费米悖论

在一个美妙的星夜,每个人将目光转向天空并看到类似的图片时,都会感到特别的感觉:




通常,许多人对史诗般的美丽感到震惊,甚至对宇宙的宏伟规模感到沮丧。就我个人而言,我被“存在的空虚”所吸引,这种空虚的状态至少在接下来的半小时内不会消失。大家都觉得东西物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)感到了

件事,问自己一个合理的问题:“ 一切都在哪里?
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不用说了,夜色星空的画面是一个令人印象深刻的景象。但是我们只是观察周围的环境。在最晴朗的夜晚,我们看到多达2500颗恒星(即“银河系”中恒星总数的百分之一)。它们几乎都离我们不到1000光年(这只是银河系直径的1%)。实际上,我们看到的是:


当人们想到恒星和星系时,他们常常问自己:“那里有没有聪明的生命?”好吧,为了弄清楚这个问题的答案,我们给出一些数字。

就像我们银河系中的恒星数(100-4000亿)一样,估计可见宇宙中的星系数也大致相同。换句话说,银河系中的每颗恒星在其余的宇宙中都有大量的恒星。根据恒星的总数(通常是10 22到10 24之间的数字),可以发现地球所有海滩上的每一粒沙粒都约有1万颗恒星。

在科学界,对与太阳相似的恒星百分比(即大小,温度和光度相当)的看法存在不同意见-根据各种估计,通常占恒星总数的5%至20%。即使我们将自己限制在最适度的假设(5%),并且对恒星总数进行较低的估计(10 22),也可以得出500亿个五千亿或5,000亿个类似太阳的恒星。

还在继续讨论类似地球的行星围绕其旋转的类似太阳的恒星的百分比(温度条件相似,允许水呈液态,并且可能支持与地球相似的生命)。一些乐观主义者认为,此类系统的比例非常高,为50%。不过,让我们根据美国国家科学院的最新研究得出的更为谨慎的估计为22%。因此,可能有人居住的类地球行星至少旋转了宇宙中恒星总数的1%。总共有1000亿个地球行星。

因此,地球上每粒沙粒都有100个类似地球的行星。下次去海滩时考虑一下。

展望未来,我们别无选择,只能推测一下。但是,让我们进一步谈谈。想象一下,在它存在数十亿年之后,生命已经在1%的地球行星上进化了(如果为真,那么地球的每一个沙砾都将与一个这样的有人居住的行星相关联)。现在,让我们说,对于此类行星的1%,生命达到了合理水平,就像地球上发生的那样。这意味着在可观测的宇宙中存在10万亿或1000亿个智能文明。

我们将返回我们的原生银河系,并根据银河系恒星数量的较低估算值(1000亿个)进行相同的算术计算。我们的银河系中有10亿个类地行星和10万个智慧文明。顺便说一句,德雷克方程只是提供一种获得相似结果的形式方法。


有这样一个国际项目-SETI(摘自“ 搜寻外星情报”,搜寻外星情报 )在其框架内,寻找来自地球外智能生活的可能的无线电通信。如果我们认为一切都正确,并且确实只有十万个智慧文明存在于我们的银河系中,并且即使其中只有一小部分试图通过无线电波,激光束或其他方式与其他人进行交流,那么SETI不应陷入其天文网络中这些信号的所有种类?

las,嗯。没有信号。源自“一般”一词。

每个人都在哪里?

原来很奇怪。与宇宙时代相比,我们的太阳还很年轻。有许多更古老的恒星,古代的类地行星围绕它们旋转。从理论上讲,长期以来存在着比我们先进得多的文明。举例来说,让我们比较一下我们的45.400亿年历史的地球与假设的80亿年历史的X行星。


如果“ X”行星的发展与地球相似,那么让我们看看他们的文明将在今天的发展水平上。橙色条将说明绿色时间参数的大小:


仅比我们大一千年的文明的技术和知识就会使我们震惊,因为我们的世界将震惊中世纪的居民。对于我们了解黑猩猩如何无法理解人类文化的理解,可能有一百万年的文明通常是无法实现的。那么比我们大34亿年的X行星呢?

