人类最终能不能找到外星人,我只能说可能性大于零,但大于零是多少呢?抱歉,真没法确定。

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很多人一看到这话,大概率会很不屑:你这不等于没说吗?要么就说能,要么就说不能。甚至可能有人会叽叽歪歪骂人,觉得我在敷衍。

但我想说,如果你真的有哪怕一丢丢科学精神,不是那种“非黑即白”的极端思维,就请耐心看完这篇文章。

其实说白了,“可能性大于零”这句话,翻译过来就是:概率非常非常小,小到你几乎可以忽略不计,但又不能完全否定它的存在。

为什么这么说?

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核心就两点:宇宙太大了,大到离谱;而生命和文明的概率太小了,小到可怜。这两点加在一起,就注定了人类寻找地外文明的道路,大概率是一场孤独的远征。

先说说宇宙有多大,我尽量不用太晦涩的术语,用最直白的话,结合你能理解的数据,让你直观感受一下“大到离谱”到底是个什么概念。

我们先从自己的家园说起。

地球是一个直径约12742公里的球体,这个数字可能有点抽象,你可以这样想:如果我们开车绕地球赤道一圈,以每小时100公里的速度,不吃不喝不休息,大概需要127个小时,也就是5天多。而地球的质量更吓人,约6×10²⁴千克,换算成我们能听懂的话,就是约60万亿亿吨。这么大的质量,却能被太阳的引力牢牢“抓住”,围着太阳转了几十亿年,你就知道太阳有多恐怖了。

太阳在我们太阳系里,就是绝对的巨无霸,它的质量占了整个太阳系总质量的99.86%,约2×10³⁰千克,是地球质量的33万倍。

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打个比方,如果把地球比作一颗普通的玻璃弹珠,那太阳就相当于一个直径十几米的大圆球,两者的差距根本不是一个量级。也正因为太阳有这么大的引力,地球才会被它牵扯着,以一个近似圆形的轨道公转,公转轨道的平均半径约1.5亿公里,这个距离,光都要走8分多钟才能从太阳传到地球,我们平时看到的太阳,其实是8分钟前的太阳。

可能有人会觉得,太阳的引力范围也就到冥王星、海王星那里,其实不然。太阳的引力范围半径大约有1光年,这个范围里,不仅有八大行星、几十颗矮行星、几百颗卫星,还有无数的小行星、彗星、碎片和尘埃,全都在围着太阳转。这里重点说一下“光年”,这是宇宙里最常用的距离单位,不是时间单位,很多人都会搞混,记好了:1光年就是光在真空中走1年的距离,约等于9.46万亿千米。

说到这里,就得提一下人类目前飞得最远的人造飞行器,旅行者1号。

它已经在宇宙中飞行了近半个世纪,飞离地球的距离大约是240亿千米,听起来是不是很远?但我告诉你,这仅仅是1光年的0.002316,连千分之三都不到。

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按照旅行者1号现在每秒17公里的飞行速度,想要飞出太阳1光年的引力范围,还需要再飞17000多年。17000多年啊,人类文明有记载的历史也才几千年,等它真的飞出太阳系,人类说不定都已经灭绝好几轮了,或者早就发展到我们现在无法想象的地步了。

如果说太阳系已经够大了,那银河系就更是大到让你怀疑人生。在宇宙中,星系被称为“宇宙岛”,就是恒星聚集的家园,而我们的太阳,只是银河系这个“宇宙岛”里一颗再普通不过的恒星。

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银河系里到底有多少颗恒星?目前科学家的估算大约是4000亿颗,注意,是4000亿,不是4000万,也不是4000亿颗行星,是恒星。每一颗恒星,都有可能像太阳一样,拥有自己的行星系统,拥有自己的“地球”。

银河系的直径约20万光年,是一个漩涡星系,因为它的核心有一个巨大的、发光的棒状结构,所以也叫棒旋星系。银河系有两条主要的悬臂和两条支臂,这些悬臂都是恒星最集中的地方,就像银河系的“手臂”,而我们的太阳,就坐落在距离银河系核心约2.6万光年的一条支臂上,这条支臂叫猎户臂。简单来说,我们所处的位置,在银河系里就是一个“郊区”,不是核心区域,也不是恒星最密集的地方,算是一个比较偏僻的角落。

你以为银河系就已经是宇宙的全部了?太天真了。

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银河系只是本星系群中大约50个星系中的一个,而本星系群,又只是本超星系团中上百个星系群(团)的一员。

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本超星系团上面还有更大的结构,比如拉尼亚凯亚超级星系团,再往上还有双鱼鲸鱼超超级星系团、史隆长城结构、海格力斯-科罗拉·伯里阿斯长城结构等等。这些结构一个比一个大,最大的结构跨度能达到上百亿光年,相当于1000多个银河系排成一排,想想都觉得恐怖。

这些大大小小、层层嵌套,像俄罗斯套娃一样的宇宙结构,共同组成了我们目前能够观测到的宇宙,可观测宇宙,它的半径约465亿光年。

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可能有人会问,什么是可观测宇宙?

