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中部 講理 四 剖析費米悖論

中部 講理

四 剖析費米悖論

我們不妨一項項地來分析一下,也請讀者跟我來一起思考。
我先從技術的角度談談我的看法。如果我們把人類能掌握的交通工具的速度和所經歷的時間粗略地列一下,你會看到:
C假定:
推翻A、B兩個假定不太容易,再來看看如果否定C假定呢。否定這個假定的核心思想是文明與文明之間廣袤的星際空間太大了,任何文明再怎麼努力都無法克服這巨大的距離,這個理由是具有相當的說服力的。即便銀河系中比地球文明更發達的外星文明的數量在百萬這個數量級,那麼如果他們是平均分佈在銀河系中,我們也可以算出文明與文明之間的平均距離是數百光年。這個距離對我們目前的人類來說,顯然是絕對無法逾越的距離,以人類現有的技術水平,至少要數百萬年才能到達最近的鄰近文明。除了技術上的障礙,還有社會學上的障礙:一個文明願意付出幾代人的代價去飛向一個未知的世界嗎?即便是掌握了冬眠的技術,可以在整個飛行過程中保持冬眠來對抗漫漫長路,然而,這畢竟意味著這代探索者在出發以後就徹底與母星告別了,與他們的親人告別了。在經歷了數百萬年的航行到達目的地后,他們的母星文明是否還存在也成了未知數,真的有文明願意做出這樣的探索嗎?
下面我們把矛頭指向B假定,如果B假定不成立,那麼也就意味著這麼兩種可能性:一,人類文明就是銀河系中文明程度最高的文明了。二,出於某種原因,所有的智慧文明在發展到可以進行星際旅行之前就一定會滅亡。
否定B假定
人類文明在宇宙中只是個平庸的文明,並且我們不是第一個在銀河系中出現的文明,在人類文明誕生以前的100多億年中銀河系就誕生了智慧文明。人類文明也不是唯一的一個試圖與外星文明建立聯繫的文明,更不是唯一的把目光投向宇宙,發展太空技術的文明。
或許,人類文明真的離死期不遠了,不光是人類文明,所有發展到跟人類文明差不多程度的文明離死期都不遠了,這就是否定B假定的假設二。這種假設你不能說完全沒有道理,看看我們今天的地球文明吧,核彈的數量加起來可以毀滅地球文明十多次,環境惡化導致的沙漠化每年都在吞噬大片的土地,淡水資源在被大量污染……所有這一切,似乎都在預示著人類文明正在面臨滅絕的危險。雖然我不能直接證明這個觀點的錯誤,因為畢竟誰也無法準確地預測未來,但如果把人類看成是一個整體物種,那麼每個物種都會有生存的本能,在面臨物種滅絕的時候,生存的本能就會彰顯出來。我們能意識到以上這些毀滅我們自身的事件本身就是這種生存本能的體現。因此要讓我相信人類作為一個整體會自殺的話,從read.99csw.com理智上我無法接受。劉慈欣在《三體2》中提出過一種叫做「文明免疫力」的概念,也就是當文明的機體受到侵害到一定程度后,免疫系統就會起作用。例如當大規模的污染導致人口死亡一半的時候,人類會迅速地開始覺醒。當人類的社會體制和經濟體制出現了重大問題,導致全人類的生活水平嚴重下降時,這種「文明免疫力」也會開始起作用,人類社會從古至今就具備自我改良的特性。
於是,我們看到,從C假定開始,我們自然而然地就來到了D假定。1億年是多長,不過是我們前面假設100歲的文明的1歲而已,銀河系已經至少有130億年的歷史,就算它前50億年太熱,不適合生命的演化,就算銀河系的殖民化再放大10倍,需要10億年,那也是綽綽有餘的。可是,為什麼還沒有星艦文明到訪我們的地球?他們到底在哪裡呢?