有一个所谓的Kardashev量表,它根据所消耗的能量将理性文明分为三大类。


文明I有能力利用自己星球上的所有能量。顺便说一句,我们还没有达到这个水平,但是已经足够接近它了。卡尔·萨根(Carl Sagan)为此制定了公式。如果我们以I型文明的条件文明系数为单位,那么我们的指标现在是0.7。

II型文明可以利用其恒星的所有能量。到目前为止,对我来说,第一类文明不足的代表似乎是软弱的,但是对未来的尝试却吸引了我们像戴森球一样的奢侈的天文建筑

III型文明获得了可以从整个星系获得的能量。


如果您很难相信这样的水平,请记住距离我们34亿年的“ X”行星。如果“ X”星球上的文明与我们的文明相似(处于发展的早期阶段),它能够生存并且穿越了棘手的道路,到达了III级,那么可以合理地假设他们可能已经掌握了星际旅行,现在,也许殖民了整个银河系。

关于银河定殖如何发生的一种假设涉及创造一种特殊的航天器独立探访其他行星,这些行星在500多年左右的时间里都是使用当地原材料建造的,该行星的本地复制品将被送往下一个行星进行同样的处理。即使没有以近光速行进,您也可以在375万年中殖民整个星系。当涉及数十亿年的规模时,这是瞬间。

我们继续推理。如果只有1%的智慧生活能够存活足够长的时间,成为银河系的殖民者,即第三类文明,我们的计算表明,在我们的银河系中应该至少已经有上千种这样的超级文明。鉴于他们的能力,他们的存在可能会非常引人注目。但是,我们看不到这种声音,也听不到,一般来说,还没有人飞来飞去。


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欢迎来到费米悖论。

对于这个悖论,我们没有答案。我们能做的最好的就是提出可能的解释。如果您问十位科学家真正的情况,请得到十个不同的答案。毕竟,您听说过过去的科学讨论,当时科学家们争辩说地球是否是圆形的,太阳是否围绕地球公转,还是总体而言,闪电之所以出现是因为宙斯正在发射闪电。什么?那是黑暗的时代,关于世界的原始观念?费米悖论使我们处于同一水平。

让我们更详细地研究费米悖论的最著名解释。将它们分为两个大组。在第一组中,我们考虑那些假设表明我们没有看到II型和III型文明,这主要是因为没有这样的文明。在第二组中-那些说明存在超文明的解释,但由于某种原因或其他原因,我们看不到它们的存在。

解释组1:我们没有观察到任何更发达的文明的迹象(II型和III型),因为没有这样的文明



那些坚持对第一类人的解释依赖于所谓的非排他性问题问题的非排他性)。他们拒绝任何声称如下的理论:“是的,有更高的文明,但他们没有与我们接触,因为所有这些更高的种族都是________。”第一组的信徒指的是不偏不倚的数学,这告诉我们必须有成千上万(甚至数百万)个更高的文明,并且其中至少有一个是该规则的例外。即使99.99%的超发达外星人种族都遵守了某个规则(为什么他们不与人类接触),其余的0.01%也会违反该规则,我们可以肯定地知道,在宇宙中他们并不孤单。

因此,根据第一组的代表,根本就没有超先进的文明,也没有其他方法可以解释空间的寂静。数学表明,智能种族必须仅在我们自己的银河系中存在成千上万种。因此,还有其他一些因素会阻止它们过渡到最高级别。

这就是所谓的大过滤器。

大过滤器理论声称,任何文明在其发展过程中都会遇到阻碍其过渡到第三级的某种障碍。在漫长的进化过程中,智能生活进入了某个阶段,这是极不可能或不可能克服的。这个阶段是臭名昭著的大过滤器。


如果这个理论是正确的,那么重要的是找出文明何时,在什么情况下遇到大过滤器?

