仰望星空,我们总会追问:浩瀚宇宙中,我们人类是唯一的智慧生命吗?如果不是,我们会不会是宇宙中最高级的文明?

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这个问题看似玄奥,却能通过科学的逻辑拆解分析,找到一个相对合理的答案。

首先我们可以明确一个核心前提:“人类是宇宙间最高等的文明”这一假设,并非单一的判断,而是等价于以下四种说法之一,我们可以逐一拆解、分析,所有分析均基于现有科学理论,遵循“宇宙规律通用、物质构成一致”的原则,拒绝神话传说与无根据的猜测,始终用已知推测未知,而非用未知解读未知。

这四种说法分别是:一、宇宙中根本没有地外生命;二、存在地外生命,但始终没有形成文明;三、存在地外文明,但文明等级低于人类;四、存在地外文明,且所有文明的等级与人类相当。

接下来,我们就从这四个角度,结合天文学、生物学、物理学等多学科知识,一步步揭开这个宇宙谜题的面纱。

一、宇宙中有没有地外生命?

要判断人类是否是宇宙最高级文明,首先要解决一个基础问题:宇宙中除了地球,还有没有其他生命存在?

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很多人会觉得,宇宙如此之大,拥有数千亿个星系,每个星系又有数千亿颗恒星,怎么可能只有地球有生命?从概率上来说,这种想法有一定道理,但生命的诞生并非“有星球就有可能”,它需要满足一系列极其苛刻的条件,而这些条件的叠加,让生命的出现变得异常艰难——当然,这种“艰难”是相对的,前提是宇宙的“基数足够大”,只要形成与地球相似的环境,生命早晚有出现的可能。

为什么我们始终强调“与地球相似的环境”?

核心原因在于:宇宙间的物质构成和物理规律是统一的。

目前人类已发现的元素仅有118种,其中天然存在的只有90多种,无论在宇宙的哪个角落,这些元素的性质、化学反应的规律都不会改变。我们常说的“碳基生命”,之所以被认为是最可能存在的生命形式,并非人类的“自我中心”,而是因为碳元素的独特性质——它能形成稳定的化学键,构建出复杂多样的有机分子,而这些有机分子正是生命的基础。

有人会问,除了碳基生命,会不会有铯基、锶基、锆基甚至氖基生命?

从理论上来说,不能完全排除这种可能性,但现实中几乎没有实现的条件。要凑齐一套非碳基生命的“零件”,需要的巧合远比碳基生命更多,而目前人类观测到的宇宙,本质上就是物质与规律的无限重复,没有足够多的变量来支撑非碳基生命的诞生。

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即便是被很多人讨论的“硅基生命”,虽然硅元素与碳元素有一定相似性,能形成类似的化学键,但硅基生命的适应性极其有限,其诞生条件的苛刻程度远超碳基生命。

更关键的是,目前无论是顶级科学家还是普通研究者,对非碳基生命的研究都处于空白阶段,与其纠结于这种极低概率的可能性,不如聚焦于碳基生命这个“最大可能”——这不是敷衍,而是科学研究中“抓主要矛盾”的基本逻辑。

综合来看,碳基生命的诞生需要三个核心条件:合适的恒星、合适的行星,以及难以量化的“创世几率”。这三个条件环环相扣,缺一不可,每一个条件都在不断筛选、淘汰着宇宙中的星球,最终能满足所有条件的,寥寥无几。

(一)合适的恒星:生命的“能量源泉”与“安全屏障”

恒星是行星的“母体”,也是生命诞生的基础能量来源,一颗不合适的恒星,无论其行星条件多好,都不可能孕育生命。结合目前的天文观测数据,一颗能孕育生命的恒星,需要满足三个核心要求。

1. 恒星必须处于宇宙中的“荒凉地带”,远离危险源。这里的“危险源”,主要是超新星爆发。

超新星是大质量恒星死亡时的剧烈爆炸,其释放的能量堪称“宇宙级炸弹”——爆发时释放的能量,相当于整个星系数千亿颗恒星能量的总和。如果用一个形象的比喻:假如你拥有与超新星爆发比例相当的超能力,就能以一敌全球80亿人,而且是让他们同时上,你一个人“车轮战”击败所有人,打完之后还能再击败几十个这样规模的人群。

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超新星爆发的威力有多恐怖?它能将周围恒星系统的行星炸得面目全非,行星表面的液体、气体都会被瞬间蒸发,哪怕是最顽强的细菌,也无法在这种冲击下存活。根据天文观测估算,超新星爆发的“安全距离”约为25光年——也就是说,只要行星距离超新星爆发点小于25光年,就会被彻底摧毁,永远失去孕育生命的可能。

目前银河系的超新星爆发频率约为每50年一次,而银河系中存在大量恒星密集的区域,比如银河系中心、各大星团(星团是指恒星数量超过10颗、相互之间存在引力作用的星群)、星协(比星团联系更弱的恒星群体),这些区域的恒星密度极高,超新星爆发的频率也会大幅提升。

以银河系最大的星团——半人马座ω星团为例,它的半径约80光年,包含约1000万颗恒星,仅在其25光年内,就有50多万颗恒星,这里的超新星爆发频率约为每2000万年一次。2000万年,对于生命的演化来说,只是短暂的一瞬间——地球用了约8亿年才孕育出最原始的生命,而半人马座ω星团的行星,还没等生命诞生,就会被超新星爆发彻底摧毁。

半人马座ω星团是为数不多能用肉眼观测到的星团,在古代,人们甚至误以为它是一颗单独的恒星,直到近代天文望远镜发明后,才发现它是一个庞大的恒星集群。而像这样的星团,在银河系中还有很多,它们虽然壮观,却因为频繁的超新星爆发,成为了生命的“禁区”。

