'著名科學家費米“恐怖的一句話”而引出的10個宇宙經典問題'

在一個星光璀璨的夜晚，選一個絕佳的位置，舉目望去……面對這樣的美景，想必每個人都會為之動容。

一般人在面對這史詩般美麗而又浩瀚無垠的宇宙時總會震撼不已。就個人而言，我可能會為這種美景崩潰，繼而在接下來的3 0分鐘內為失常。總之吧，每個人都會有所感觸。

物理學家恩里科·費米也感到費解：“外星世界的朋友都在哪兒呢？”

星光熠熠的天空看起來無比巨大，但我們目所能及的，只是我們的近鄰。在一個非常晴朗的夜晚，我們可以看到大約2 5 0 0顆恆星（約為銀河系恆星總數的一億分之一），而且它們中大多數距離地球不到1 0 0 0光年（也就是銀河系直徑的1 %）。在討論恆星和星系這些話題時，時常讓人感到抓狂的一個問題就是，“其他智慧生命都在哪兒？”讓我們用數字來說明一下：

　　銀河系恆星眾多（1 0 0 0億至4 0 0 0億顆），在可觀測宇宙範圍內，也有大約同等數量的星系存在，也就是說，浩瀚的銀河系有多少顆恆星，宇宙中就有多少個星系存在。可觀測宇宙範圍內的恆星數目在1 02 2到1 02 4之間，也就是說，地球上每一粒沙子都對應著1萬顆恆星。

　　科學界對這些恆星中的“類太陽”恆星（和太陽具有相似的體積、溫度和發光度的恆星）所佔的比例未達成一致，一般認為，這個比例為5%至2 0%。即使按照最保守的估值（5 %），且恆星數量也取最小值（1 02 2）來算，“類太陽”恆星的數量也有5×1 02 0顆。

此外，科學界對擁有類地行星（具有允許液態水存在的溫度條件、能夠支持與地球生命類

　　似的生命存在的行星）的“類太陽”恆星的比例爭論不休。有人認為這個比例是5 0 %，《美國科學院院報》近期發表的研究論文給出的數據是2 2%。也就是說，在宇宙所有的恆星中，至少有1%的恆星擁有圍繞其做軌道運轉的類地行星。

　　接下來，我們就只能完全靠猜測了。假設類地行星形成十幾億年後，其中的1%孕育出了生命（如果假設為真，那麼地球上有多少粒沙子，宇宙中就有多少存在生命的行星）。繼續假設一下，如果這些行星中的1%孕育出了與地球文明水平相近的文明，那就意味著，在可觀測宇宙範圍內有1 0×1018個智慧文明。

回到銀河系本身，取銀河系恆星數量最小估值（1 0 0 0億顆）做同樣的計算，我們會發現銀河系大約有1 0億顆類地行星、1 0萬個智慧文明。

　　SETI（搜尋地外文明計劃）是一個負責傾聽外星智慧生命發出的信號的專門組織。如果有關銀河系有1 0萬個或者更多智慧文明的假設是正確的，而且它們中只有一小部分發射過無線電波、激光或者其他試圖與外界聯繫的信號的話，那麼，SETI的衛星陣列會不會接收到這些信號？估計沒有，它們可能一個信號都不曾接收到過。它們到底在哪兒？

這就有些蹊蹺了。跟宇宙年齡比起來，太陽還是相當年輕的，很多比太陽古老的恆星周圍也有類地行星的存在。理論上說，這些行星上應該有比我們更高級的文明形式存在。舉個例子，假如有一顆類地星球X，如今已經8 0億歲高齡，將其與4 5.4億歲的地球相比，結果如下：如果X 星球的發展軌跡跟地球類似，那該星球的文明已發展到如下的程度（以橘色時間跨度為參照，以顯示與綠色區間跨度的巨大差距）：