说白了,就是人类依靠现有的物理技术,能够观测到的最大宇宙范围,在这个范围之外,还有一个更巨大的、我们永远无法观测到的不可观测宇宙。至于不可观测宇宙有多大,目前没有任何科学家能够给出准确的答案,甚至连估算都做不到。但现代物理学理论告诉我们,宇宙是动态的,有始有终的,也是有限的,只是这个“有限”的尺度,远远超出了人类的想象。

为了让你更直观地感受可观测宇宙的大小,我给你讲一个哈勃望远镜的故事。

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哈勃望远镜在太空中工作了十多年,曾经盯着一块只有月亮视面积百分之一的天区,一直往宇宙深处观测,最后把数千张照片合成了一张图像,这张图像就是著名的“宇宙极深场”,简称XDF图像。在这张小小的图像里,能够清晰辨认的星系就有上万个,而这仅仅是全天区的1270万分之一。

简单算一笔账,1270万分之一的天区有上万个星系,那整个可观测宇宙的星系数量,至少有千亿以上。而且哈勃望远镜能够接收到的最暗天体只有30等,是人类肉眼观测能力的40亿倍,哪怕是每分钟只接收到1粒光子的遥远天体,它都能捕捉到。即便如此,还有很多更暗、更远的星系没有被观测到,所以科学家们估计,可观测宇宙中实际存在的星系,可能有万亿以上,甚至达到10万亿个。

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10万亿个星系啊,每个星系里又有上千亿、上万亿颗恒星,你说宇宙大不大?但就是这么大的宇宙,为什么我们至今都没有找到地外文明的踪迹?除了宇宙太大,还有一个关键原因:人类现在的观测能力,其实弱得可怜。

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前面我们说了,人类目前飞得最远的旅行者1号,也才飞了240亿公里,约0.002光年,连太阳系的“门槛”都没摸到;但好在,人类的观测能力比航行能力强得多,我们虽然飞不出去,但能“看”得很远。从哈勃极深场图像中,人类已经观测到了距离我们130多亿光年的星系,这意味着,我们已经能够看到宇宙大爆炸刚开始几亿年的“婴儿宇宙”,能够看到宇宙最早期的样子。

但你可别以为,我们能看到130多亿光年外的星系,就意味着我们的观测能力已经很牛了。实际上,这种观测仅仅是捕捉到了一点点星光,甚至有时候只是一个光子,我们根本无法从这些微弱的信号中,获取更多有价值的数据,比如,那个星系里有没有行星?行星上有没有生命?这些都是完全无法得知的。

说白了,人类就连自己所在的太阳系,都没有完全看清楚。

科学界早在20世纪30年代就预测,在太阳系遥远的边际,有一个包裹着整个太阳系的“奥尔特云”,这个云团主要由彗星和尘埃组成,里面可能有上万亿颗大大小小的彗星,是彗星的诞生地和集散地。但直到今天,奥尔特云依然只是一个猜测,哪怕是最强大的哈勃望远镜,也无法看到那里的任何一颗彗星,我们只能通过彗星的运行轨迹,间接推测它的存在。

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现在我们能够看到的,只有柯伊伯带的冥王星和一些小行星。

柯伊伯带距离我们只有60亿千米,相当于万分之六光年,这么近的距离,我们用哈勃望远镜看到的,也只是一个小小的亮点,只有几个像素而已。我们现在对冥王星的了解之所以比较清楚,完全是因为NASA发射的新视野号探测器曾经光顾过那里,拍摄了大量的照片,传回了很多探测数据,如果没有探测器,我们对冥王星的认知,可能还停留在“一颗遥远的、冰冷的矮行星”这个层面。

再说说太阳系外的行星。人类现在已经发现了数千颗太阳系外行星,也就是围绕着其他恒星运行的行星,但这些行星的发现,主要依靠一种叫做“凌星法”的方法,并不是我们真的“看”到了它们。