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相比之下,我们的太阳就显得“得天独厚”——它位于银河系的“郊区”,属于恒星密度极低的荒凉地带,周围没有密集的恒星集群,距离最近的超新星爆发点也远超25光年的安全距离,这为地球生命的演化,提供了最基础的安全保障。

2. 恒星的质量必须适中,不能太大也不能太小。恒星的质量,直接决定了它的温度、寿命和能量释放强度,而这些因素,都与行星的宜居性密切相关。

如果恒星质量太大(比如超巨星、巨星),它的核心核聚变反应会非常剧烈,温度极高,释放的能量也异常庞大,这样的恒星寿命很短——通常只有几百万到几千万年,远远不够生命演化所需的时间(地球生命用了38亿年才进化出文明)。

而且,大质量恒星死亡时,必然会发生超新星爆发,其周围的行星都会被摧毁,根本没有生命演化的机会。

如果恒星质量太小(比如红矮星),它的核心核聚变反应温和,温度较低,释放的能量也很少,其周围的行星必须离它非常近,才能获得足够的热量维持液态水的存在。

但这样一来,行星就会面临三个致命危险:

一是容易被恒星潮汐锁定,导致行星一面永远是白天,一面永远是黑夜,白天温度极高,黑夜温度极低,根本无法形成稳定的宜居环境;

二是年轻的红矮星非常“狂暴”,每天会爆发好几次耀斑,辐射强度会瞬间增加几百到几万倍,行星的大气会被强烈的辐射剥离,表面的生命也会被辐射杀死;三是行星离恒星太近,恒星风会不断吹袭行星,逐渐剥离行星的大气,最终让行星变成一颗没有大气、没有液态水的死星。

不过,红矮星也有一个优势——它的寿命极长,可达几万亿年,远超太阳的100亿年寿命。如果一颗行星能挺过红矮星的“狂暴期”,成功保留大气和液态水,那么在漫长的时间里,也有可能孕育出生命,但这种可能性极低,需要的巧合太多。

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目前的天文观测显示,银河系中75%左右的恒星都是红矮星,而像太阳这样的黄矮星,只占银河系恒星总数的约5%,属于“少数派”。这也意味着,在银河系中,能为生命提供稳定能量和安全环境的恒星,本身就非常稀少。

3. 恒星不能处于双星或多星系统中。很多人看过《三体》,知道三星系统的环境极其恶劣,但实际上,现实中的双星、多星系统,环境比《三体》中描述的还要糟糕。

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首先,双星、多星系统中,多颗恒星相互绕转,引力环境极其复杂,外围的星云很难凝聚成行星——即便能凝聚成行星,行星的轨道也会非常不稳定,时而靠近恒星被烤焦,时而远离恒星被冻僵。比如,如果太阳系是双星系统,有两颗太阳相互绕转,那么地球的轨道就会被严重干扰:当其中一颗太阳靠近地球时,地球的温度会飙升到类似金星的水平,液态水会被蒸发;当这颗太阳远离,另一颗太阳也未靠近时,地球的温度会骤降到类似火星的水平,整个星球会被冰封。这种剧烈的温度变化,根本无法孕育生命。

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其次,双星、多星系统中的恒星,会相互影响彼此的活动,导致恒星耀斑、黑子爆发的频率大幅增加,释放的能量也更加狂暴。我们的太阳只是一颗单星,一次大型耀斑爆发,就会对地球的电网、卫星造成巨大影响,甚至引发极光;而双星系统中的恒星,耀斑爆发的强度会是太阳的数倍甚至数十倍,其周围的行星,哪怕有大气和液态水,也会被这种狂暴的能量摧毁。

更危险的是,双星、多星系统中,恒星之间的引力相互作用,可能会导致其中一颗恒星“吞噬”周围的行星,或者将行星“甩”出恒星系统,让行星变成一颗流浪行星,在宇宙中漫无目的地漂泊,最终因为没有能量来源而彻底冻结。

《三体》中的“三体系统”,就位于半人马座,而现实中的半人马座三体系统,虽然比小说中描述的更稳定一些,但依然无法孕育生命。

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根据天文观测,银河系中约三分之一的恒星都处于双星或多星系统中,这意味着,又有三分之一的恒星,被排除在了“能孕育生命”的名单之外。

综合以上三个条件,我们可以做一个粗略的估算:银河系共有约1400亿颗恒星,排除掉位于恒星密集区、质量过大或过小、处于双星/多星系统中的恒星后,能满足“合适恒星”条件的,可能只有百分之几;而如果要满足“能孕育文明”(即周围38亿年没有超新星爆发)的条件,这个比例可能会降到千分之一甚至万分之一。也就是说,银河系中,能孕育生命的恒星,可能只有几万到几十万颗。

(二)合适的行星:生命的“宜居家园”

找到合适的恒星后,还需要一颗合适的行星,才能孕育生命。如果说挑选恒星是“百里挑一”,那么挑选行星就是“千里挑一”——行星的条件,比恒星更加苛刻,每一个条件的细微偏差,都可能导致生命无法诞生。

首先要明确一个前提:不是每颗恒星都能拥有行星。

比如双星、多星系统中,行星要么被恒星吞噬,要么被甩出去,很难稳定存在;而一些质量过大或过小的恒星,其周围也很难形成行星。我们假设,那些满足条件的“合适恒星”,每颗都拥有七八颗行星(类似太阳系),但即便如此,能满足“宜居条件”的行星,依然是凤毛麟角。