　　一個領先於我們1 0 0 0年的文明，其科技與知識水平足以令我們震驚，就像中世紀的人驚訝於我們的文明一樣。一個領先於我們1 0 0萬年的文明，其發達的程度是我們完全無法想象的，就像我們的文明與黑猩猩之間的差距一樣。要是X星球的文明早於地球文明3 4億年產生的話……會有多大差距？

一種被稱為“卡爾達肖夫等級”的文明分級方法可以幫助我們根據能量消耗的不同將智慧文明劃分為三個等級：

　　第一等文明能夠控制其所在星球上的所有能量。我們目前還不屬於該類文明，不過也很接近了（根據卡爾·薩根的計算，人類目前處於0.7等的文明時期）。

　　第二等文明可以利用其母恆星的所有能量。我們尚未達到一等文明的大腦還完全想象不到

　　二等文明的人怎麼做到這一點，但我們還是盡了最大努力，想到了一個類似戴森球的東西。

　　第三等文明將前兩種文明都比下去了，可以利用相當於整個銀河系的能量。

　　如果這種發達程度聽起來難以置信，你可以回想一下前面提到的X 星球，以及它們在發展3 4億年後可能達到的文明程度。如果X 星球上的某個文明跟我們類似，並且能夠一直髮展進入第三等文明，那麼很自然就可以想象到，它們現在或許已經擁有了星際穿越的能力，甚至可能在整個星系建立殖民地。

關於星際殖民如何實現這個問題，人們提出了一個假設，即通過發明一種能夠行駛到其他星球的機器，利用5 0 0年左右的時間在這個星球上用原材料進行自我複製，然後在讓兩個複製品重複以上過程。即使不以光速穿行到任何其他地方，也可以在3 7 5萬年的時間裡對整個星系實現殖民。相較於十幾億年的時間跨度來說，這實在是眨眼之間的工夫。

　　繼續猜想，如果有1%的智慧生命存續時間足夠長，並有可能成為進行星系殖民的第三等文明，那麼根據上面的計算，僅在銀河系就有至少1 0 0 0個第三等文明存在。鑑於這類文明的發達程度，它們應該非常醒目。但事實是，我們什麼也看不到，什麼也聽不到，也沒有任何人來訪。

　　那麼，它們到底在哪兒？

　　歡迎來到費米悖論。

對費米悖論，我們無從解答，我們所能給出的最好解答只是“可能的解釋”。如果你去問1 0個科學家，試圖找到正確的答案，他們會給你1 0種不同的解答。這種狀況以前發生過多次，比如，人們討論地球是不是圓的，太陽是不是圍繞地球運轉，閃電的出現是不是因為宙斯。這些聽起來是不是很古老？而對費米悖論，我們的瞭解程度也僅限於此。

　　對費米悖論，人們給出了多種可能性解釋，我們可以將其中討論最多的可能性解釋劃分為兩大類。

　　一類認為，之所以探測不到第二等和第三等文明的信號，是因為根本就不存在這樣的文明。持這一觀點的人指出了一個被稱為“非排他性”的問題，對任何“存在更高等文明，但由於某種原因，它們都沒有與我們進行任何形式的溝通”這類說法，都斷然拒絕。他們會搬出數學，通過運算得知，應該有幾千個（或者幾百萬個）更高等文明存在，而且至少有一個文明會打破沉默，試圖跟地球取得聯繫。即使某種理論認為9 9.9 9%的更高等文明因為這個或那個原因不與地球聯繫，那麼還有剩下的0.0 1%會有所不同，我們應該能感覺到它們的存在。

　　因此，一類解釋認為，絕對不存在超發達文明。就算數學公式算出銀河系有上千個這類文明，那也肯定是有其他東西造成了計算的失誤。這個“東西”被叫作“大過濾器”。

　　大過濾器理論認為，在從準生命向第三等文明發展的過程中，會有一面無形的牆，所有或者幾乎所有生命“企圖”都會在這面牆前望而卻步在。生命發展的漫長過程中，在某個階段存在一些障礙，而這些障礙對生命來說是完全不可能跨越的，這個階段就是大過濾器階段。