这个问题绝非易事,特别是在涉及人类命运时。根据“伟大过滤器”的发生方式,我们面临三种可能的情况:我们很特殊,我们是第一个,或者我们注定要失败

我们很特别。大过滤器已经在我们身后



希望大滤芯已经在我们身后,我们设法克服了它。这意味着生活极少达到我们已经达到的发展水平。下图仅显示了过去离开“伟大过滤器”的两个合理物种,我们就是其中之一。


这种情况说明了为什么没有III型文明的原因,并表明我们可能是设法克服关键里程碑的少数例外之一。所以有希望。乍一看,我们离500年前的人们并不遥远,他们将地球视为宇宙的中心,并将人类视为上帝创造的王冠。但是,我们面临着一种科学家称之为“ 观察选择效应”的现象。)如果该物种的代表在智能生活的背景下反思自己的排他性,那主要是因为随着智能生活的出现在其星球上发生了“成功故事”。确实如此,生活会发展到一个合理的状态吗,实际上,很少或经常足够,它不会影响推理者的思想和结论。但是我们仍然很特别的可能性,至少存在。(翻译者的注释-“ 人类学原理 ”,“ 幸存者的系统错误 ”-来自同一主题)

如果我们很特别,这到底是什么时候出现的?我们设法采取了什么决定性的步骤,其余的却绊倒了?

作为一种选择:“伟大的过滤器”可能是一开始的。生命的诞生很可能是不平凡的事件。地球诞生后十亿年才出现生命。人们试图在实验室中重现这一事件,但一无所获。如果真的是“伟大的过滤器”,则意味着在太空的深处几乎不仅仅存在着智能的生活-您根本不会在白天找到有火的生活。

另一种选择:从原核生物到真核生物的过渡可能是伟大的过滤器。当原核生物出生时,它们几乎没有发育二十亿年。而且只有在这样的时间之后,它们才发生了进化的飞跃,结果,它们变得更加复杂并获得了细胞核。如果这是“伟大的过滤器”,那么宇宙中到处都是原始的原核细胞-仅此而已。

还有许多其他选项。例如,有人认为我们取得了最后的飞跃,获得了智慧。大多数科学家认为,从半智能生活(黑猩猩)到智能(人类)的过渡并非不可能。但是,例如,斯蒂芬·平克(Stephen Pinker)拒绝了这个想法关于沿着进化阶梯上升的必然性。 “进化并不是为目标而奋斗。如有必要,她会调整视图,并在生态位内充分利用它。而且,在地球上,这仅导致该物种的技术水平一次,这一事实表明,自然选择的这种结果是罕见的,因此,绝不会明确地确定生命树的进化发展。”

大多数进化上的飞跃不符合过滤条件的可能。潜在的大过滤器,这是十分罕见的十亿分之一事件。如果事件发生了几次,这足以将其从候选列表中排除。从单细胞生物到多细胞生物的转换是不合适的,因为它发生的频率很高,在地球的不同地方至少有46次。出于同样的原因,如果在火星上发现了化石真核生物,则不能认为从原核生物到真核生物的过渡可能是巨大的过滤器(以及在此之前在进化链中发生的所有事情)。因为,如果这同时发生在地球和火星上,那绝对不是十亿分之一类别的例外。

如果我们真的很特别,那不一定是不确定的生物学事件的结果。有一种所谓的“独特地球假说”,它表明尽管银河系中有许多类似地球的行星,但与太阳系有关的特定条件对于生命的起源是必不可少的。像月球这样的卫星是非常不寻常的(如果考虑到这么小的星球那么大的卫星,它为我们提供了某些天气条件并影响了海洋的状况)。或者其他使地球上的条件对生活有利的东西。