1. 行星与恒星的距离必须合适,处于“宜居带”内。

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所谓“宜居带”,就是指行星与恒星的距离适中,能让行星表面的温度维持在0-100℃之间,从而保证液态水的存在——液态水是生命诞生的必要条件,没有液态水,就不可能有生命。

很多人觉得,“距离合适”是一个很宽松的条件,毕竟行星一字排开,总有一颗距离合适。但实际上,这个条件非常苛刻,哪怕距离偏差百分之几或十几,行星的温度就会发生巨大变化,彻底失去宜居性。

比如地球的地轴倾斜了23.5度,就导致了四季分明,夏天炎热、冬天寒冷;而如果地球的轨道稍微靠近太阳一点(比如靠近10%),表面温度就会飙升,液态水会被蒸发,变成类似金星的“炼狱”;如果稍微远离太阳一点(比如远离10%),表面温度就会骤降,整个星球会被冰封,变成类似火星的“冰球”。

地球在演化过程中,也经历过多次冰期,有研究表明,这些冰期的出现,很可能只是太阳的能量输出稍微“抖动”了一下——仅仅是太阳功率的微小变化,就足以改变地球的气候,可见行星与恒星的距离,对宜居性的影响有多巨大。

除此之外,行星与恒星的距离合适,还有一个重要意义:让太阳风能够“适度”地吹袭行星。

行星形成之初,大气成分中97%都是氢气(因为行星和恒星都是由同一片星云形成的,星云的主要成分就是氢气),而氢气过多,会导致行星无法形成稳定的大气环境,也无法孕育生命。太阳风的作用,就是吹走行星表面多余的氢气,但又不能吹得太干净——如果氢气被完全吹走,行星就无法形成水(水是由氢和氧组成的),同样无法孕育生命。

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这里就需要行星的“地磁”来配合:当地球形成后期,地核逐渐冷却,形成了稳定的地磁场,地磁场能阻挡太阳风的持续吹袭,留住适量的氢气,为水的形成和大气的稳定提供保障。而金星就没有这么幸运——它的地磁场非常微弱,无法阻挡太阳风,表面的氢气被彻底吹走,大气成分几乎全是二氧化碳,而且非常稀薄,表面温度高达467℃,成为了一颗没有生命的“炼狱星球”。

仅仅是“距离合适”这一个条件,就足以排除掉绝大多数行星——在一颗恒星的七八颗行星中,能处于宜居带内的,往往只有1-2颗,甚至没有。

2. 行星的大小必须适中,不能太大也不能太小。行星的大小,直接决定了它的引力、大气、地质活动等关键因素,而这些因素,都与生命的诞生和演化密切相关。

如果行星太大(比如木星、土星这样的气态巨行星),它的引力会非常强,会牢牢吸引住表面的氢气和氦气,形成厚厚的气态外壳,无法形成固体表面——而生命的诞生,需要固体表面作为“载体”,气态巨行星上,根本无法孕育生命。当然,也有一些例外:如果一颗大行星离恒星非常近,恒星的辐射会吹走它表面的气态外壳,但这种情况的概率极低,而且即便如此,行星表面的辐射强度也会非常大,依然无法孕育生命。

这里我们可以延伸一下:行星的大小,不仅影响生命的诞生,还会影响文明的发展。

如果行星太大,引力会非常强,生命想要“上天”就会变得异常困难——比如登陆木星并返回地球,这在目前来看是完全不可能的。先不说木星是气态行星,无法登陆,仅仅是从木星表面起飞返回地球,就需要消耗大量的燃料:按照目前比冲最高的液氢液氧燃料计算,返回时需要消耗99.3%的燃料;如果用煤油火箭,燃料消耗比例会高达99.94%,剩下的0.06%的质量,甚至连火箭的外壳都造不出来。即便使用多级火箭,难度也依然极大。

有人会问,核飞船能不能解决这个问题?

理论上可以,但实际操作难度极大。

核裂变飞船虽然技术相对成熟,但动力有限;核聚变飞船虽然动力充足,但目前人类还无法实现核聚变的可控化,更不用说小型化——想要制造出能用于星际旅行的核聚变飞船,可能需要《三体》中“水滴”那样的特殊材料,而以目前人类的材料科学水平,还远远达不到。

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除此之外,固体行星如果太大,引力加速度也会很大,这会限制生物的体型。生物的体重是按照三次方增长的,而生物的支撑结构(比如腿)的面积是按照二次方增长的——也就是说,生物的体型越大,身体对支撑结构的压力就越大,哪怕腿再粗,也无法承受过大的体重。比如地球上的蓝鲸,虽然体型庞大,但它只能生活在水中,依靠水的浮力抵消体重;如果蓝鲸搁浅在陆地上,用不了多久,就会被自己的体重压死。

如果行星的引力太大,生物的体型就会被迫变得很小——比如蚂蚁大小的生物,虽然它们能举起比自己体重大几倍的东西,但它们的脑容量会非常有限,无法进化出智慧;而且它们使用的工具(比如沙粒、小石子),威力也非常小,很难进入石器时代,更不用说发展出文明。

反过来,如果行星太小,也无法孕育生命和文明。

行星太小,引力就会很弱,无法吸引住足够的大气——没有大气,就无法阻挡恒星的辐射,也无法调节行星的温度,行星表面的液态水会被蒸发,最终变成一颗没有生命的死星。而且,行星太小,内核冷却的速度会非常快——任何星球形成时,内核都是炽热的,通过收缩放热维持温度,而大物体的散热速度很慢(比如火山喷发形成的岩石,散热需要几十、几百甚至上万年),小星球的散热速度则会快得多,很快就会变成没有地质活动的死星。

