费米悖论

最近又是SpaceX上天,

又是NASA发现一箩筐类地行星,

感觉人类的宇宙征服大业指日可待呀。

讲道理,

人类都这么努力了,

为什么到现在为止连一个外星人的影子都还没见着?

这就是今天我们要讲的

健哥指黑板:费米悖论

我们的古人夜观天象,知天下大事

诸葛亮和关羽还有另外两个酱油人物在打三国杀,诸葛亮右手拿着本来的手牌,左手拿着另外4张牌盯着仔细看(三国杀里面的造型)

这个叫费米的物理学家夜观天象,

却问了个无厘头的问题:

费米看着星空,疑惑地问到:人都他妈的去哪了?

当然了,这里的「人」指的是外星人,

而费米这样问并不是没有原因的,

因为宇宙实在太尼玛大了。


在最最晴朗的夜空中,

我们能大概看到2500个跟太阳同等级别的恒星。

蛋蛋(星星眼):2500个太阳····

健哥:这大概是银河系恒星数量的一亿分之一。

蛋蛋(无语):...

而这2500个恒星,

大部分距离我们1000光年以内。

蛋蛋(晕):1000光年····好远

健哥:这大概是银河系直径的百分之一

蛋蛋(无语):...

所以,我们平时看到的浩瀚星海,

在银河系里就是那么个鼻屎大的区域:


银河系里的恒星加起来大概有1000到4000亿个。

那现在人类可以观测到的宇宙有多大呢?

对应银河系里的每一颗恒星,

宇宙里就有一个银河系。

图示:太阳---->(4000亿个太阳) 银河系----->(4000亿个银河系)可观测宇宙

因此可观测宇宙里的恒星数量加起来一共就有

10的22次方 到 10的24次方 个(10000000000000000000000~1000000000000000000000000)

也即是说,

对应地球上的每一粒沙子,

宇宙里就有10000颗太阳级别的恒星。

考虑上这些恒星中与太阳类似的概率,

和其行星系统里有类地行星的概率,

大概是百分之一,

所以对应地球上每一粒沙子

宇宙里就有100个地球这样的行星。

健哥:下次在沙滩上尽情奔跑的时候记得这件事哦~

一天,地球突然迎来了灭顶之灾,一个不明物体铺天盖地压下来,地面上所有人类,楼房都被压得粉碎,四处哀鸿遍野。

两个小孩(神)在沙滩上嬉戏,

一个突然停下来看着脚底,另外一个人问:怎么了?

那个小孩说:不知道为什么突然有种愧疚感。

上面的数据是有科学研究支撑的,

但是接下来我们就只能瞎猜了,

假设所有的这些「地球」里面有1%出现了生命,

而其中再有1%的生命进化到了地球的程度,

那算下来全宇宙就有一百万亿个类地球文明,

光是银河系就有100000个这样的文明。


这其中哪怕只有1%的文明尝试与外界进行联系,

那地球上专门负责搜索外星文明的组织SETI,

应该早已收到各种风格迥异的问候了。

可是那么多年过去了,

不要说外星人的问候,

就连外星人的脚印....

外星人的影子...

毛都没有!

一个八爪鱼造型的外星人面无表情地说:恩,我们确实没有毛。

更尴尬的事情还在后面。

我们的地球是非常年轻的,

才45.4亿岁,

宇宙里比地球老的星球那是大有球在,

比如拿一个80亿岁的星球跟地球比一比:


假设这个80亿岁的行星的发展历程与地球是相似的,

那今天它发展到哪个地步了呢?


是的,你没有看错

这个行星比地球领先了34.6亿年。

文:比一个文明领先1000年的观感,就像北宋的一个人来到了现代一样。

图:奥斯卡颁奖典礼上,主持人宣布:奥斯卡最佳影片,爱····月光男孩!

包青天坐在观众席上,周围的人都冲着他鼓掌,包青天一脸懵逼

文:比一个文明领先一百万年的观感,就像大猩猩来到现代人类社会一样:

图:一个金刚爬上帝国大厦顶端,摸着后脑勺一脸懵逼


而一个文明比地球领先了34.6亿年的行星......