否定A假定
你可以假想一下,當星艦文明遍布太陽系的時候(這可能也就是數萬年以後就會發生的事情),每一艘星艦文明都會從心理上擺脫對宇宙空間的恐懼感和離開地球的孤獨感,但反過來對太陽系以外宇宙空間的好奇心將會越來越強烈。終於有一天,一艘滿載資源的星艦決定向另外一個恆星系出發,其實對於星艦上的大多數「老百姓」來說,這艘星艦到底是停留在太陽系中還是處於航行中,他們根本都不在意,也不關心。對他們來講,太空城就是他們的全部,他們的生活、工作、娛樂全在太空城中完成,太空城航行到哪裡,他們的生活就在哪裡。
否定C假定
因此,從生存空間和資源的這個角度來看,只要文明繼續存續,人類發展出一個個的太空城是邏輯必然,每一個太空城都生存著上百萬甚至上千萬的人口,這些太空城的最理想棲息地是火星和木星之間的小行星帶,因為那裡有巨大的資源儲量。對於在太空城出生的人來說,宇宙空間才是他們的「家」,而地球則是旅遊勝地,隨著一代又一代的「太空人」的更迭,他們對於地球家園的感覺必然與我們這些「古人」完全不同。太空城為了獲取資源,必然需要有動力裝置,可以在太陽系中移動,人類的本性也決定著太空城需要有防禦性或者進攻性的武器裝置。那麼,實際上每一座太空城就是一艘星艦,一種叫做「星艦文明」的嶄新的文明形式將在我們的太陽系中沿著一條和地球文明截然不同的方式進化,當然,這種文明的根基還是人類文明。
這個假說認為外星人其實早就已經到訪了地球,只是出於某種暫時不為我們人類知道的原因,外星人寧願在遠處悄悄地觀察我們,不驚動我們,這就好像我們人類把野生動物關在野生動物園裡面,只在遠處觀察它們、保護它九九藏書們,而不去干涉它們的生活。至於外星人為什麼把人類當作動物園裡面的動物,只觀察不接觸,齊奧科夫斯基就語焉不詳了。他認為可能是因為我們實在太原始了,外星人不屑與我們接觸;也有可能就像現代人第一次發現某個非洲叢林中的部落,他們因為不想破壞那種獨特的原始文化從而不去驚動我們;當然也有可能是出於某種宇宙高等智慧文明達成的「公約」,這種公約禁止更高級的智慧文明干涉低級的智慧文明。總之,所有支持動物園假說的科學家都沒有辦法說出確切的原因,也無法舉出證據,只是他們都寧願相信某種現在我們尚無法得知的原因來阻止外星人與人類接觸,而不願意去否定邏輯上很難被推翻的A、B、C假定。
越來越多的星艦文明向著宇宙深處進發了,每艘星艦的航向都不同,星艦本身也並不在乎朝哪個方向航行。因為銀河系中的恆星系基本上是平均分佈的,他們每達到一個恆星系就補充資源,建造新的「星艦」,分流人口,這些新的星艦有可能編隊一起航行,也有可能獨立選擇一個新的方向航行。
看來,只要智慧文明是在銀河系中普遍存在的,那麼人類文明怎麼都沒有道理能成為這中間最牛的文明吧。
以上關於星艦文明的暢想並不是我一個人的異想天開,美國的科普巨匠阿西莫夫也認為星艦文明是人類發展的必然方向之一,至少從邏輯上來講沒有什麼矛盾。阿西莫夫還做過一個粗略的計算,假設每隔一萬年,一艘星艦變成兩艘星艦,然後各自選擇隨機的方向繼續航行,就像是一種細胞每一萬年分裂一次的話,那麼,用不了1億年,銀河系的每個角落都將布滿星艦。
人類文明難道真的是這個銀河系中最先進的技術文明嗎?這個命題似乎很難證真,也同樣難以證偽,況且我們已經有的經驗和證據在這個命題前面都少得可憐,但我們還是可以從少得可憐的已知事實中做一番分析的。對外星文明幾乎一無所知,所以我們只能從分析人類文明入手。我們通過已有的確鑿證據知道,地球已經存在了46億年,生命大概是在地球的第10億年左右誕生的,到現在已經進化了36億年。那麼地球生命還將存在多少年呢?從我們現有的宇宙學知識來講,地球上的生命確定會消亡的時候是太陽即將熄滅的時候,太陽大概在50億年以後會成為一顆紅巨星,到那時太陽將膨脹到吞沒地球,地球也會變成一顆被烤的通紅的岩漿球。地球還有50億年的時間適合生命的生存(雖然這中間有可能發生小行星或者彗星撞地球的惡性|事件,但這些事件都不至於完全摧毀地球生命),也就是說,一顆類地行星的壽命其實大致就等於它的宿主恆星的壽命。