没有地质活动,行星就无法造山,而太阳提供的能量会让风雨不断侵蚀地表,久而久之,行星表面的山峰和陆地会被彻底风化,整个星球会被海洋覆盖。虽然海洋中可能存在一些简单的生命,但想要在全是海洋的星球上发展出文明,几率几乎为零——文明的发展需要工具、需要火、需要陆地环境,而海洋无法提供这些条件。

更重要的是,小星球的“规模”太小,无法为生命的演化提供足够的“试错空间”。比如一颗半径是地球0.7倍的星球,表面积只有地球的0.5倍,重力只有地球的三分之一,生物的个体可能会更大,但生存空间会更小,生物的总量也会大幅减少——可能只有地球的六分之一。地球用了46亿年才进化出文明,按照这个比例,这颗小星球可能需要276亿年才能进化出文明,而宇宙的年龄也只有约138亿年,显然,这样的小星球,根本没有足够的时间孕育文明。

3. 行星必须拥有合适的大气。

大气是生命的“保护伞”,它能阻挡恒星的有害辐射,调节行星的温度,为生命提供呼吸所需的气体。

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如果行星的大气成分不合适,比如主要由甲烷、氨气、二氧化碳、硫酸等气体组成,虽然不能完全排除生命存在的可能,但几率非常小——这些气体无法为碳基生命提供合适的生存环境,也无法形成稳定的气候系统。

比如木星的大气,主要由氢气和氦气组成,还有少量的甲烷、氨气等气体,其表面的大气流动非常剧烈,形成了著名的“大红斑”——一场持续了350年的风暴,风速高达50级,比地球上最强烈的台风还要猛烈几十倍。这个大红斑的长度约25000千米,上下跨度约12000千米,足以轻松装下几个地球,这样恶劣的大气环境,根本不可能孕育生命。

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4. 行星必须拥有大量的液态水,比如海洋。

液态水是生命诞生的必要条件,这一点已经被科学界普遍认可——海洋就像是生命的“装配平台”,能让有机分子快速流动、相互碰撞,从而形成更复杂的生物大分子。如果没有海洋,有机分子分散在陆地或空气中,很难有机会相互结合,也就无法形成生命。

有人会问,除了水,其他液体能不能作为生命的“载体”?比如氨气、二氧化碳、甲烷等液体,形成的“氨气海”“甲烷海”,能不能孕育生命?

从理论上来说,不能完全排除,但几率极小。

宇宙中只有90多种天然元素,能凑齐一套碳基生命所需的组件,已经非常困难,而其他液体的化学性质,无法像水那样稳定,也无法为有机分子的结合提供合适的环境。想要在这些液体中孕育生命,需要的时间可能长达几万亿年,而宇宙的年龄,还远远不够。

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而且,原始海洋必须是“一锅富含有机物的浓汤”——虽然这种“浓汤”比我们日常喝的浓汤要稀薄得多,但必须有足够的有机分子,才能让它们有机会相互碰撞、结合。如果只是一个小小的水坑,哪怕稳定存在80亿年,也很难孕育生命——因为没有足够的规模,有机分子的碰撞概率太低,无法形成复杂的生物大分子。

海洋的规模,不仅决定了生命的诞生,还决定了生命的演化速度。

生命之所以能进化得如此精妙,核心原因就是“规模足够大”——数以亿万计的有机分子在海洋中相互作用,数以亿亿亿的生物个体不断试错、进化,才能积累出复杂的基因。我们身上的每一个基因,都是从38亿年前的原始细菌开始,经过无数代生物的努力,逐步积累下来的;而有性繁殖的出现,更是极大地加速了优良基因的富集,为智慧生命的诞生奠定了基础。

从哺乳动物出现的2.5亿年前算起,每20年为一代,至今已经有1000万代。

如果假设每个哺乳动物都有父母,那么一个人理论上的祖先数量,会达到10的300万次方——这个数字虽然不准确,但足以说明,人类的智慧,是无数祖先共同积累的结果。而如果没有足够大的生物规模,没有足够多的试错机会,智慧生命根本无法诞生。

这里还有一个有趣的小知识:物质是可以重复利用的。

一个人体内约有10的27次方个原子,而地球的总原子数约为10的50次方个。按照粗略计算,每个人体内至少有10000个原子,是当年组成秦始皇的原子——当然,这是假设秦始皇的原子均匀分布在地球中,如果考虑到原子主要集中在生物圈,以及秦始皇一生的原子更替,这个数字可能会更大。同样,牛顿、爱因斯坦,甚至2亿年前的恐龙,它们身上的原子,也可能存在于我们体内——我们都是宇宙物质的“集合体”,都是生命演化的产物。

5. 行星必须拥有稳定的地磁场。地磁场是行星的“保护盾”,它能阻挡太阳风的侵袭,留住行星的大气和液态水。

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如果没有地磁场,太阳风会不断吹袭行星表面,逐渐剥离行星的大气,最终让行星变成一颗没有大气、没有液态水的死星——就像火星一样,火星曾经也有地磁场,但由于内核冷却,地磁场逐渐消失,大气被太阳风吹走,液态水也被蒸发,最终变成了现在这颗干旱、荒凉的星球。

6. 行星外围必须有大行星的“保护”。

在太阳系中,木星就像是地球的“保护神”,它凭借巨大的引力,阻挡了绝大多数小行星和彗星的撞击。

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1994年,苏梅克-列维9号彗星撞击木星,这是人类历史上第一次观测到的彗星撞击行星的事件,其中碎片G的威力最大,于7月18日07时32分(UTC)撞向木星,释放的能量相当于6万亿吨TNT炸药,是全球核武器储备总和的750倍——仅仅这一块碎片,如果撞击地球,人类文明就会被彻底摧毁,甚至可能导致人类灭绝,文明倒退几亿年。