我们是第一




一些喜欢第1组范式的人认为,尽管我们没有克服大过滤器,但仍有可能直到现在,自大爆炸以来第一次出现了条件,这些条件促进了智能生活及其随后的发展。在这种情况下,我们和许多其他物种虽然仍在向超级智能发展,但质的飞跃在其他任何地方都没有发生。我们出现在正确的时间,我们有机会成为第一个超智能文明之一。

造成这种状况的一种现象可能是足够普遍的伽马射线爆发。这些是在遥远星系中观察到的巨大力量爆炸。同样,在地球早期,仅在数亿年之后,小行星轰炸才停止,古老的超级火山平息,使生命终于成为可能。也许这是自宇宙存在之初以来第一次发生,宇宙充满了灾难性事件(相同的伽马射线爆发时不时地在银河周围燃烧,使过去的生命无法发展到某个阶段)。现在,也许我们正处于宇宙向天体生物学状态过渡的阶段 只有在最近的时候,生命才有机会在必要的时间内发展。

我们完了。大筛选器尚未到来




如果我们既不是特别的也不是第一个,那么来自第1组的追随者会认为伟大的筛选器在将来等着我们。生命是有规律地出现和发展的,但是不可避免地会发生某些事件,阻碍生命发展和实现超智能。在几乎所有情况下都会发生这种情况,我们不太可能例外。

前面提到的伽马射线暴是一个经常发生的灾难性事件,它声称是大滤镜的作用。这是时间的问题,地球上的所有生命都将突然遭到破坏。另一个候选者是假想的不可避免的自我毁灭,任何文明一旦达到其技术的一定发展水平便会发生。

这就是为什么牛津大学教授尼克·博斯特罗姆(Nick Bostrom)认为 “缺少新闻是最好的新闻”。实际上,即使在火星上发现原始生命,也实际上意味着过去没有通过潜在的“伟大过滤器”。据博斯特罗姆说,如果我们在火星上发现一种复杂的生命形式的化石,“这将是有史以来最糟糕的新闻要印在报纸的头版上。” 因为这意味着伟大的过滤器对我们来说是领先的,而我们最终在未来注定要灭亡。关于费米悖论,博斯特罗姆认为“天空的寂静确实是金子”。

解释组2:存在II型和III型文明,但出于客观原因,我们不遵守它们



在第2组解释中,建议摆脱所有我们很少见和唯一的假设,例如第一个假设。相反,采用平庸原则起点是我们的银河系,太阳系,地球,人类的智力水平等-并不是唯一的东西,反之亦然。也有人争辩说,没有高等生物活动的迹象根本不表示它们不存在。最后,我们的搜索范围仅涵盖约100光年(占整个银河系的0.1%)。有许多可能的解释。这里有十几个。

说明1.超级智能文明的代表已经在遥远的过去访问过地球。


这样的文明仅在最近的五万年中发展了,这是时间海洋中的一小部分激增。如果接触较早发生,则其结果是,除了水面上受惊的鸭子拍打翅膀。写作一般是在五千五百年前发明的。古代的狩猎采集者可能遇到过HEX疯狂的外星狗屎),但他们不太可能对后代发生的事情留下足够的描述。

解释2.银河系早已被殖民,我们只是生活在内陆地区


美国是欧洲人殖民的一个事实,加拿大北部的因纽特人部落经过几十年的学习。也许有一种“城市化”,许多其他文明的本地生物共存于星系的某些地方,那里星际行星系统的密度增加了。而且没有人关心我们所居住的螺旋臂的远端。

解释3.银河系的殖民化概念对于过度发展的种族不感兴趣。


还记得II型文明围绕其恒星建立的戴森球吗?通过这样获得能源,他们可能为自己创造了理想的环境,完全可以满足他们的所有需求。他们可以以超现代的方式减少资源需求,并在乌托邦幸福地生活。这样的比赛不太可能希望离开舒适的区域,出发去探索未开发的宇宙的寒冷和敌对的广阔空间。

