外星人悖论

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[摘要]为什么人类发现不了外星人？是因为他们存在的可能性太小，还是他们发展得太慢，抑或是他们故意隐藏了自己？也许，他们早已悄悄地在我们身边了哦！且让我们科学严肃地开开脑洞吧！

关键词：外星人 费米悖论 德雷克公式 人择原理 地球殊异假说 动物园假说 技术奇异点

在影片《安德的游戏》中，来自未来的人类面临着因类似昆虫、被称为虫族的外星生物的攻击。在两次大规模的战役后，人类决定对虫族进行孤注一掷的总攻，以绝后患。为了指挥这个战役，人类在地球上寻找具有军事天才的少年，而年仅12岁的神童安德·维京被认为是人类最后的希望。经过层层选拔和严酷的训练，安德终于用自己的非凡智慧和指挥才能战胜了虫族，保卫了人类的安全。

在影片中，“虫族”（Formics）的设定是颇为有趣的：

他们是一群和人类有着颇多相似之处的有机生物体，有着和人类类似的遗传物质，对水资源有着渴求（这也是战争的重要原因）。他们的外形虽然十分像昆虫，但是外骨骼已经严重退化，进化出了内骨骼，类似于脊椎动物；

而另一方面，虫族在习性上又和我们所熟知的蚂蚁有不少的相似之处：他们居住在洞穴中，并且同样有着类似于“蚁后”的母后，比起蚁后，虫族的母后有着更为强大的功能——本族所有的个体都受到她的控制，脱离了她，其他个体就如同植物人一般，无法移动。

这些对“虫族”的设定看起来似乎有着一定的合理性——他们既和人类有着不小的区别（外形、习性），又和我们有着相当多的相似之处，有着和人类类似的感情——这大概是我们最喜闻乐见的“外星人”的样子。不过，《安德的游戏》毕竟是科幻，再合理的科幻，在科学的死理性派面前，也许都不堪一击呢。

那么问题来了，从科学的角度来说，真实的外星人应该是什么样子的呢？

这其实是一个难以回答的问题。尽管关于外星人的传说不绝于耳，但是到今天，所有的关于外星人的故事都没有得到权威机构的承认。因此，对于外星人，我们，或者至少我们普通百姓，还一无所知。

既然没有外星人被广泛承认的例子，那么有一个问题是必须要问的，那就是——

外星人存在吗？

说起外星人存在的可能性，有一个著名的词条是绝对绕不开的，那就是费米悖论（Fermi paradox）。

费米悖论的出现源于1950年的一次非正式讨论。那时，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人的问题时，突然冒出一句：“Where are they？”（他们都在哪儿呢？）

这一句看似不经意的话，却有着深刻的内涵。

为什么这样说呢？因为，无论从时间还是空间的角度来说，宇宙都大得可怕，以至于我们发现不了外星人还真是一件有些奇怪的事儿。

作为公认的20世纪最为卓越的物理学家之一，费米在关于外星人的问题上提出了一个悖论，它的内涵可以这样描述：宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在，但是，这个假设又得不到充分的证据支持。

我们可以从两个方面来理解这句话。

一方面，银河系大约有2500亿（2.5×10¹¹）颗恒星，可观测宇宙内则有700垓（7×10²²）颗。如此大的数量基数，使得即使智慧生命只是以极小的概率出现，在宇宙这个尺度下，也应当有很多能诞生智慧生命的星球。

另一方面，一个合理的假设是，智慧生命需要不断地发展和扩张，高等文明的扩张或许是极其迅速的，由于扩张的需要，他们必须不断地寻找新的资源，这使得他们有相当大的概率涉足其他星系。考虑到宇宙已经诞生了100多亿年，而人类却只有几百万年的历史，那么，即使在银河系中，有一个智慧文明只比人类早诞生了几百万年，按照人类现有宇宙飞船的速度，他们大概也已经走过了大半个银河系，也极有可能来到过地球，可是，我们却并没有发现任何外星人到来过的足迹。这太奇怪了。

简单地讲，费米悖论可以被概括为两个问题，一个是“概率”的问题，一个是“交流”的问题，要破解费米悖论，必须要破解其中至少一个问题才行。

概率问题

智慧生命，究竟有多大的可能性诞生呢？

迄今为止，已经有不少科学家探讨过这个问题，其中最著名的一个观点便是德雷克公式（Drake equation）。

德雷克公式由法兰克·德雷克在1960年提出，那时费米悖论已经存在了10年。它试图用一种系统的方法去估计外星生物的存在概率。

德雷克公式的表述如下：

N=R^*·Fp·Ne·FI·Fi·Fc·"