小行星带位于木星轨道内侧,这里有无数的小行星,它们的轨道如果发生偏移,就有可能撞击地球。而木星的引力,会像“大哥”一样,将这些偏离轨道的小行星“收拾”掉——要么将它们吸引到自己身上,要么将它们甩出去,从而保护地球不受撞击。

虽然木星的保护范围主要是太阳系的一个轨道面,但星际空间极其空旷(比地球实验室制造的真空还要空),绝大多数危险都来自于太阳系内部的“组件”,它们的轨道面都与地球相似,所以木星的保护作用,依然非常重要。

7. 行星必须拥有一颗合适的卫星(比如地球的月球)。月球的存在,对地球生命的演化,尤其是文明的诞生,有着不可替代的作用——它通过潮汐力,让地球的海洋产生涨潮和落潮,而潮汐的涨落,是生物从海洋走向陆地的重要推动力。

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如果没有月球,地球的潮汐会非常微弱,生物很难有机会被搁浅到陆地上,也就无法进化出陆地生物——而文明的诞生,必须依赖陆地环境。

几十亿年来,每天都有无数生物被潮汐搁浅到陆地上,它们为了生存,不断适应陆地环境,逐渐进化出四肢、肺等器官,最终才有了陆地生物,才有了人类。可以说,没有月球,生物上岸可能会推迟几亿年,而时间越长,生命被意外摧毁的机会就越大。

而且,月球的形成,本身就是一个极其偶然的事件。

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目前最有竞争力的月球形成假说,是“撞击说”:地球形成之初,并没有月球,后来一颗与火星大小相当的行星(被命名为“忒伊亚”),与地球发生了剧烈撞击,撞击产生的碎片,一部分掉回地球,一部分飞出地球的引力范围,还有一部分在地球的引力作用下,逐渐聚集形成了月球。这个假说的有力证据,就是地月的成分非常接近——月球的岩石成分,与地球地幔的成分几乎一致。

更幸运的是,地球不仅形成了月球,还成功留住了它。月球的轨道每年都会向外移动3.8厘米,按照这个速度,数十亿年后,月球会逐渐远离地球。

如果地球的自转速度再快一点,月球可能早就被地球“甩”出去,被太阳接管;如果地球的自转速度再慢一点,月球可能会被地球的潮汐力“拉”回来,撞击地球。而地球的自转速度,恰好处于一个完美的范围,让月球能够稳定地围绕地球运行,为地球生命的演化提供了稳定的保障。

以上这些条件,并不是孤立存在的,它们相互影响、相互制约,只要有一个条件不满足,行星就无法孕育生命。而且,这些条件的概率,需要用乘法计算——合适的恒星概率×合适的行星概率,越乘越小。

我们可以做一个粗略的估算:如果合适的恒星占银河系恒星总数的1%,合适的行星占合适恒星周围行星总数的万分之一,那么银河系中,能孕育生命的行星,大约有14万个(1400亿×1%×1/10000)。这个数字看起来很多,但实际上,这只是“能孕育生命”的行星数量,想要孕育出文明,还需要过最后一道关——创世几率。

(三)创世几率:生命诞生的“终极考验”

即便一颗行星满足了所有的外部条件,拥有合适的恒星、合适的环境,也不一定能孕育出生命——因为生命的诞生,还需要一个难以量化的“创世几率”。

简单来说,就是“一锅温暖的有机物浓汤”,需要多少亿年,才能自发组成生命?

我们可以用一个形象的比喻:把生命的组成部件(有机分子)比作一堆积木,把海洋比作一个大桶,我们把积木放进桶里,使劲摇晃,多久能正好晃出一个完整的城堡?

答案是:几乎不可能。

要知道,一个围棋棋盘有361个落点,所有可能的落子组合,已经超过了宇宙的原子总数(约10的80次方个);而一个最简单的生命(比如细菌),其组成部件的数量和复杂程度,远超围棋的落子组合——想要让这些部件自发组合成生命,难度可想而知。

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生命的诞生过程,大致可以分为几个阶段:无机小分子→有机小分子→有机大分子→生物大分子→嘌呤、嘧啶、氨基酸→DNA、蛋白质→完整的生命。

这个过程没有任何“神的指导”,完全是随机的化学反应,从“自己造零件”到“自己组装”,基本靠“蒙”——每一步都需要极其偶然的巧合,每一步的概率都非常低。

宇宙的总原子数约为10的80次方个,这个数字虽然庞大,但与生命诞生的概率相比,依然显得微不足道。

我们可以做一道简单的数学题:假如一个班级有60个人,只有一种座位排法是最有利于班级的,那么总共有多少种排法?

