的條件遠比人們想象得嚴苛，而環境與地球類似、能夠孕育生命形式出現的行星少之又少，因此人類文明很有可能就是宇宙中獨一無二的文明。有人認為，生命和文明的產生是一個大概率事件，地外文明遲早會出現，但是因為在宇宙中旅行花費的時間太長，人類必須要有足夠的耐心。也有人認為，其他形式的文明有可能在很早之前到訪過地球，但宇宙中的文明形式都具有自毀傾向，無法維持很長的時間，因此即使曾經存在有地外文明，他們大多也都已經毀滅了。
儘管已經發現了數千顆太陽系外的行星，但由於人類目前的觀測能力有限，無法確定這些動輒數十光年之外的行星的自然環境，更無法確定是否有外星文明存在。此時討論外星文明的蹤跡，難免有一種談玄論道的空洞感。不過，最近美國羅切斯特大學的研究員喬納森·卡羅爾-奈勒貝克（Jonathan Carroll-Nellenback）與合作者們在網上發表了論文的預印本《費米悖論與極光效應：外星文明的定居，擴張與穩定態》（The Fermi Paradox and the Aurora Effect：Exo-civilization Settlement，Expansion and Steady States），從一個全新的角度探討了費米悖論。
卡羅爾-奈勒貝克與合作者們也建立了一個電腦模型對銀河系內文明的產生和傳播進行模擬。與之前諸多電腦模型最大的不同之處在於，這個新模型把恆星在星系之內的移動因素也考慮在內。此前，人們認為恆星的位置相對穩定，可以把它們看作是靜止的物體，但卡羅爾-奈勒貝克與合作者們認為，從更大的時間尺度來考慮，恆星在星系內的移動因素非常重要。文明想要向外擴散，恆星自身的移動甚至要比宇宙飛船起到的作用更重要。
把恆星的運動也考慮在內之後，電腦模擬顯示，一種文明可以在幾百萬年，甚至最短在65萬年之內就可以充斥整個星系。那麼排除掉各種沒有根據的猜測，人類可以確定的一個基本事實是：沒有外星文明到訪地球。基於這個新模型的結論，或許目前可以對費米悖論做出的解答就是，銀河系內可能不存在其他形式的文明。
實際上，這篇論文的作者們並未對費米悖論給出明確的答案。他們認為，儘管文明可能在相對較短的時間內在星際間傳播和擴散，但是文明可持續的時間可能都非常短暫，加之難以找到合適的居住地，因此無法有效地向外傳播。這幾個研究者在電腦模型中設置不同的參數來模擬文明在星系中的擴散方式。他們發現，儘管根據恆星密度、文明的起源條件、飛行器的速度等等不同參數的數值不同，得出的結果總體來說呈兩極分化：銀河系中要麼空空如也，要麼文明遍佈。
實際上，僅憑電腦模擬，人類很難對於費米悖論做出確切的解答，但這篇論文確實給人們思考文明在星系中的傳播方式提供了一個新的思路。而探索地外文明的信號，驗證其是否存在，最終還是要依賴技術的進步。
（本文寫作參考了《Quanta Magazine》的報道）
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