　　如果該理論是正確的，那麼一個很大的問題是，大過濾器存在於什麼階段？

當涉及人類命運的時候，這個問題就變得相當重要了。根據大過濾器存在階段的不同，我們面臨三種可能的現實：我們是稀有動物，我們是第一批智慧生命，或者我們被欺騙了。

　　1. 我們是稀有動物（我們已經通過了大過濾器）

　　我們希望自己已經把大過濾器拋在了身後——我們成功地越過了它，這將意味著能夠達到我們這個智慧水平的生物極其稀少。下圖表示，只有兩類物種成功通過了大過濾器，人類是其中之一。

　　這個設想能解釋為什麼不存在第三等文明，但是，既然我們已走了這麼遠，也可能意味著我們是穿過大過濾器的稀有物種之一。這意味著我們還有希望。表面看來，這似乎跟5 0 0年前人們認為地球是宇宙中心一樣自負——認為人類是與眾不同的。然而，被科學家稱為“觀察選擇效應”的學說認為，任何思考自身的人都固有一種偏見，認為自己是智慧生命中“成功故事”的主人公——無論其本身確實獨特還是平凡無奇，他們總是認為自己與眾不同。這讓我們不得不承認，我們可能是與眾不同的，至少有這個可能性。

　　如果我們確實與眾不同，那麼，我們到底從什麼時候開始變得與眾不同？也就是說，在進化過程中，哪一步是我們跨過了而其他所有物種都被卡住的？

　　可能性一：大過濾器存在於生命誕生初期，因此生命能夠誕生簡直就是奇蹟。這之所以是可能性之一，是因為從地球誕生到出現生命用了十幾億年的時間，也因為我們曾在實驗室想盡辦法對生命誕生過程進行復制卻都以失敗告終。如果這的確就是傳說中的大過濾器，也就意味著，地球之外不僅沒有智慧生命，甚至根本就沒有任何生命形式存在。

　　可能性二：大過濾器可能是生命從簡單的原核細胞向複雜的真核細胞進化的中間階段。原核生物在出現後，用了2 0億年的時間才進化成複雜的真核生物。如果大過濾器存在於這2 0億年中，也就意味著那時候的宇宙除了單核生物，別無其他。 還有其他多種可能性，有人甚至認為，我們成功邁向智慧生命的最近一次跨越就是大過濾器時期。一開始，從半智慧生物（黑猩猩）到智慧生物（人類）的跨越似乎並非多麼神奇，史蒂芬·平克將這個階段稱為“直立行走”進化，“因為進化並不是奔著一個目標去的，它就那樣自然而然發生了，生物在特定生態環境下最大限度地進行適應性變化。而迄今地球上只產生了唯的科技智慧生物這一事實，暗示了自然選擇的成果是非常稀少的，因此絕不可能有生物進化樹的某個特定發展階段”。

　　有很多進化階段稱不上大過濾器。任何有可能成為大過濾器的階段都必須是一個幾十億中選一的過程，在這個過程中，需要一個或者多個極其反常的事件才能成就一個瘋狂的例外。也正 因如此，從單細胞生物向多細胞生物進化的過程就算不上是大過濾器，因為，僅僅在地球上，這個過程就曾獨立地發生了4 6次之多。

為此，如果我們在火星上發現真核細胞生物化石，那麼“單細胞—多細胞”發展過程也不可能是大過濾器。因為，如果地球和火星上都發生了這樣的變化，那麼就不能被稱之為十億中挑一的極端個案了。如果人類確實是宇宙中的罕見物種，那麼這很可能得益於某個僥倖的生物學事件，或者也有可能因為所謂的“地球殊異假說”。這個假說認為，雖然宇宙中可能有很多類地行星，但是地球的特殊環境——不管是從太陽系的獨特性，地球與月球的關係（這麼大顆衛星對於地球這個小行星來說確實非同尋常，而且對地球的獨特氣候和海洋環境具有重要影響），還是地球本身的獨特性來說——都非常適宜生命的產生。