答案是60的阶乘,约为10的81次方——这个数字,是宇宙总原子数的10倍。

也就是说,即便让老师不停地试排座位,试到宇宙再爆炸100次,也很难找到这种最优排法。而生命的诞生,比这道题的难度还要大得多。

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目前,科学界普遍认可的生命起源假说,是“化学起源说”——生命是在地球早期的有机浓汤中,通过一系列随机的化学反应,逐渐形成的。

除此之外,还有一种“地外来源说”,认为地球的生命是“天外飞来”的——宇宙中的有机分子,随着冰陨石落在地球上,然后在地球的宜居环境中,逐渐繁衍进化。

这种假说虽然能解释地球生命为什么出现得这么快(地球形成约8亿年后,就出现了最原始的生命),但无法解释宇宙中最初的生命是怎么来的——它只是把“生命起源”的问题,从地球转移到了宇宙,并没有真正解决问题。

还有一个有趣的现象,能从侧面说明生命诞生的难度:自从38亿年前地球诞生第一批生命以来,再也没有出现过新的“生命批次”。

按照常理来说,现在地球的环境比早期更适宜,海洋中的有机物也更丰富,应该会不断有新的生命诞生才对——哪怕是与现有生命完全不同的“另类生命”,也应该有出现的可能。但事实是,我们没有发现任何新的生命批次,这可能是因为现在的环境不如早期的“有机浓汤”浓厚,也可能是因为新诞生的生命被现有生命压制、淘汰,还可能是因为生命诞生的概率实在太低,低到在人类的观测范围内,无法再次出现。

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有人曾经提出过一个有趣的实验:制作一个全密封的玻璃容器,放入生命所需的所有元素(碳、氢、氧、氮等),将容器放在适宜的温度、湿度环境下,不时模拟打雷、下雨等自然现象,观察生命是否会诞生。

这个实验的几率虽然极小,但如果能世代相传,坚持几百年、几千年,说不定真的能观察到生命的诞生——而这样的实验,据说已经有科学家在尝试了。

综合来看,生命的诞生虽然极其艰难,但由于宇宙的基数足够大(数千亿个星系,每个星系数千亿颗恒星),所以生命应该不是地球独有的——每个星系或多或少都应该存在一些生命,银河系中,也应该有一批能孕育生命的行星。但生命的诞生,绝对达不到“非常常见”的地步,它依然是宇宙中的“稀缺品”。

还有一个需要考虑的因素:“错峰文明”。

有些星球可能曾经孕育过生命,甚至文明,但由于恒星寿终正寝、行星环境恶化,或者遭遇了小行星撞击、超新星爆发等灾难,这些生命和文明已经消亡;还有一些星球,可能在未来会孕育出生命和文明,但那时候,人类可能已经消亡。这些“错峰”的生命和文明,与我们人类处于不同的时间线,就像“错峰上下班”一样,我们永远无法相遇——对于我们来说,它们的存在,和“没有”几乎没有区别。

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如果你对这个话题感兴趣,可以搜索一下“德雷克公式”——这是天文学家德雷克提出的一个公式,用于估算银河系中能与外界进行交流的高级文明的数量。

这个公式综合考虑了恒星形成率、行星数量、宜居行星比例、生命诞生概率、文明诞生概率等多个因素,虽然不同科学家对公式中各参数的估算不同,得出的结果也相差很大,但它为我们研究地外文明,提供了一个科学的框架。

二、有地外生命,但没有形成地外文明

假设宇宙中存在地外生命,那么接下来的问题就是:这些生命,是否都能进化成文明?很多人认为,只要有足够的时间,生命就一定能进化出智慧,形成文明。

但实际上,这种想法忽略了一个核心问题:生命的进化,核心目标是“生存”,而不是“智慧”——智慧只是生命适应环境的一种方式,并不是唯一的方式,也不是最高级的方式。

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地球生命用了38亿年,才进化出人类文明,这38亿年里,地球经历了无数次灾难(小行星撞击、超级火山爆发、冰期等),但每次灾难都留了一线生机,而且最终都能结束,让生命有机会继续演化。如果其中任何一次灾难没有留下生机,或者持续时间过长,地球生命可能就会彻底灭绝,也就不会有人类文明的诞生。

更重要的是,地球的“宜居时间”是有限的——再过十亿年,太阳会缓慢膨胀,地球表面的温度会逐渐升高,液态水会被蒸发,地球会变得不再宜居,而且这种变化是不可逆的,不会有“结束”的可能。也就是说,生命的演化,不仅需要足够的时间,还需要在这段时间内,没有遭遇无法承受的灾难——而这样的“完美时间窗口”,在宇宙中并不常见。

为什么生命的演化需要这么长的时间?为什么别的星球不能只用一亿年,就进化出文明?

核心原因就是:智慧的优先级,远低于生存。

在生命的演化过程中,有几千上万个“天赋点”,比如牙齿的硬度、皮肤的厚度、眼睛的视力、耳朵的听力、肌肉的力量,甚至是毛发的颜色,这些天赋点的优先级,都可能不低于智慧——因为这些天赋,能直接帮助生命生存、繁衍,而智慧的作用,需要很长时间才能体现出来。

比如蟑螂,它们已经在地球上生存了3.5亿年,比恐龙还要久远,但它们始终没有进化出智慧,也没有形成文明——因为它们的生存方式,不需要智慧:它们体型小、繁殖能力强、适应性强,能在各种恶劣环境中生存,哪怕是核辐射环境,也能存活。对于蟑螂来说,“生存”就是唯一的目标,智慧对它们来说,不仅没有必要,反而可能会消耗更多的能量,影响生存。

还有很多生命,比如植物、细菌、病毒、真菌等,它们完全放弃了“智慧”这个天赋点,专注于提升自身的生存能力。

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植物通过光合作用获取能量,细菌通过分裂繁殖延续后代,病毒通过寄生生存——它们的生存方式虽然简单,但非常有效,所以它们能在地球上生存数十亿年,甚至比人类更“成功”。

很多学者倾向于把“进化论”称为“演化论”,因为生命的演化,没有“高低贵贱”之分,也没有“固定的方向”——生命只是被动地适应环境,人类眼中的“退化”,从环境适应性的角度来看,其实是“进化”。