我們已經通過天文觀測知道,銀河系中的絕大多數的恆星的壽命和太陽差不多,都是100億年左右,那麼如果有外星文https://read.99csw.com明存在,那顆允許文明發展的外星球的平均壽命也應當是100億年左右。好了,你可以看出,假如我們認為宇宙中的文明平均來說是一個可以活到100歲的人的話,那麼地球文明今天是36歲,尚未步入中年。一個尚未步入中年的文明難道就可以成為銀河系中最先進的技術文明嗎?要我從理性上接受這樣的結論似乎很難。
即便以我們人類現在能展望的技術而言,銀河系的殖民化也能在不到10億年內完成,而這段時間無論是相對於地球的年齡還是相對於銀河系的年齡都不算長。
以上這四項假定層層推進,如果說這四個假定都是對的,那麼就能確定無疑地推論出「外星人應當出現在地球」這個觀點,然而基於事實,目前我們唯一理性的分析是必須否定其中的一項或者多項假定。
對於比我們更先進的文明而言,星際旅行並不是什麼難以企及的技術,這些智慧文明正在執行太空擴張和殖民的計劃,他們還有可能採用會自我複製的機器人來幫助他們的星際殖民計劃。
人類文明不是銀河系中唯一的智慧文明。
這裏面還有特別需要注意的是,文明的發展是加速度的。地球文明在30歲的時候,仍然只是生活在海洋中長得跟螃蟹似的三葉蟲;到33歲的時候才從海洋來到陸地,變成長得跟蜘蛛差不多的昆蟲;到了35歲變成了恐龍這樣的龐然大物,然後在35.8歲的時候終於直立起來,釋放了雙手;再到35.95歲的時候發明了文字,再接下去幾乎是每隔幾小時都會有飛躍,從發明火藥到制訂「火星登錄計劃」只不過用了幾分鐘的時間。從人類文明的成長軌跡我們不難推測出,只要讓人類文明長到36.00001歲(也就是現在的1000年後),人類的載人宇宙飛船或許就已經可以衝出太陽系了。以我這顆想象力還算豐富的腦袋也無法想象出如果人類長到了37歲將會發生什麼,而我們前面假定的平均壽命是100歲。
D假定:
我再從社會學的角度談談我的看法。人類的生存範圍從行星的表面擴展到外層空間是一個邏輯必然,只要文明得以存續,這個發展方向是不可避免的。因為行星表面的生存空間和地球的資源都是有限的,生存空間和資源很快就會被耗盡,從宇宙的尺度上來說,這真的將會是很快發生的事情。我做個簡單的計算你就知道這有「多快」了,假設從一對夫妻開始,在理想化的狀況下繁殖後代,僅僅按照每年3.3%的比率遞增,1600年後所有人的體積加起來就將和整個地球的體積一樣大。當然這是個非常理想化的計算,真實的世界不可能是這樣的,但我僅僅想通過這個計算告訴你人口的增加和https://read.99csw•com資源的消耗遠比你想象的要快得多,哪怕把戰爭、疾病等等因素全都考慮進去,不出數萬年,地球肯定將無法滿足人類對空間和資源的需求。而把數萬年這個數字放到銀河系的年齡中,簡直就快得像眨一下眼睛。所以,一旦在技術條件允許的情況下,人類必將向廣袤的太空索取生存空間和資源。在太陽系的宇宙空間中,資源的儲量是巨大的,比如說一顆直徑1000千米的小行星所含有的鐵礦的量就相當於整個地球的儲藏量,一顆木星的衛星(木衛二)的淡水資源量就比整個地球的海水總量還大,這不過是太陽系總物質量的滄海一粟。
交通方式速度(公里/小時)跨越時間(年)
步行2-
馬車401000000
火車1003000
民航客機800100
噴氣式戰鬥機400040
火箭5000010
我們來理一下費米悖論的邏輯關係,看看費米悖論到底帶給我們一些什麼樣的思考和知識。從前文你已經了解到費米悖論的核心思想是「人類沒發現外星人的蹤跡(簡稱觀點甲)」和「人類應該發現外星人的蹤跡(簡稱觀點乙)」相矛盾。但目前我們已經知道觀點甲是事實,這樣一來,就必須要給觀點乙做出一個合理的解釋,而觀點乙是建立在下面四項層層遞進的有邏輯關係的四項假定基礎之上的:
在不否定A、B、C假定的前提下,能不能否定D假定呢?