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所谓凌星法,就是当我们用望远镜观测一颗遥远的恒星时,正好有一颗行星从这颗恒星的视向表面经过,挡住了一小部分恒星的光,我们通过观测恒星亮度的变化、遮挡的周期,就能推测出这颗行星的大小、轨道半径等一些基本数据。

所以,哪怕是距离我们最近的太阳系外行星,比邻星b,距离我们只有4.22光年,我们也无法知道它上面到底有没有生命,更无法知道有没有文明。比邻星b是一颗位于比邻星宜居带内的行星,理论上有可能存在液态水,而液态水是生命存在的重要条件,但“有可能”不等于“一定有”,我们没有任何证据证明,那里有生命的痕迹,更别说文明了。

现在,科学家们也在努力寻找地外文明,他们用巡天望远镜扫描了数百万颗恒星,迄今为止,没有发现任何高等级文明存在的迹象。为什么只找高等级文明?因为在遥远的距离上,只有高等级文明,才有可能改变恒星的光度,被我们观测到;而像人类这样的低等级文明,哪怕在宇宙中存在很多,我们也无法发现,我们连自己的信号都传不远,更别说捕捉到其他文明的信号了。

目前,寻找高等级文明主要有两种方法,一种是“看”,一种是“听”。

先说说“看”的方法,这种方法主要是查看恒星的遮光现象,但这种遮光和凌星法找到行星的遮光,是有本质区别的。

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根据卡尔达舍夫宇宙文明分级理论和戴森球理论,宇宙文明发展到较高级别(也就是二级文明)时,会最大限度地利用恒星的能源,而最有效的方法,就是用一个巨大的结构,把自己依赖的主恒星包裹起来,这个结构就是“戴森球”,这样就能最大限度地获取恒星的能量——因为对于二级文明来说,一颗行星的能量,根本无法满足它们的发展需求。

如果真的有二级文明存在,它们包裹恒星的戴森球,就会遮挡住恒星的大部分光,我们通过望远镜观测,就能发现这颗恒星的亮度出现异常的、有规律的变化,从而推测出那里可能有高等级文明。但遗憾的是,迄今为止,我们观测了数百万颗恒星,没有发现任何一颗恒星有这样的异常变化,也就是说,至少在我们观测的范围内,没有发现二级及以上的高等级文明。

再说说“听”的方法。

宇宙中所有的能量都会发射出电磁波,而任何文明发展到一定程度,都必须利用电磁波,无论是通讯、能源利用,还是其他科技活动,都会产生电磁波。

所以,宇宙通讯能力,也是衡量宇宙文明等级的一个重要标志。

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人类为了寻找地外文明的电磁波信号,建造了大量的射电望远镜,比如中国的FAST天眼,就是目前世界上最大、最灵敏的射电望远镜,它每天都在不断地搜寻宇宙中各个波段的电磁波,力求在繁杂的宇宙背景辐射中,分离出有规律、具有文明迹象的电磁波信号。

但可惜的是,从人类开始搜寻地外文明信号至今,没有发现任何有价值的证据,没有任何一段电磁波信号,能够明确证明地外文明的存在。有人可能会问,宇宙的年龄已经有138亿岁了,如果在宇宙诞生38亿岁的时候,就有高级文明存在,它们发出的电磁波,早就应该掠过地球了,我们为什么没有发现?

其实答案很简单,不是没有这样的文明,而是我们的能力不够。

电磁波在宇宙空间中传播,会不断地衰减,想要让电磁波传递到很远的距离,就需要有强大的发射功率;而接收端,也需要有足够大的放大和接收能力,才能接收到那些遥远、微弱的电磁波信号。而人类现在的文明程度还很低,我们能够发射的电磁波信号,功率非常小,传不了太远;我们的接收设备,虽然已经很先进,但也无法接收到那些极其微弱的、来自遥远文明的信号。就像你在嘈杂的广场上,想要听到一个几公里外的人说话,几乎是不可能的。

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说完了宇宙的大小和人类的观测能力,我们再来说说最核心的问题:宇宙中文明的密度到底有多大?也就是说,在浩瀚的宇宙中,平均多少个星系、多少颗恒星,才会有一个文明存在?