2. 我們是第一批智慧生命持這類解釋觀點的人認為，如果大過濾器沒有被我們拋在身後，至少宇宙的大環境已經具備併到達了宇宙大爆炸以來智慧生命大發展的關鍵時間點。若果真如此，我們與其他物種或許正在通外超級智慧的路上，成為超級智慧生物是遲早的事。我們只是在恰當的時間恰當的地點偶然地成為第一批超級智慧文明。

　　多種現象可以促使這種可能變成現實，比如伽馬射線大爆炸，我們曾在遙遠星系中觀測到過這種無比巨大的爆炸現象。地球形成的頭幾億年裡，小行星和火山持續肆虐，等它們都消停了之後，生命才有可能出現。在宇宙誕生初期的很長時間裡，充滿了各種災難性的重大事件，比如伽馬射線大爆炸，周圍一切被焚燒殆盡，任何生命都無法跨越這個特殊階段向前發展。現在，人類可能處於天體生物學的過渡階段，也是自生命出現以來，第一次時間較長的、不被打擾的進化階段。

3. 我們被欺騙了（我們還沒通過大過濾器）持這類觀點的人認為，如果人類既不罕見，也不是第一批智慧生命，那麼大過濾器肯定在我們前面。這表明，我們只是生命進化的必然產物，但是在大多數情況下，某種東西阻止了生命繼續進化到更高的智慧水平——人類似乎也未免於例外。

　　一種可能是，大過濾器是一種遵循自然規律發生的重大自然事件，例如前文提到過的伽馬射線大爆炸，除非——很不幸地——它們還沒有發生，等它發生時，地球上所有的生命都會因這些大爆炸而瞬間消失，這只是遲早的事。還有一種可能性就是，當科技達到一定水平時，所有的智慧生命都會因此而自取滅亡。

　　所以，牛津大學的哲學教授尼克·博斯特羅姆說：“沒有消息就是好消息。”如果能在火星上發現簡單生命，那將是了不起的好消息，因為這說明我們已經將多個大過濾器甩在了身後。“但如果我們在火星上發現複雜生物化石，”博斯特羅姆說，“這將是有史以來最糟糕的報紙頭條。”因為這意味著大過濾器毫無疑問還在我們前頭，將終結人類。在談到費米悖論時，博斯特羅姆認為，“夜空的沉默就是金”。

　　另一類則認為，這些文明確實存在，我們之所以沒看到或聽到任何信號，是有合理理由的。

　　該類解釋摒棄了我們是稀有的、特殊的或進化最早的論調，相反，持這一觀點的人信奉中庸原則。這一原則的出發點就是，銀河系、太陽系、地球以及我們達到的智力水平並無特殊之處，除非有證據證明並非如此。而且，他們也認為，沒有更高等文明存在的證據並不意味著它們不存在——因為我們對信號的搜索範圍僅在地球周圍1 0 0光年左右（銀河系的0.01 %），所以有多種可能的解釋能說明我們為什麼沒收到任何信號。

　　以下就是1 0個可能的解釋。

可能性1：超級智慧生命可能早就造訪過地球，只不過是在人類誕生之前。智人的歷史僅有5 0 0 0 0年左右。這個歷史著實不長，有記錄的歷史則更短，只有5 5 0 0年——以狩獵為生的原始部落或許目睹過外星人，只不過他們沒法告知後人。

　　可能性2：銀河系已經被殖民，而地球只不過居住於銀河系的某個與世隔絕的偏僻角落。這好像美洲已經成了歐洲人的殖民地，而生活在加拿大北部的因紐特小部落的人很久之後才知道。

　　更高等生命的星際住所應該有對應的城市化居住點，附近特定區域的所有恆星系都已被殖民，並彼此保持聯繫。對其中的任何人來說，漫無目的地一陣亂闖後碰見地球這件事，很不切實際。