更为先进的文明通常可以将物理世界视为一个极其原始的地方,具有适当的生物学发展,可以将意识加载到虚拟世界中,那里是永恒的天堂绽放。在物质世界中,生命不可避免地具有生物死亡,欲望和需求,在他们看来,它们似乎像是在寒冷的海洋深处植被的简单生物的生活。当我想到可以战胜死亡的其他生命形式时,我会告诉你一个秘密,我的灵魂充满嫉妒,使我感到极度沮丧。

解释4.为了避免与可怕的掠夺性文明相遇,聪明的种族宁愿安静,不要背叛自己的位置


这充分说明了缺少SETI研究人员不满意的任何信号。这也意味着我们是幼稚的新手,举止愚蠢而冒险,发出信息。迄今为止,关于是否参加METI项目(从消息传递到地外情报,即向地外文明的信息)存在辩论-SETI“反之亦然”)。大多数学者倾向于认为这是不值得的。斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)警告说:“如果外星人访问我们,结果将类似于哥伦布登陆美国时的情况,据我们所知,这并不完全适合美国原住民。”甚至卡尔·萨根(卡尔·萨根)(通常认为,掌握过星际飞行的任何文明都将是友好而不是敌对的) METI 称为 “深深的不合理和不成熟的”做法,并建议采取以下措施:“在陌生而未知的空间中新生的孩子应该要平静地听很长时间,请耐心地研究宇宙,并确保在不了解的未知丛林中大喊之前小心翼翼。”生活多么恐怖。

注意作者的思考-考虑到这一点,我认为,如果我们不断收到外界的信号,我们仍然应该忽略悲观主义者的警告。如果我们引起超发达生物的注意,那么是的,它们会摧毁我们。但这与我们当前的命运并没有太大不同-毕竟,我们每个人都将在本世纪死亡。或者,也许他们邀请我们将意识载入他们永恒的虚拟乌托邦中,这使我们能够解决死亡问题。此外,我终于可以实现我的童年梦想-漫步云层。就个人而言,这一切似乎对我来说很有吸引力。

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仍然会是无赖(这很烂)。也许没有必要销毁所有新兴的智能生活形式。他们中的大多数人很可能会自行死亡。但是,当一个年轻的,正在动态发展的文明达到一定水平时,超级种族便开始行动,因为对于它来说,不同的智能物种就像病毒一样,会繁殖并泛滥成灾。该理论假设,银河系中第一个达到超级智能状态的人将获得一切,而所有其他潜在的竞争者现在都没有生存的机会。这解释了我们银河系缺乏活动-超级智能文明的数量现在将始终等于一个。

解释6.太空中有许多来自其他文明的信号,但是我们的技术太原始了,无法识别和正确解释它们。


您不会在打开无线电的情况下进入现代化的办公大楼,并且您没有发现活动(当然,您不会听到任何声音,因为每个人都以通常的方式相互通信,而无需使用发射器)-不能得出结论楼里没人吗?而且,正如卡尔·萨根(Carl Sagan)所指出的,我们的意识可以比另一种形式的智力以指数形式更快或更慢地工作。当我们说“你好”时,也许还有12年的时间。在这种情况下,当我们听到他们的消息时,对我们来说听起来就像是白噪声。

说明7.与外星人的智能生活已经建立了联系,但掌权者对我们隐瞒了这种生活。


要知道,我越听到支持这种阴谋神学理论的论点,对我来说就越愚蠢。但是,由于经常对此感到困惑,因此必须提及此版本。

说明8.较高的文明意识到我们的存在并在注视着我们(“动物园假说”)。


据人们判断,如果存在超智能文明,那么银河系中的生活将受到管制。在这种情况下,我们的地球可以被视为公共受控空间的一部分,并且是一种受保护的保护区。此外,对于像我们这样的行星,将适用“ 看,但不要碰的严格原则。我们没有注意到他们,因为更先进的外星观察员会照顾我们,轻易掩盖他们对我们的影响。也许有一定的规则,例如《星际迷航》系列中的“最高优先级指令”,禁止超智能生物与低等物种进行公开接触。当年轻的种族达到适当的发展水平时,便会公开卡片。