文:就算它用比光速慢得多的速度在星球间穿越,

图:外星人驾驶着蜗牛和皮皮虾在星际间穿越。

文:每个星球上用500年左右的时间完成殖民,

一开始在光秃秃的星球上,外星人在星球上插了个旗表示占领,然后像小狗一样在旗下撒泡尿。

500年过去之后

星球上已经发展处繁荣的城市,在城市市中心有一个一开始那个外星人小狗撒尿的喷泉石像(就像奥地利那个小孩尿尿的雕塑一样)

这个方法也能用375万年的时间完成整个星系的殖民。

按照我们之前的推算,

就算只有1%的文明能到达这个星际殖民的程度,

现在光银河系就应该有1000个这样的星际殖民文明了

而当我们用十亿年作为度量单位的时候,

375万年只不过是眨眼之间。

宇宙里的星球从一开始都是荒芜,

然后越来越多的文明在上面殖民(3-4幅图一幅幅递进,在星球上殖民的文明越来越多,到最后一幅图就非常拥挤)

上帝旁边一个神捅了捅上帝:快别眨眼了,快要挤不下了。上帝一脸懵逼

这1000个文明在银河系挤挤一堂,

而当我们在晴朗的夜空放眼望去,

费米看着晴朗的夜空

费米(抓狂):他妈的人呢?!

呐,

这就是费米悖论。

蛋蛋姐:那这是为什么呢?

健哥:现在大家也只能是瞎猜。

费米悖论没有答案,

哈姆雷特说过

人们说过,

一千人眼中就有一千个哈姆雷特。

我们现在对费米悖论的瞎猜,

就像当年大家对地球是圆的还是方的瞎猜一样。

两个古代人站在地球上(他们一个人的头是圆的一个人的头是方的),指着地面,一个人说「圆的!」,一个人说「方的!」地球在抠鼻

上集完


下集

不过这些瞎猜也大致可以分为两类:

第一类瞎猜认为:不存在更高等的文明

因为如果有更高等的文明的话,

我们早就能听到他们的声音了。

但是按照之前的推算,

应该是有很多高等文明才对,

所以一定有一个难以描述的原因让这些高等文明都消失了,

这个难以描述的原因就是:

大过滤器


大过滤器理论认为,

在生命出现前到高等文明出现之间,

所有文明无可避免地要碰上一堵高高的墙,

一堵高高的墙挡在中间, 墙这边是无数撞到墙上撞扁的低等文明

这个阶段就是大过滤器。

根据大过滤器可能出现的三个不同阶段,

人类有三种可能:

1.我们是已经越过了大过滤器的稀有物种,

一堵高高的墙挡在中间, 墙这边是无数撞到墙上撞扁的低等文明. 地球用撑杆跳成功跨过了高墙,在空中耍帅摆出了一个胜利的手势

2.我们在第一批发展得最快的文明,所以不存在更高等文明。

地球与其他一众文明(三体文明,塞伯坦文明等等)一起往前冲

3.大过滤器在我们前面,而且已经消灭了其他高等文明。

地球文明自己在往前冲,前面有几个撞到墙上去的文明,有撑杆跳过去的文明返现墙另一边是一个粪坑。


1.我们是已经越过了大过滤器的稀有物种

如下图所示,虽然越过大过滤器的文明是万里挑一的,但我们刚好就是天选之人。

蛋蛋姐:那这个大过滤器是发生在什么时候呢?