其中，

N代表银河系内可能与我们通讯的文明数量；

R^*代表银河系内恒星形成的速率；

Fp代表恒星有行星的可能性；

Ne代表位于合适生态范围内的行星的平均数；

FI代表以上行星发展出生命的可能性；

Fi代表演化出高智生物的可能性；

Fc代表该高智生命能够进行通讯的可能性；

L代表该高智文明的预期寿命。

为什么公式只讨论了银河系而没讨论整个宇宙呢？这是因为，在宇宙间类似于银河系的星系，其平均距离超过200万光年，如果没有虫洞或空间跳跃技术的支持，穿越星系的概率微乎其微。

通过这个公式，我们可以对智慧生物与我们相遇的概率进行估计。

那么，N等于多少呢？

对于R^*，我们是容易估算的：宇宙诞生了大约137亿年前，而银河系的恒星数大约2500亿颗，通过一定的模型，这个值并不难估算；

对于Fp，我们有相当多的观测数据：在银河系中，有超过50%的星系是双星或多星系统，这些星系有较大的难度形成行星。不过，在剩下的单恒星的星系中，我们目前观测到的300多颗主序星都是有行星的。所以Fp的值大约是在0.1～0.5的范围内。

对于Ne，我们也有了一些想法。以太阳系为例，地球和太阳之间的距离为1天文单位。有研究表明，类似太阳系的行星系，“持续可居住带”的宽度大约是0.4天文单位，在类似于太阳系的星系中，这个带大约就包含了1颗星球。而类似太阳系的行星系大约占所有带行星星系的20%左右，保守估计的话，Ne大约在0.1～0.2的范围内。

这分析看似一路顺利，但是接下来问题来了：对于FI、Fi、Fc、L这四个参量，我们是完全未知的，因为可以分析的样本只有我们地球一个而已。

正因为这个情况的存在，德雷克公式似乎有了一点点裂痕。

一方面，由于人择原理（Anthropic principle）的影响，我们似乎无法对这些参量进行估计。

在1973年的纪念哥白尼诞辰500周年的“宇宙理论观测数据”会议上，天体物理学家布兰登·卡特提出了“人择原理”。他在论文中写到，“虽然我们所处的位置不一定是‘中心’，但不可避免地，在某种程度上处于特殊的地位。”

“人择原理”的支持者指出，我们之所以活在一个看似如此准确，以至能孕育人类以及其他生物的宇宙之中，是因为如果宇宙未被调控得如此准确，人类便不会存在，更遑论观察宇宙。

另一方面，也有人尝试着量化这些参数。比如，彼得·瓦尔德等人提出了地球殊异假说（Rare Earth hypothesis）。它虽然源于德雷克公式，却与其有着很大的区别，甚至可以说几乎完全相反。

之前所述的德雷克公式是基于“平庸原理”的。平庸原理认为，地球只是位于普通的棒旋星系非异常区域内的一个普通的行星系统中的一颗普通行星，根据公式，N应该是一个不小的数，因此宇宙中有生命的星球应当有不少。但瓦尔德认为，像地球、太阳系以及我们位于银河系的区域这样拥有适宜复杂生命生存的行星、行星系统和星系区域是非常稀少的。

瓦尔德由德雷克公式引申出了地球殊异公式，与德雷克公式所不同的是，它是11个未知参量的乘积（而德雷克公式只有7个），这些概率参数的乘积可能只有10^-12～10^-10，根据这个结果，除地球外，在整个银河系中，存在智慧生命的星球或许只有几颗而已（而不是德雷克公式估计出的几千几万颗），甚至可能没有。

类似地，清华大学外聘教授丁照曾提出“自然演化的一致性”的观点，他认为，自然界中各种因素在亿万年的持续演化中，最终所形成的状态和规模都恰好能满足人类及其文明诞生与发展的需要，任何一丁点的偏离，都可能导致人类及其文明演化的失败。所以，宇宙中出现第二个文明星球的概率是微乎其微的。

总之，关于智慧生命诞生的概率问题，目前尚且众说纷纭，既有乐观的，也有悲观的，还没有一个被普遍认可的定论。

交流问题

先把外星人存在的可能性放在一边，我们假设的确有一定数量的外星文明存在，那为什么我们无法遇到他们呢？这就是费米悖论的另一个问题，即交流问题。

同样地，由于我们可观测到的文明只有地球文明，我们无法十分科学严谨地分析交流问题。不过，现在已经有不少有趣的假说放在我们面前，有些来自于科学著作，也有一些来自于科幻作品。

假说主要分为两类，一类是，外星人暂时无法知道地球文明的存在，另一类是，外星人已经知道地球文明的存在了，但地球人不知道。

下面我们来逐一分析。

外星人暂时无法知道地球文明的存在

（1）其他文明并没有崛起

有一个被广泛支持的观点是，智能的出现可能是进化的意外。

也许外星文明的确有很多，但是能像地球人这样顺利发展的文明却很少：

也许适宜发展生命的星球有很多，但从初等生命到人类这段充满未知数的过程中，各个步骤发生的概率都很小。

或者，也许智慧生物的存在很普遍，但是工业革命和信息革命等发生的概率很小。

这一切，都使得人类几乎走在了智慧生命的最前沿。

（2）智慧生命具有自我毁灭的性质

有一个有意思的假说是，智慧生物的出现并非偶然，但是，当文明发展到一定程度，这种文明却倾向于自我毁灭，而发展的程度尚不能进行长距离的星际航行。可能的灭绝方式包括核战争、生物圈恶化、病毒感染（《生化危机》）、纳米技术灾难、失控的人工智能（《黑客帝国》）等等。