说明9.更高文明在我们周围。但是我们太原始了,无法感知它们


Michio Kaku 总结:“假设我们在森林中间​​有一个蚁丘。在蚁丘旁边,正在修建十条超现代高速公路。问题是,蚂蚁会理解它们正在铺路,而不仅仅是一个?蚂蚁是否认识到生物在他们旁边架设高速公路的技术和意图?

这与我们将无法使用我们的技术从“ X”行星接收信号的事实无关。这意味着我们甚至无法理解X星球上的生物想要告诉我们什么。而且,即使外星人愿意,他们仍然无法启发我们,这就像试图教蚂蚁如何使用互联网。

根据这些论点,人们可以回答以下问题:“好吧,既然关于III型文明的假设如此之多,他们为什么不和我们说话?” 为了澄清这一点,让我们问自己:当皮萨罗(Pizarro)前往秘鲁时,他是否停在某个蚁丘旁与当地居民交谈?他是否充满了高贵的慷慨,将愚昧的鸡皮bringing带给了启蒙光明?还是相反,为了愤怒地践踏卑鄙昆虫的住所而敌对行动并中止了最初的任务?还是成群结队的皮萨罗小生物既没有价值,也没有短暂的利益?出于同样的原因,也许超级文明正在无视我们。

解释10.我们对现实完全有误解。


现实有可能完全是我们所感知的现实。宇宙可能变成完全不同的东西,例如全息图。还是我们自己是外星人,而我们出于实验目的而定居在这里?甚至繁殖出来用作堆肥?或者,也许我们都是来自另一个世界的研究人员正在研究的计算机模拟的一部分,而其他生命形式根本没有被编程为模拟?

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在我们继续(可能是徒劳的)搜索地外情报的过程中,我不能完全确定我是否希望它们成功?的确,意识到我们仍然是宇宙中的一员,或者我们只是其中的一员,这可能是一场噩梦,因为该主题涉及许多超现实主义的发展前景。无论如何,最终被证明是正确的将是压倒性的。

除了科幻成分的压力外,费米悖论还教会了深深的谦卑。不仅是宇宙唤起了诸如“哦,是的,我微不足道,我的生活持续着一个痛苦的时刻”之类的想法,这让人感到丢脸。费米悖论带来了更痛苦的打击。当经过无休止的研究之后,听了最权威的科学家(提出的理论比其他的都更妄想)时,您不得不一次又一次地改变主意,接受彼此矛盾的说法,这是一种耻辱。子孙后代将以与遥远过去的人们相同的方式看待我们,他们确信这些星星是天空穹顶中的空洞。我们的后代将会了解我们:“是的,这些人真的不知道到底发生了什么!”

我们所有关于II-III型文明的对话只会加剧对我们物种自尊的打击。在这里,在地球上,我们在我们的小城堡中充当国王。傲慢的统治者和疯狂的人群一起共享这个星球。在我们这个小小的世界中,我们没有竞争对手,没有人可以对我们的行为做出判断,我们偶尔会思考与某人相比我们有多微不足道。我们希望,在过去一周里花了很多时间讨论第二类和第三类文明之后,布伦特的骄傲和布伦特的力量会在我们心中逐渐消失。

是的,我认为人类只是一个孤独的孤儿,躲在荒芜的宇宙中间的一块石头上。我们必须接受这样一个事实,即我们不像我们想像的那样聪明,实际上,我们肯定可以肯定的许多东西实际上都不值一分钱。不过,这太好了!尽管这不会打开门,但只会打开一个狭窄的小缝隙-也许这是一个故事的开始,比我们想象的要激动得多。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN385037/


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