解谜费米悖论，我们可能永远也无法找到外星人

　　为什么我们还没有找到外星人？

　　一篇有关费米悖论的论文让你不得不信，我们可能永远也无法找到外星人。

　　图片来源：迪奥·李/Vox.com

　　记得小时候，一个夏天的夜晚，我和妈妈辨认着夜空中闪烁的恒星、流星和行星。

　　突然，我看到一个发光的物体，它的光从亮到暗不断的波动，不像飞机航行灯那样闪着红光，而且移动的速度太慢，也不像是一颗流星。

　　显而易见，那是外星人的飞船。

　　然而我的兴奋没能维持多久，妈妈解释说那是一颗卫星在轨道上运行时反射的太阳光。我带着失望上床睡觉去了：那时电视里正在播《X档案》（译注：《X档案》(The X-Files)是克里斯·卡特等执导，大卫·杜楚尼、吉莲·安德森等主演的一部科幻电视系列剧），每周两集。我很想发现点什么证明X档案里的故事是真的。

　　时至今日，人们依然愿意相信外星生物的存在。好莱坞电影和人们的想象中都可见一斑，甚至科学家也对此抱有希望。大约在20世纪初，无线电技术出现后不久，科学家们就开始寻找外星信号。自20世纪80年代以来，全球各地的天文学家团队一直在正式地搜寻地外文明(SETI)。

　　然而持续的搜寻似乎只证明了宇宙中生命的缺乏。

　　现在，牛津大学的一个研究小组就这个谜题提出了新的观点。6月初，人类未来研究所(FHI)的安德斯·桑德伯格、埃里克·德雷克斯勒和托比·奥德发表了一篇论文，可能会一劳永逸地解迷费米悖论——即我们对外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

　　这篇论文采用了全新的统计方法，重新提出了这样一个问题:“宇宙中只有我们吗?”，并得出了突破性的结论:我们地球人不仅可能是银河系中唯一的智慧生物，而且有大约50%的可能性我们在整个可观测宇宙中也是唯一的。

　　这个发现有助于思考外星生物存在的可能性，而对于我们重新认识地球上生命在不久的将来可能面临的灭绝风险，它们可能更为重要。

　　他们都在哪儿？

　　1950年的一天，在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作的物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）在和同事共进午餐的时候，提出了他的经典问题：“（那些外星人）他们都在哪儿呢？”

　　他一直在思考一个问题，即为何地球之外存在其他生命的证据少得惊人。在一个已经存在了大约140亿年、孕育了超过10万亿个恒星的宇宙中，费米推断一定存在着其他的智慧文明。那么他们在哪里?

　　对于这个问题我们仍然没有答案，而随着时间的推移费米悖论只会得到更多的支持。自20世纪50年代以来，人类已经登上了月球，向太阳系外发射了探测器，甚至还为了好玩把一辆电动跑车送上了绕太阳运行的轨道。如果我们能在不到100万年的时间里，从简陋的木制工具发展到如此高超的工程技术，那么在这个已经存在了138亿年的宇宙中，其他文明应该有很大的机会发展到类似的水平，甚至远远超过这个水平?

　　他们文明扩张时肯定会有一些残留的无线电信号或视觉线索被我们观测到。

　　这篇论文是如何另辟蹊径地解决费米悖论的呢？

　　宇宙如此浩瀚，准确估计小绿人（外星人）存在的可能性并不容易。

　　1961年，天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)提出了一个公式，将7个“参数”相乘估算出N，即在某一特定时刻，我们银河系里可发现的文明数量:

　　图片来源：徐明

　　对于科学地计算外星生命可能性来说，德雷克方程只是一个粗糙的工具。然而，在没有其他更好方法的情况下，它仍然是天文学家计算外星智慧生命可能性的唯一方法。这个公式很难得出确定的结果，因为虽然其中一些参数，如R*——即每年形成新恒星的数量——是相对比较清楚的，但其他参数的选值仍然存在巨大的不确定性。

　　以L这个参数为例，它代表一个可探测文明的平均寿命。回顾一下过去地球文明的平均长度，我们得出一个很低的假设值也不算过分。而且如果参考罗马人、印加人或埃及人的历史，那么对这个参数的取值似乎最多就几百年。但从另一方面来讲，如果有一个文明能发达到可以进行星际旅行的程度，你会认为它的寿命起码要持续数十亿年。

　　如此巨大的不确定性，使得德雷克方程的结果最终取决于使用它的人是乐观还是悲观。这也是为什么前人的论文中得出的N值从10到数十亿不等。

　　正如SETI创始人之一的天文学家吉尔塔特在2000年接受《国家地理》杂志采访时毫不留情地指出:“德雷克方程妙在用我们无法确知的东西进行运算。”

　　为了克服这种不确定性，人们尝试为每个参数选取不同的估计值，这些估值有的保守，有的乐观，还有些介于两者之间，然后取它们的平均值。

　　然而FHI的研究人员在他们题为“解迷费米悖论”的论文中对这一方法提出质疑。他们在该文里论证了用这种方法为参数赋值是如何得出过高的N值，从而误以为悖论是正确的。

　　这是因为简单粗暴地选择一些估算点并将它们塞进德雷克方程中，并不能很好地权衡我们对每个参数不同的见解。举个例子，假设有三个科学家对L的估值有不同的看法:

　　图解： A科学家认为：“L介于1到10之间”

　　B科学家认为：“L介于10到100之间”

　　C科学家认为：“L介于100到1000之间”

　　如果你对从1到1000的所有可能的整数值取一个基本的线性平均值，意味着C科学家的意见对结果的影响就会是A科学家的90倍，因为在他的取值范围里，可能的整数值个数是A科学家的90倍。如果你用对数尺度（译注：一个非线性的测量尺度，以数量级为基础，每个刻度之间的商为一定值，用在数量有较大范围的差异时。），让每个科学家的意见范围对应一个数量级，那么这三种观点将会得到更平等的对待。

　　因此，研究人员将所有估计值转换为对数尺度，并进行了数百万次模拟，以获得统计意义上更可靠的N值。然后，他们用贝叶斯法对这些结果进行了分析，也就是从数学上把我们还没有发现外星智慧生物这个信息包含到计算中来(因为没有外星人存在的证据本身就是证据!)。

　　经过这两个阶段的计算分析他们得出了惊人的结果：根据目前已掌握的天体生物学知识，我们有53%到99.6%的可能是银河系唯一的文明，有39%到85%的可能是可观测宇宙中唯一的文明。

　　这意味着生命就是如此不可思议地稀有。即使存在其他的智慧生物，它们可能远在我们的宇宙视界之外，因此我们永远看不见它们。

　　但生命不应该如此稀有，不是吗?

　　需要澄清的是，论文的作者似乎并没有明确地断言外星人是否存在; 只不过以我们目前掌握的有关这七个参数的信息来看，我们很可能是宇宙中的唯一。随着我们掌握更多的信息，这些新的信息会相应地改变外星人存在的可能性。例如，如果我们观测到彗星或其他行星上有另一个从非生命物质中产生初等生命的过程，那么fl参数的不确定性将大大缩小。

　　尽管没有明确的结论，他们的研究成果还是毫无悬念地引起了轰动，尤其是SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克还为此发表了推文：

　　正因如此，我们才必须成为太空文明并把我们的生命延伸到其他的行星上去，以此来保存人类智慧的火种。

　　— 埃隆·马斯克 (@elonmusk) , 2018年6月25日

　　许多人认为这篇论文是“人类中心论”和“思想狭隘”的结果，在他们看来，只要认为我们地球人在某种程度上是特殊的，都只不过是出于人类的傲慢。

　　这在一定程度上是可以理解的，因为智慧生命在宇宙中极其稀有这个想法完全违背了直觉。既然我们人类是真实存在的，其他一些智慧生命如海豚、章鱼等也是真实存在的，同理，在地球上能存在的生命一定也能存在于地球以外的地方。

　　可单凭这一点并不能证明智慧文明无处不在。无论真正的可能性高达二分之一，还是微乎其微的1036分之一，仅仅是能够清醒地意识到这个问题并反问我们自己，就已经代表着生命已经成功起源了。

　　这一现象被称为观察者选择效应——因为观察者在观察一个事件的可能性时本身就会影响他对该事件的判断，从而产生观测的偏差。由于我们只有一个数据点(我们自己)，我们没有可靠的方法来预测智慧生命存在的真正可能性。我们能自信地得出的唯一结论是，它（外星智慧）是可能存在的。

　　假如我们真的是宇宙唯一，这是好消息还是坏消息?

　　我们可能孤独地存在于宇宙之中，无论你是否同意这个说法，你都要面对由此产生的严肃的科学问题和哲学问题。对此我们应该觉得无比庆幸？还是应该大失所望? 如果人类是宇宙中唯一有意识有思想的实体，这对于我们又意味着什么?

　　最后一个问题极为重要。不仅仅因为我们正在以破坏生态平衡的高速消耗着自然资源，更是因为在人类历史上，我们的科技第一次达到了如此的高度，整个人类能否有未来完全取决于我们自己。我们花几年时间制造出来的核武器足以杀死地球上每一个人很多次，我们还把这些武器置于各国领导人任性的控制之下，威胁一触即发。在每一个十年间我们都发展出新的技术，这些技术在带来巨大好处的同时也带来了巨大的破坏。

　　新年钟声敲响的时侯，《原子科学家公报》(Bulletin of Atomic Scientists)将“末日之钟”(Doomsday Clock)调到了最接近午夜的时刻。与此同时，众多生存风险专家的估计表明，到本世纪末，人类完全灭绝的可能性在5%到19%之间——因为赌注是人类的生死存亡，这个概率实在太大了，完全无法接受。

　　这场黑暗赌博影响的不仅仅是今天活着的70亿人，还有未来数百亿亿人能否有生存的机会。很明显，如果考虑到对未来负责的话，我们迫切需要共同行动起来。

　　正如卡尔·萨根(Carl Sagan)在1990年发表的《暗淡蓝点》(Pale Blue Dot)演讲中所说的那句名言:“在这广阔无垠的空间，不会有救星从天而降来拯救我们脱离自己设下的困境。地球是目前已知的唯一一个孕育生命的世界。......地球是我们的立足之地。”

　　他说的没错，尤其是鉴于这篇论文的结论。假如人类真的是宇宙中唯一可能存在的文明，那么我们就真正肩负着宇宙尺度的责任了。

　　BY: Liv Boeree

　　FY: Renee

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