灭霸来银河系打了几次响指？

银河系看似熠熠生辉，充满外星生命的无限可能，但也许这些文明早已自我毁灭。

 

 

这是科学家于2020年12月14日发表在arXiv预印论文库上的一项新研究的成果，该成果利用现代天文学和统计模型绘制了银河系时空中智慧生命出现和灭亡的图谱。其结果相当于一个著名方程式的升级精准版本——德雷克方程V.2020。德雷克方程又称“绿岸公式”，是搜寻地外文明组织（SearchforExtraterrestrialIntelligence）的创始人弗兰克·德雷克（FrankDrake）于1961年在绿岸镇提出的方程，用以推算银河系及可观测宇宙中能与我们进行无线电通信的高智能文明数量。

 

德雷克方程图解，不做深入探讨，感兴趣的同学可以研究一下

 

物理学家卡尔·萨根（CarlSagan）曾在他的《宇宙》作品中大量描述该方程。德雷克方程依赖于许多神秘的变量——比如行星在宇宙中的普遍性，因此这个方程虽然非常简单，但其实是一个无法求解的问题。

 

这篇由三位加州理工学院物理学家和一位高中生撰写的新论文更具实用性。它指出了生命最有可能在银河系的何时何地出现，并确定了影响其普遍性的最重要因素：智慧生物自我毁灭的倾向。

 

“卡尔·萨根时代以来，已经做了大量的研究，”该研究的合著者，加州理工学院喷气推进实验室的天体物理学家乔纳森（JonathanH.Jiang）说道：“特别是自从哈勃太空望远镜和开普勒太空望远镜问世以来，我们对银河系的密度（气体和恒星）、恒星形成速率和系外行星的形成...以及超新星爆炸的发生率有了深入的了解。事实上，我们已经掌握了一些数据（这些数据在著名的《宇宙》纪录片问世时尚未揭开神秘面纱）。”

 

论文作者们研究了一系列被认为会影响智慧生命发展的因素。例如，拥有类地行星的类太阳恒星存在的普遍性；致命的超新星爆发的频率；适宜条件下智慧生命进化所需的概率和时间；以及先进文明自我毁灭的可能性。

 

考虑到这些因素，他们对银河系的演化进行了建模，发现基于已知因素的生命出现概率在距离星系中心13,000光年和星系形成80亿年后达到峰值。相比之下，地球距离银河系中心约25,000光年，人类文明在银河系形成后约135亿年后才出现在地球上（尽管行星形成后不久就出现了简单生命）。

 

换句话说，就银河系地理而言，我们很可能是一个边缘文明，是较晚出现在银河系的有自我意识的居民。但假设生命出现概率极大并最终演变为智慧生命，那么可能还有其他文明存在——大部分聚集在银心外13,000光年附近，这主要是因为那里普遍存在类太阳恒星。

 

论文中绘制了一个坐标轴数据：银河系数十亿年的年龄（y轴）与距离银河系中心的距离（x轴）。数据中，在银河系形成80亿年，距离银河系中心13,000光年时发现了文明的热点。

 

今天仍然存在于银河系中的大多数其他文明可能都很年轻，这是因为智慧生命存在时间越长，越有可能自我毁灭。研究人员发现，即使银河系在50多亿年前达到了文明的顶峰，当时的大多数文明也有可能自我毁灭。

 

最后一点是论文中最不确定的变量；智慧文明自我毁灭的频率如何？研究人员发现，这也是决定文明普遍程度的最重要因素。即使某一特定文明在任何特定世纪毁灭自己的可能性极低——比如说，通过核战争或失控的气候变化——也意味着绝大多数银河系文明的顶峰已经不复存在。

 

银河系已有约100多亿岁，而银河系直径只有大约10万光年，这就意味着，即使外星文明仅以光速的千分之一太空旅行，也不过只需1亿年左右的时间就可以横穿银河系，这个时间远远短于银河系的年龄。但为什么我们还没有遇见外星文明？这就是费米悖论。

费米悖论其实是一个开放式问题，在找到地外文明存在的证据之前，每个人都可以提出自己的答案。

回答费米悖论，可能有三个解：

 宇宙中不存在别的文明，人类是独一无二的；

外星文明是存在的（或曾经存在过，也就是本文讨论的文明已经毁灭的情况），但它们迄今为止还无法和我们接触；

 外星文明已经来到地球，只是我们不知道。

而提到费米悖论就不得不提另外两个假说——黑暗森林和大过滤器假说。

 

黑暗森林假说

“宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人，像幽灵般潜行于林间，轻轻拨开挡路的树枝，竭力不让脚步发出一点儿声音，连呼吸都必须小心翼翼：他必须小心，因为林中到处都有与他一样潜行的猎人，如果他发现了别的生命，能做的只有一件事：开枪消灭。在这片森林中，他人就是地狱，就是永恒的威胁，任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭，这就是宇宙文明的图景，这就是对费米悖论的一种解释。”

 

生存是文明的第一需要；文明不断增长和扩张，但宇宙中的物质总量保持不变。两个文明无法判断对方是否为善意文明，一旦某个文明被发现，就必然遭到其他文明的打击。因此我们至今未能和任何外星文明接触，也有可能是因为我们身处这个黑暗的宇宙森林之中。

 

大过滤器假说

美国乔治梅森大学的助理教授罗宾·汉森（RobinHanson）为了试图解答费米悖论而提出了大过滤器假说。汉森把从没有生命的荒芜之地到扩张性的星际文明的演进，大致划分成9个阶段：

 合适的行星系统（存在有机物以及宜居的行星）；

可自我复制的分子（比如RNA）；

简单（原核）单细胞生命；

复杂（真核）单细胞生命；

有性生殖；

多细胞生命；

脑容量较大、会使用工具的动物；

我们目前这个阶段；

星际殖民扩张。

汉森认为，目前我们还没有接触其他外星文明说明，上述9个阶段（或可能被细分出的更多阶段）里，至少有一个阶段是难以实现的。无论是什么因素在哪个步骤阻止了第9个阶段的最终实现，它都被称为“大过滤器”。

大过滤器究竟发生在什么位置呢？如果它位于第8步之前，人类就该庆幸，但既然地球能够做到，其他文明总有和我们一样甚至更先我们一步。如果大过滤器位于第8步和第9步之间，则意味着我们将面临着生死考验。鉴于尚未发现其他文明做到了第9步，我们无论如何，或许都不该对人类的命运太过乐观。

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