　　可能性3：對更高級的物種來說，物理殖民只是一個很落後的殖民理念。還記得前文提到的第二等文明嗎？它們可以利用整個母恆星的能量，為自己創造出最適宜的居住環境。它們或許已掌握無比先進的手段來減少對資源的依賴，並且對走出幸福的烏托邦去開拓寒冷、空曠的宇宙不毛之地沒有絲毫興趣。

一個更加高級的文明，甚至可能視整個物理世界為蠻荒之地，它們或許早就征服了自己的生理弱點，將大腦上傳到一個虛擬的現實世界，那是生命永恆的天堂樂園。生活於物理世界，面對生理弱點、死亡、慾望和需求，對它們來說很可能是一種原始的生存方式，就像我們看待深海中的原始生物一樣。一想到有一種不用面臨死亡的生命形式，我就有一種由衷的嫉妒和不安。

　　可能性4：存在可怕的殺手文明，非常聰明的智慧生命認為最好還是不要發射任何信號，以免暴露自己的位置。有一種不太討人喜歡的想法，或許能解釋為什麼SETI 搜索不到任何信號。同時，也意味著人類或許太傻太天真了，向外太空發射廣播信號是一個鋌而走險且愚蠢至極的舉動。目前，關於我們是否應該加入METI（向外星智慧發送信息計劃——SETI 的翻版）向外太空發射信號存在一些爭論，大多數人認為最好還是不要這樣做。斯蒂芬·霍金警告說：“外星人一旦來訪，其結果很可能跟哥倫布登陸美洲一樣，對原住民沒有一點好處。”卡爾· 薩根（他一直深信有能力進行星際穿越的高等文明一定是友好的，而不會是不友好的）認為METI 計劃是“非常不明智而且幼稚的”。他建議道：“對陌生而充滿不確定性的宇宙來說，人類這個最年幼的孩子需要做的，是耐心地瞭解宇宙，仔細地分辨信息，而不是莽撞地吆喝著，一頭扎進我們並不瞭解的叢林。”這種說法真夠嚇人的。

可能性5：宇宙中只有一種高等智慧生命比任何其他物種都要高等——“超級殺手” 文明（就像人類在地球上的地位一樣），一旦它們發現某種智慧文明進化到一定程度，就會把它消滅掉，從而確保自己的地位。這也夠卑鄙的。大多數新崛起的文明可能由於各種原因自己走向毀滅，但如果它們越過了某個點，“超級殺手”就要採取行動了。因為對“超級殺手”來說，新文明開始發展壯大時，就像病毒一樣令人討厭。這個理論認為，不管哪種文明成為星系中的老大，其他文明就都沒有機會了。這也就是為什麼我們探測不到地外智慧文明的活動跡象，因為超級文明的數目始終就一個。

　　可能性6：宇宙中其實有很多活動信號存在，但是人類的技術太落後了，根本就監聽不到。就像你走進一座現代化的辦公大樓，打開無線電對講機，你沒有聽到任何活動的信號（你當然聽不到，因為大家都在發短信，只有你用對講機），然後就斷定這是座空樓一樣。再或者，就像卡爾·薩根說的一樣，有可能是我們的智力發展超前或滯後於另一種智慧文明，比如，地外智慧生命要花1 2年時間才能說一句“你好”，而這句問候傳到我們這裡時，有可能只是句白色噪音。

　　可能性7：我們收到了來自其他智慧生命的聯絡信息，但被隱瞞了。這個有點扯淡，但是因為這樣想的人還真不少，我也只能列出來了。

　　可能性8：更高等文明已經發現了我們，並正在監視我們（“動物園假說”）。超級智慧文明所在的星系管理非常嚴格，地球被當作一個龐大的自然保護公園的一部分，裡面有很多跟地球一樣的行星，執行嚴格的公園規則，即“只許看不許摸”。我們無法察覺到它們的存在，對一個比我們聰明N 倍的物種來說，想要隱匿自己的行蹤簡直是小菜一碟。或者，有一條類似於《星際迷航》裡的最高指令一樣的原則，禁止超級智慧物種與較低級物種——比如人類——進行公開接觸，也不能以任何方式暴露自己，除非較低級物種已經達到某種智力水平。