上个世纪,科学界对于地外文明的争论就非常剧烈,吵了100年,到现在也没有一个明确的结果。在这场争论中,有四个比较有名的理论,前面我们提到了卡尔达舍夫宇宙三级文明理论和戴森球理论,另外两个,就是德雷克方程和费米悖论。这四个理论,几乎涵盖了人类对於地外文明的所有猜测和思考,我用通俗的话,给大家一一解读一下。

先说说卡尔达舍夫三级文明理论。这个理论是前苏联科学家卡尔达舍夫在20世纪60年代提出的,他认为,宇宙文明的等级,可以用这个文明掌握和利用能量的能力来划分,其中最关键的,就是实现宇宙通讯的能力。

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具体来说,一级文明是行星级文明,也就是能够完全掌握和利用自己母星的能量,比如我们人类,如果能够完全利用地球的能源,包括太阳能、地热能、核能等,不再依赖化石燃料,那就达到了一级文明;二级文明是恒星级文明,也就是能够完全掌握和利用自己所在恒星的能量,比如我们前面说的,用戴森球包裹太阳,最大限度地获取太阳的能量,这就是二级文明;三级文明是星系级文明,也就是能够掌握和利用整个星系的能量,比如能够利用银河系中所有恒星的能量,能够在星系内自由穿梭,这就是三级文明。

按照人类现在能够掌握和使用的能量总量来看,我们还没有达到一级文明,目前的等级大约是0.73级。也就是说,我们现在还只是一个“半吊子”文明,连自己母星的能量都无法完全利用,更别说利用恒星、星系的能量了。想要达到一级文明,科学家预测,人类还需要和平发展200年;想要达到二级文明,还需要再奋斗5000年,能不能达到,还不好说,毕竟人类现在面临着很多危机。

然后是戴森球理论。

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这个理论其实是卡尔达舍夫二级文明的延伸,提出这个理论的是物理学家戴森,他认为,任何文明发展到二级文明,都会面临能源短缺的问题,而解决这个问题的唯一办法,就是包裹自己依赖的主恒星,建造戴森球,最大限度地汲取恒星的能量。戴森还认为,人类文明未来也必将经历这个阶段,只有掌握了恒星的能量,才能实现星际探索和殖民,才能真正走出太阳系,走向更广阔的宇宙。

接下来是德雷克方程。

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这个方程是天文学家德雷克提出的,目的是计算宇宙中文明的数量。这个方程看起来很简单,就是把几个与文明存在相关的变量相乘,比如恒星的数量、有行星的恒星比例、宜居行星的比例、宜居行星上诞生生命的概率、生命进化出智慧文明的概率、智慧文明能够存续的时间等等,最后就能得到宇宙中文明的数量。

但问题在于,这个方程里的很多变量,都是无法确定的,尤其是“智慧文明能够存续的时间”,更是无法预测。比如,一个文明进化出智慧之后,可能因为战争、环境恶化、小行星撞击等原因,很快就灭绝了,存续时间可能只有几百年、几千年;也可能顺利发展,存续上亿年、上百亿年。正因为这些变量无法确定,所以关于银河系以及整个宇宙中文明的数量,一直没有一个定论——有人乐观地认为,银河系至少有10万个文明存在;也有人悲观地认为,整个宇宙中,可能只有地球一个文明。

如果按照最乐观的估计,一个星系有10万个文明,那么整个可观测宇宙,就有上万亿乃至10万亿个文明,看起来宇宙文明并不稀缺。但关键问题是,这些文明之间,相遇和交流的可能性有多大?

答案是:几乎为零。

这就涉及到第四个理论,费米悖论。

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费米悖论是物理学家费米提出的一个天问,它最著名的一句话就是:既然宇宙中存在许多地外文明,它们在哪儿呢?

这个悖论的核心内容是:如果并非只有地球才具有孕育文明的能力,那么在宇宙诞生几十亿年后,就应该有文明诞生了;哪怕这些文明的飞船速度和我们人类现在一样慢,经过亿万年的行驶,也应该已经遍布整个银河系,也应该与我们相遇了。但遗憾的是,我们至今没有发现任何地外文明的踪迹,没有看到过外星人,没有收到过有价值的信号,甚至连一根外星人的毛发都没有见到过。

从费米悖论中,我们可以得出两个结论:一个是地外文明根本不存在,地球是宇宙中唯一的文明;另一个是地外文明确实存在,但它们太稀少了,彼此之间的距离太远了,相知相遇的机会非常渺茫。