健哥:很久很久以前···

有一种说法是大过滤器发生在最最开始的时候,

也就是生命的出现本来就是非常稀有的。

这是因为生命用了大概十亿年才在地球上出现,

而我们竭尽全力想要在实验室里复制这个过程,

却从来没有成功过。

如果「生命起源」真的就是大过滤器的话,

别说什么高等文明了,

 茫茫宇宙中可能连其他生命都不存在。

女娲在用泥土捏人,捏了成千上万次,终于捏成功了一个活的小人,地上全是碎了一地的泥土人偶的身体部分

「大过滤器发生在过去」还有其他可能性,

比如耗时二十亿年的原核细胞到真核细胞的跨越算其中一个,

但从单细胞到多细胞的进化就不算了,

因为这个过程光是在地球就发生了46次,

而能称得上大过滤器的跨越,

起码都要是在十亿分之一的概率水平。

一个大漏斗,十亿个文明进去,只有地球一个出来了,大过滤器上有个原核-->真核的标签, 单细胞-->多细胞的标签被打了一个大叉

所以,如果我们在火星上发现了真核细胞化石的话,

那刚刚说到的原核细胞到真核细胞也不能算了,

因为地球和火星都发生过的话,

就不能叫做十亿分之一了。


2.我们是第一批文明,不存在更高等文明

如果大过滤器不是出现在过去,

那我们只有求神拜佛希望,

我们是属于第一批发展到现在这个阶段的文明,

因为过去在宇宙里,

隔两天一个伽马射线暴就会把所有东西都烧焦。

而这最近几十亿年间宇宙环境相对较友好,

生命第一次可以不受打扰地繁衍这么久,

伽马射线(酒店清洁员工)来到一个客房门前,门前把手挂着一个牌子写着「正在繁衍,请勿打扰」

所以地球人类文明才有可能发展到现在。

如果是这样的话,

有可能其实大过滤器是不存在的。


3.大过滤器就在我们前面,妈的!

如果大过滤器不是发生在过去,

我们又不是第一批智能文明的话,

那么第一类瞎猜(不存在高等文明)的可能性就只有一个:

即大过滤器就在我们的未来,

并且把其他到达它的高等文明都灭绝了。

这个大过滤器可能是伽马射线暴这样的天灾,

地面上的人被一束束射线烧焦成黑炭(全身炸毛发黑只有一个眼睛那种感觉)

也可能是文明内战这样的人祸。

阿富汗总统(穆斯林着装)和trump 两个人拿着个网球拍在互相打一个核弹

反正它已经消灭了绝大多数碰上它的文明,

而人类极可能也不能幸免。


这也是为什么牛津大学的哲学家Nick Bostrom说过:

Nick说:「没有消息就是最好的消息」

因为即使是在火星上发现最简单的生命形态,

那说明生命的产生也并没有那么稀有了,

从而它就不可能是大过滤器。

这就大大减少了「我们已经跨越了大过滤器」的可能性。

如果在火星上发现了复杂生命的化石的话,

那么这应该会是人类历史上最糟糕的新闻了,

因为这几乎就等于说明大过滤器就在我们的未来,

而火星文明比我们先一步碰到大过滤器并因此灭绝。

马斯克捂脸哭笑:别说了,我不送人过去了还不行么

健哥:以上就是第一类瞎猜。

蛋蛋:那第二种呢?

第二类瞎猜认为:高等文明是存在的,只是我们不知道

第二类观点觉得根本没有什么大过滤器,

人类至今也只搜索了距离地球100光年距离的信号而已,

不过是银河系直径的百分之零点一,

高等文明还是很可能有的。

以下是这类瞎猜的几种常见的解释:

1.外星文明已经来过地球,只是那时候人类还不存在,毕竟人类有记载的历史也就5000多年而已。

一个大猩猩看到远处飞来一只飞碟,

大猩猩伸手一摘,把飞碟当帽子戴在头上

2.宇宙中存在超级恐怖的捕食文明,所以大部分文明都很识相地不对外公布自己的位置。

地球拿着个大喇叭对宇宙大叫:「有人吗?!」 其他远处的有高等文明的星球都在笑地球傻逼

3.宇宙中有很多各种各样的信号和噪声,而我们由于技术太原始,听到的都是错的信息。

一个高等文明发出了一个信号:『你好』, 这边地球听到的是「@#¥%¥」

4.高等文明早已经在我们周围,只不过我们太过原始,以至于无法感知他们的存在。

一群蚂蚁在搬运食物

突然一些大柱子从天而降,把蚂蚁们吓了一跳

原来是一些小朋友在用棍子在挑逗蚂蚁

天上突然下起了瓢泼大雨,下朋友丢下棍子纷纷躲避

原来是高等文明的人在小便

无论费米悖论的真相是第一种瞎猜,

还是第二种瞎猜,

到现在我们也还是只能瞎猜。

虽然人类已经踏上了地球食物链的顶端,

但对宇宙那浅薄得如初生婴儿般的认识,

就足以让我们在面对浩瀚繁星之时,

心存敬畏,

保持谦卑。


注:关于费米悖论的资料来源于wait but why的官方文章:

http://waitbutwhy.com/2014/05/fermi-paradox.html

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