我国科幻小说家王晋康在《与吾同在》中提出了“人类自杀系数”的概念。表达了对科技迅速发展可能带来的恶果的担忧。

（3）星际扩张十分艰难

有一种说法是，虽然从人类的发展史来看，从农耕文明到工业时代，再到信息时代，我们用了不算太长的时间，但是，我们的航天时代才刚刚起步，或许星际航行的难度比我们想象的要大得多，以至于可能亿年的进化都无法让我们穿越恒星级别的星系。

这种假说或许有一定道理，因为，如果没有类似于虫洞的空间存在，星际航行的必需条件是速度极高甚至接近光速的飞船，但这一技术壁垒至少人类目前还毫无办法突破。

外星人已经知道地球文明的存在，但地球人不知道

（1）外星技术现象与自然现象太过相近以至于难以区分

这是一个非常有趣的假设。与这个假设紧密联系的一个假说是“射手与农场主”。

“射手”假说：有一名神枪手，在一个靶子上每隔10厘米打1个洞。设想这个靶子的平面上生活着一种二维智能生物，它们中的科学家在对自己的宇宙进行观察后，发现了一个伟大的定律：“宇宙每隔10厘米，必然会有1个洞。”它们把这个神枪手一时兴起的随意行为，看成了自己宇宙中的铁律。

“农场主假说”则有一层令人不安的恐怖色彩：一个农场里有一群火鸡，农场主每天中午11点来给它们喂食。火鸡中的一名科学家观察这个现象，一直观察了近一年都没有例外，于是它也发现了自己宇宙中的伟大定律：“每天中午11点，就有食物降临。”它在感恩节早晨向火鸡们公布了这个定律，但这天上午11点食物没有降临，农场主进来把它们都捉去烤了。

“射手与农场主”假说所要表达的是，我们所信奉的“物理规律”，有可能只是外星人的随性而为罢了。

（2）外星文明有意隐藏自己，因为一旦暴露则可能会遭受毁灭性攻击

我国科幻小说家刘慈欣在作品《三体Ⅱ：黑暗森林》中指出，智慧文明或许已经遍布宇宙。但由于交流上的壁垒（猜疑链）以及对方文明可能存在的威胁（技术爆炸），使得我们一旦选择主动和其他文明交流，都可能遭受对方的毁灭性打击。因此，各个文明都只能选择将自己藏起来，并“清理”发现的文明。

（3）外星人为了观察人类的自然行为，有意不与人直接接触

与这个假设相关的假说是“动物园假说”。外星人不干涉，而是让人类以自己的方式发展文明及掌握命运。外星人已经发现我们多时，但他们不造访、不入侵，而是像观察动物园里的动物一样观察着我们人类。

支持“动物园假说”的一个科幻作品是《2001太空漫游》，它可能是迄今为止最优秀的科幻电影之一。

（4）外星人与人类的差别太远，无法进行有效沟通

与这个假设相关的理论是“技术奇异点”理论。

技术奇异点是一个根据技术发展史总结出的观点，它认为未来可能会发生一件不可避免的事件——技术发展将会在很短的时间内发生极大乃至于接近于无限的进步。当这个转折点来临的时候，旧的社会模式将一去不复返，新的规则会开始主宰这个世界。而后人类时代的智能和技术我们根本无法理解，就像金鱼无法理解人类的文明一样。

在这个理论下，外星文明也许已经突破了这个奇异点，也能看到地球文明，但是由于技术上的巨大差距，我们完全无法和他们进行有效的沟通。

人类妄图通过电磁波和星际飞船等方式与外星人交流，对于外星人来说，可能是完全没有效果的。

（5）外星人已经和人类有过有效交流，但人类不愿意承认

或许已经有了一些外星人与人类交流的例子，比如UFO，比如麦田圈，但因为各种原因，人类目前还不愿意承认这点。

以上8种假设，基本涵盖了大部分关于“为什么我们没有发现外星人”的解释。也许你觉得这些解释都不好，那，随时欢迎你做出更出色的解释哦！

总之，不管是因为概率的原因，还是交流的原因，我们人类终究还没真正意义上的发现外星人。不过，从某种角度来说，没有发现或许也是一件好事。

又有谁知道，

那未曾谋面的外星人，

会给我们人类带来幸福，

还是灾难。

珍惜当下吧。