否定D假定
但所有否定B、C、D假定的邏輯中,都存在著一個難以解釋的重大問題,那就是為什麼整個宇宙對於人類來說是處於無線電靜默狀態的。在第二章中我們已經了解到人類在監聽來自宇宙中的無線電波上已經努力了半個多世紀,但是我們至今卻一無所獲,這就是被稱為宇宙「大沉默」的現象。即便以我們人類現在掌握的技術,朝100光年半徑內的恆星系發射無線電波已經不是什麼很難的技術了,那麼可以想見只要文明程度稍微優於地球文明的外星文明具備1000光年的發射半徑是完全可以預料的技術。處於這個階段的文明與地球文明的發展程度是處在同一個等級的,那麼與我們人類對read.99csw.com外星文明世界感到好奇一樣,他們也應該對他們的外星文明充滿憧憬,而在我們1000光年半徑的這個宇宙球內,我們有理由相信應該有數百個文明的存在,那麼在這個宇宙球中應該就像現在地球上一樣充滿著各種呼叫的無線電波才對。但現在的情況卻是無情的「大沉默」,我們半個多世紀的地外文明搜尋計劃幾乎一無所獲。這就好像人類身處一片黑暗的森林中,明知周圍到處都是獵人,可是每個獵人都在潛行,不發出一丁點的聲息,這中間難道有些什麼隱情嗎?
B假定:
想要否定C假定也是困難重重。
否定A假定顯然是最痛快地解決費米悖論的快刀,可謂一了百了,但顯然,要讓讀了第一章的讀者輕易地否定A假定恐怕是很困難的。在這樣一個浩瀚的銀河系中,並且在銀河系100多億年的歷史中,如果說人類文明真的是唯一出現的智慧文明,那這個宇宙也未免太乏味了。從科學的角度來說,要否定A假定就意味著我們一定還忽略了某些極其特殊的創造智慧文明的必要條件,而這個必要條件發生的概率要小到令人不可思議才行。總之,從理性的角度來說,否定A假定總讓人覺得是帶有些掩耳盜鈴式的天真和無知。
其實,就我了解的情況來看,大多數天文學家、物理學家、科普作家都認為想要否定A、B、C假定比較難以說服自己的理智,他們傾向於否定D假定。而否定D假定的方案有不少,但最具代表性的一個方案又恰恰是最有意思的,它最早是由俄羅斯航天之父齊奧爾科夫斯基提出的,然後美國的著名天文學家約翰·鮑爾(John Ball)在1973年的時候把它稱為「宇宙動物園」假說。
A假定:
想要否定B假定,不論從邏輯上還是理智上、感情上來說,都太難了。
我們發現速度增加的越來越快,而所需要研究的時間卻越來越短。當然,這是一個粗略的數據,我們現在的化學火箭技術差不多已經到了一個瓶頸,最近這50年,火箭的速度並未取得本質的進步,但沒有人會懷疑人類能突破化學火箭的技術瓶頸,一旦突破,將又會迎來一個速度的大提升。現在最有希望迎來速度大飛躍的技術是可控核聚變技術,科學家曾經按照人類的經濟發展的速度和可控核聚變技術需要花費的資金做過一個估計,應該不會超過250年,人類能夠掌握可控核聚變技術,從而將飛行器的速度提升到光速的1/100。在這個速度之下,人類飛往最近的外星文明所需的時間是幾萬年這樣的概念,雖然這個時間在你看來仍然很久遠,但這畢竟不會構成星際旅行的根本邏輯矛盾。換句話說,只要有外星文明再比我們早進化幾萬年時間(這在文明進化的宇宙學尺度上是很小的),那麼他們的探測器飛臨地球至少在技術上是沒有根本性障礙的。