比如,有些洞穴生物失去了眼睛,这在人类看来是“退化”,但对于洞穴环境来说,眼睛没有任何作用,失去眼睛反而能节省能量,更好地适应洞穴环境——这就是一种“进化”。

我们甚至可以这样说:人类并不比三叶虫高级。

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三叶虫在地球上繁衍了3.2亿年,而人类至今只生存了500万年;三叶虫能适应各种海洋环境,而人类的适应性,在很多恶劣环境中,甚至不如细菌。生命的“高级”与否,从来不是看智慧的高低,而是看生存能力的强弱——能在地球上生存更久、适应更多环境的生命,才是更“成功”的生命。

除了三叶虫,鲎、水母、海绵等物种,也都是地球的“老居民”:鲎已经生存了4.5亿年,水母生存了5亿年,海绵生存了6亿年,它们都没有进化出智慧,但它们都凭借强大的生存能力,在地球上繁衍至今。而蓝藻,更是地球的“王者”——它已经在地球上生存了35亿年,是地球上最早的生命之一,它通过光合作用,为地球制造了大量的氧气,为后续复杂生命的诞生奠定了基础。如果没有蓝藻,地球可能至今还是一颗没有氧气、没有复杂生命的星球。

人类的智慧,诞生至今只有500万年,而这500万年里,人类大部分时间都苟活在石器时代——也就是说,初级智慧并没有什么绝对的生存优势。我们之所以能进化到今天,成为地球的“主宰”,很大程度上是因为这500万年里,地球的环境相对平静,没有发生足以摧毁人类的大灾难。

实际上,人类曾经多次濒临灭绝——比如7万年前的多巴火山爆发,导致全球人口锐减到不足1万人,如果那次火山爆发再猛烈一点,人类可能就已经灭绝了,也就不会有今天的文明。

还有一个大家不愿承认的事实:虽然人类站在生物链的顶端,但人类远不是最成功的生物。在巨型天灾面前,人类的智慧,甚至不如细菌、蓝藻这些“低级生命”。

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比如,如果现在爆发超级火山爆发,或者小行星撞击地球,引发长达1万年的黑夜,那么人类很可能会灭绝,而细菌、蓝藻等生命,依然能在恶劣的环境中存活,等待环境好转后,继续繁衍。

科技虽然能提升人类的生存能力,但科技是“身外之物”,是可以被剥夺的。

一旦发生大灾难,人口规模会大幅减少,工业体系会被打破,人类会进入“恶性循环”——没有足够的人口,就无法维持工业体系;没有工业体系,就无法制造先进的工具和设备,无法应对灾难。想要维持现有的工业体系,至少需要一个完整的中型国家规模,每个关键行业都有足够的人才和设备——而在大灾难面前,这样的规模,很难维持。在科技没有突破到“排山倒海”的水平之前,人类始终是“脆弱”的,就像“嘎嘣脆”一样,稍有不慎,就会灭绝。

回到地外生命的话题:很多有生命的星球,可能因为环境过于严酷(比如温度过高、过低,辐射太强),无法让生命进化出智慧;有些星球可能全是海洋,没有陆地,生命无法上岸,也就无法形成文明;还有一些星球,可能被冰盖覆盖,冰盖之下的深海中,可能存在一些简单的生命(比如火山口附近的细菌),但它们永远无法上岸,也无法进化出智慧。

就算一颗星球的环境和地球完全一样,也依然可能终其一生,都无法进化出文明。

因为生命的演化,需要“适度的灾难”和“复杂的环境”:适度的灾难,能像“筛子”一样,过滤掉劣势基因,保留优势基因,促进生命的进化;复杂的环境,能促进生命的多样性,让生命有更多的演化方向。如果一颗星球的环境过于稳定,没有灾难,生命就会缺乏进化的动力,始终停留在简单的阶段;如果环境过于单一,生命的多样性就会不足,也很难进化出智慧。

比如,如果一颗星球只有一块大陆,周边全是海洋,内陆是沙漠,那么生命的生存空间就会非常单一,演化方向也会受到限制,文明的出现,就会被大幅延缓。而地球,拥有七大洲、四大洋,地形复杂、气候多样,为生命的演化提供了丰富的环境,这也是人类文明能诞生的重要原因之一。

尽管地外生命进化出文明的难度很大,但放在整个可观测宇宙这个大基数上,说“所有地外生命都没有进化出文明”,显然有些自大——宇宙中,很可能有一些星球,和地球一样幸运,孕育出了文明。但如果只看银河系,说“人类是最幸运的,是银河系中唯一的文明”,倒也说得过去——毕竟,银河系中,能满足所有条件的星球,实在太少了。

三、有地外文明,但等级低于人类

如果宇宙中存在地外文明,那么有没有可能,这些文明的等级,低于人类?

从理论上来说,这种可能性几乎为零——核心原因就是:文明一旦形成,就会进入“科技大爆炸”阶段,发展速度会极其迅速,只需几千年,就能追上甚至超越人类文明。

人类文明的发展,就是一个最好的例子:5000年前,人类还处于石器时代,只能使用简单的石头工具;3000年前,人类进入青铜时代,开始制造金属工具;2000年前,人类进入铁器时代,生产力大幅提升;几百年前,人类进入工业时代,蒸汽机、电力的发明,让人类的发展速度实现了质的飞跃;近几十年,人类进入信息时代,互联网、人工智能、航天技术的发展,让人类的文明等级,再次提升。

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从石器时代到信息时代,人类只用了5000年——这5000年,在宇宙的时间尺度上,只是“一瞬间”。如果一颗星球孕育出了文明,哪怕它比人类文明晚诞生5000年,现在也已经追上人类文明了;如果它比人类文明早诞生5000年,现在的文明等级,很可能已经远超人类。