可能性9：更高等文明就在我們身邊，但是我們太落後了，根本覺察不到它們的存在。物理學家加來道雄對此做了如下總結：

　　假設有一個蟻穴緊挨著一條1 0車道的高速公路，這些螞蟻能理解什麼是1 0車道的高速公路嗎？能理解在它們旁邊修建這條高速公路的物種的技術和意圖嗎？

　　因此，問題不在於我們無法通過現在的技術接收到來自X 星球的信號，而在於我們根本就不瞭解X 星球上住著什麼物種，也不瞭解它們想幹什麼。即使它們想點撥一下我們，我們也全然參不透，就像我們無法教螞蟻使用互聯網一樣。順著這條思路，或許就能找到“如果真的存在第三等文明，它們為什麼不跟我們聯繫”這個問題的答案了。為了回答這個問題，讓我們先問問自己，當皮薩羅進入祕魯的時候，他有沒有在蟻穴前蹲下，嘗試與螞蟻交流？他有沒有很慷慨地幫助螞蟻建造蟻穴？他會不會很壞，放慢任務的進程只為了搗毀蟻穴？還是他根本就不關心這個蟻穴是否完整和永遠存在？對第三等文明來說，我們現在的處境就相當於這個蟻穴。

　　可能性1 0：我們對現實的理解完全是錯誤的。有很多種方式可以讓我們擺脫這些惱人的問題。宇宙可能看起來是一回事，實際上完全是另一回事，就像一幅全息圖。或許，我們自己就是外星人，被流放到地球上進行某種實驗或者當作其他物種的肥料。甚至也有這種可能，我們是另外一個世界某個研究人員的電腦模擬程序的一部分，在這個程序裡面，沒有其他智慧生命形式，就我們自己。

　　如果繼續對外星智慧進行很可能是徒勞無功的尋找，很難說我們最終會得到什麼樣的答案。坦白地講，不管人類是宇宙中唯一的智慧生物，還是有其他智慧生物存在，這個想法都讓人有點毛骨悚然。這就是一個超現實主義的故事，無論真相到底如何，結果都會讓人無比震撼。除去其令人震驚的科幻成分，費米悖論留給我的，還有深深的恥辱感。不僅僅是“哦，是的，我是微不足道的，我的存在僅有3秒，宇宙隨時都可能重新洗牌”這類羞辱，還有更尖銳、更個人化的羞辱。這種羞辱是，我們花了大量時間來傾聽目前最先進的科學理論，一次又一次地對自己進行頭腦風暴，然後有人提醒我們——未來的人們看待我們就像我們看待那些認為星星是天堂屋頂透出的光亮的古人一樣，它們會認為我們“對世界一無所知”。想想之前討論過的第二等、第三等文明，這會讓我們覺得顏面掃地。在地球上，我們人類就是這個小小城堡裡的國王，驕傲地統治著與我們共同生活在這個星球上的眾多低等生物。在這裡，沒有誰能和我們競爭，也沒有誰能審判我們，我們也很少會想到，對其他物種來說，人類竟然是一種非常低級的物種。在花了大量時間瞭解第二等和第三等文明後，我們的力量和驕傲似乎就有點自欺欺人了。

　　也就是說，正常的觀點是，人類只不過是蒼茫而荒涼的宇宙中一塊小小岩石上孤獨的孤兒，我們或許並不像想象的那樣聰明，而且很多我們曾堅信不疑的看法或許完全是錯誤的。這聽起來是不是很有趣？ 它打開了一條門縫，可能，也僅僅是可能，門後的故事比我們想象的要精彩得多。