我个人更倾向于第二个结论,地外文明存在,但我们很难遇到它们。

那么,我们未来与地外文明相遇的概率,到底有多大呢?这其实取决于德雷克方程里一个最关键的变量:文明,尤其是科技文明,能够存续多久。

我们先做一个假设,如果一个星系有10万个文明,那么银河系中,文明之间的平均距离大约是2000光年。也就是说,这些文明之间,想要通过电磁波进行一次通讯,来回一次至少需要4000年以上。比如,我们向一个2000光年外的文明发送信号,对方需要2000年才能收到,然后再回复我们,又需要2000年,等我们收到回复的时候,已经是4000年之后了。4000年,人类文明都不知道已经变成什么样了,可能已经灭绝了,也可能已经发展到了二级文明,早就忘记了自己发送过信号。

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如果再悲观一点,一个星系只有一个文明,那么情况就更糟糕了。

距离我们最近的星系,是一个不规则星系,叫大犬座矮星系,这个星系只有10亿颗恒星,距离太阳约2.5万光年,距离银河系核心约4.2万光年;次近的是大小麦哲伦矮星系,距离我们分别为16万光年和20万光年,这两个星系的恒星数量都很少,只有100万颗左右,存在文明的可能性更小;而距离我们最近的大星系,是仙女座星系,距离我们约254万光年,仙女座星系的质量和恒星数量,大约是银河系的1.5~2倍。

如果一个星系只有一个文明,那么这些文明之间,相互通讯一次的时间,就需要数万年乃至数百万年。比如,我们向仙女座星系发送信号,对方需要254万年才能收到,回复我们又需要254万年,等我们收到回复的时候,已经是508万年之后了。508万年,人类文明早就已经不复存在了,可能地球都已经发生了翻天覆地的变化。

更关键的是,人类的科技文明,能够存续那么久吗?我们现在有记载的历史,还只有几千年;有无线电通讯的历史,才100余年,也就是说,人类的科技文明,只有100多年的历史。而在这100多年里,我们已经遇到了很多危机,比如环境恶化、极端气候变化、核战争威胁、病毒疫情、地球地质剧变、小行星撞击、太阳剧变等等,还有很多未知的宇宙威胁。这些威胁,哪怕只有一次我们无法控制,人类文明就有可能走向灭绝。

可能有人会说,随着文明的发展,我们应对危机的能力也会不断提升。

这句话没错,文明应对各种灭种威胁的能力,确实是随着文明等级的升级而提升的。但问题是,文明最脆弱的阶段,就是在一级文明以内的时间段,我们现在的文明等级只有0.73级,还没有能力应对很多重大的威胁。比如,一颗直径超过10公里的小行星撞击地球,我们现在几乎没有任何办法阻止;再比如,一场全球性的核战争,就足以让人类文明走向毁灭。

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据一些科学家预测,人类要达到一级文明,还需要和平发展200年;要达到二级文明,还需要奋斗5000年。但这两个时间点,都有一个前提:人类能够和平发展,能够顺利应对各种危机。可现实是,人类现在面临的危机,已经越来越严重,环境恶化、气候变暖、地区冲突不断,这些都有可能让人类文明在达到一级文明之前,就走向灭绝。

更可怕的是,宇宙中还有一些我们无法应对的顶级威胁,比如伽马射线暴。伽马射线暴是宇宙中最强大的爆炸,一次伽马射线暴释放的能量,相当于100万亿颗氢弹同时爆炸,能够在瞬间摧毁一个星系内的所有生命。很多科学家认为,伽马射线暴会定期或随机地爆发,清除了宇宙中90%以上的生命和文明,正因为如此,宇宙中的文明才会越来越稀少。

想象一下,在这样的情况下,宇宙中的文明本身就很稀少,而且每个文明的存续时间都不确定,有的可能只存续几百年,有的可能存续几千年,想要让两个文明在各自的存续期内,相遇或者实现通讯,概率有多大?几乎为零。

这就是我一开始说的,“可能性大于零,但大于零多少无法确定”的原因。这个概率,小到你几乎可以忽略不计。如果人类文明能够顺利度过未来的危机,能够和平发展,能够存续若干亿年乃至百亿年,能够发展到二级、三级文明,能够实现星际穿梭,那么我们遇到地外文明的可能性,就会大大增加。但问题是,这两种情况的概率,似乎都很小。

所以,很有可能,直到人类文明走向灭绝,我们依然是宇宙中孤独的存在,依然没有找到任何地外文明的踪迹。当然,也有一种可能,就是科学家在明天就突然宣布,发现了地外文明的确切证据,那么这个概率,就会从零突然上升到100%。概率就是这样,充满了不确定性,说起来好像等于没说,但这就是科学的本质,我们无法确定未来,但我们可以根据现有的知识,做出合理的推测。