有人会问,会不会有一些文明,发展速度很慢,始终停留在低级阶段?比如,始终停留在石器时代,无法进入工业时代。这种可能性非常小——因为文明的发展,一旦突破某个“临界点”(比如学会使用火、学会制造工具、学会语言交流),就会进入加速阶段,很难停滞不前。而且,生命的演化是“趋利避害”的,智慧的出现,会让文明不断探索、不断进步,以适应环境、提升生存能力——只要没有遭遇毁灭性的灾难,文明的发展速度,都会非常迅速。

除此之外,宇宙的年龄约为138亿年,而人类文明的历史只有5000年——如果宇宙中存在地外文明,那么它们的诞生时间,很可能比人类早得多,其文明等级,也应该比人类高得多。如果我们现在能发现地外文明,那么它们的等级,要么和人类相当,要么远超人类,几乎不可能低于人类。

四、有地外文明,但大家等级一样高

相比之下,这种可能性就非常大了——无论是在银河系,还是在整个宇宙,很可能存在多个文明,但这些文明的等级,都和人类相当。而导致这种情况的核心原因,就是:文明的发展,有一个“天花板”,无法无限发展。

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我们被近二百年的“技术爆炸”蒙蔽了眼睛,总以为只要给我们足够的时间,就会有一代又一代的爱因斯坦,一次又一次地推翻前人的理论,挖掘世界的本源,让科技无限发展。但实际上,宇宙的规律是固定的,世界的本源是简单的,我们可能已经掌握了宇宙中绝大多数的基础规律——宇宙规律不是“俄罗斯套娃”,不会有无限多的层次,也不会有无限多的未知等待我们去发现。

首先,违反科学规律的事情,我们永远做不到——比如,我们永远造不出永动机,因为它违反了能量守恒定律;我们永远无法超越光速,因为它违反了相对论。

其次,就算不违反科学规律,很多事情,我们也无法做到——比如,我们永远无法知道孔子一生说了几句话,因为没有完整的历史记录;我们永远无法复活已经灭绝的物种,因为它们的基因已经消失。

近几十年来,我们之所以感觉科技“日新月异”,其实只是电子技术层面的发展——比如芯片的升级、互联网的普及、人工智能的发展,这些都是电子技术的应用,而不是基础理论的突破。其他领域的科技,比如材料科学、能源科学、航天技术,与电子技术相比,发展速度非常缓慢——这也是为什么1969年人类就能成功登月,而50多年后,人类登月依然非常艰难。

登月的难度,不在于控制系统(电子技术),而在于化学燃料的性能和材料的性能——目前人类使用的化学燃料,能量密度已经接近极限,无法提供更强的动力;而材料的强度和熔点,也已经接近极限,无法承受更高的温度和压力。想要突破这些极限,需要基础理论的重大突破,而目前,人类在这些领域的基础理论,已经很多年没有重大突破了。

就连发展最快的电子技术,也已经接近极限。

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任正非曾经在讲话中提到,芯片的制程已经接触到“量子隧穿”效应,摩尔定律(芯片上集成的晶体管数量,每18-24个月翻一番)已经失效——也就是说,芯片再也无法通过不断缩小晶体管尺寸来实现性能的指数级提升。

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当晶体管的尺寸缩小到3纳米以下,甚至逼近1纳米时,微观世界的量子效应会彻底失控,电子不再遵循宏观物理规律,而是会像“穿墙术”一样,穿透晶体管的绝缘层,导致芯片漏电、功耗飙升,甚至无法正常工作。这不是技术不够先进,也不是工程师不够努力,而是量子世界的基本规律在发挥作用,就像我们无法超越光速一样,这是人类在电子技术领域无法突破的物理天花板。

我们曾经寄希望于通过新材料、新架构来挽救摩尔定律,比如采用石墨烯、碳化硅等新型半导体材料,或者研发3D堆叠、芯粒等先进封装技术。这些尝试确实能在一定程度上提升芯片性能,但都只是“治标不治本”——它们无法从根本上摆脱量子隧穿效应的束缚,也无法恢复摩尔定律曾经的指数级增长速度。就像一个奔跑的人,即便换上最轻便的跑鞋、调整最科学的姿势,也无法突破自身的生理极限,芯片的发展也是如此。

更关键的是,芯片的极限会直接传导到整个科技领域。

人工智能的发展需要海量算力支撑,而算力的提升依赖于芯片性能;航天技术的突破需要小型化、高算力的芯片,来支撑探测器的自主导航和数据处理;甚至我们日常使用的手机、电脑,其性能提升也早已放缓,从曾经每年一次的“性能飞跃”,变成了如今的“小幅升级”。这背后,都是芯片制程逼近物理极限的直接体现。

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这也恰恰印证了我们之前的观点:文明的发展有其固有的天花板,而这个天花板,就是宇宙的基本规律。无论是材料科学、能源科学,还是电子技术,当发展到一定阶段,都会遇到无法突破的物理瓶颈。

人类如此,即便宇宙中存在其他地外文明,它们也必然会面临同样的困境——它们或许会比我们早诞生几千年、几万年,或许会在某些技术细节上与我们不同,但它们同样无法违背宇宙的基本规律,同样会被这些物理瓶颈限制住文明的发展速度。

所以,宇宙中即便存在多个地外文明,它们的发展水平也大概率会和人类相当。我们都被困在同一个物理规律的“牢笼”里,都在各自的星球上,努力突破那些看似可以突破、实则早已注定的极限。没有谁能真正“领先”谁太多,也没有谁能成为宇宙中绝对的“最高级文明”——因为我们都受限于同一个宇宙的规则,都在文明发展的天花板下,艰难而坚定地前行。