摘要:在宇宙学的研究范畴里,平庸原理占据着极为重要的地位,是现代天文学家探究宇宙天体演化所倚重的关键原理。其核心要义可用“平庸”二字精准概括,即我们所处的宇宙位置以及所处的演化阶段,都毫无特殊性可言,皆是极为普通、平凡的存在。
在回答这个问题之前,非常有必要先讲一下宇宙学最基本的原理,平庸原理。
在宇宙学的研究范畴里,平庸原理占据着极为重要的地位,是现代天文学家探究宇宙天体演化所倚重的关键原理。其核心要义可用“平庸”二字精准概括,即我们所处的宇宙位置以及所处的演化阶段,都毫无特殊性可言,皆是极为普通、平凡的存在。
不妨通过几个生动的例子来加深对平庸原理的理解。
假设我们要全方位研究某个细菌的完整生命周期,并不需要时刻紧盯着这一个细菌,通过持续不断地拍摄照片来记录其成长过程。
我们仅需对一片细菌群体拍摄一张照片,基于所有细菌演化进程具有相似性这一假设前提,便能借助这张照片,知晓该细菌在各个年龄阶段呈现出的形态。
同样的道理,倘若外星人试图研究人类从呱呱坠地到生命终结的整个样子,他们也不必耗费时间与精力,全程跟踪观察某一个人的完整一生。在同一时刻,尽可能广泛地收集众多人类的照片,就足以实现这一研究目的。
将这一原理应用到星系研究领域,著名的哈勃深空场照片便是绝佳例证。
在极其微小的144弧秒区域,其范围仅占整个天空的2400万分之一,哈勃望远镜却成功拍摄到多达3000多个星系。由此可见,我们无需亲自对银河系的演化过程展开实际观测(况且受多种因素限制,这几乎难以做到),仅仅凭借这样一张照片,便能清晰看到星系在不同阶段的演化状态,进而深入了解我们所在的银河系。
这里面同样蕴含着一个假设前提,即我们的银河系在广袤宇宙中,不过是一个极为普通、毫无特殊之处的星系。同理,倘若我们认定人类文明也是平庸的,那么在研究文明的演化历程时,只需全面了解现阶段宇宙中各类文明的具体情况即可。因为我们有理由相信,宇宙中必定充斥着处于不同发展阶段的文明。
将自身平庸化,已然成为我们探索宇宙的一种广泛且常用的方法。
然而,令人疑惑的是,为何会有人认为人类文明可能是宇宙中的首个文明呢?
这一观点的出现,主要是为了解释著名的费米悖论。
费米悖论指出,如果人类文明是一个平庸的文明,基于这一前提,宇宙中理应存在大量处于不同发展阶段的文明。在这些文明之中,必然有相当一部分文明的发展程度远超地球文明,甚至存在比人类文明先进数百万年乃至数亿年的超级文明。
毕竟,在宇宙的宏大时间尺度下,几百万年不过是转瞬即逝的短暂瞬间。回顾人类文明的进化历程,仅仅在文明诞生后的几千年时间里,人类便成功制造出太空飞船。以此类推,那些比人类文明先进百万年乃至数亿年的超级文明,其科技发达程度必定超乎我们的想象,他们理应具备探测到地球,甚至跨越遥远距离飞临地球的能力。
但现实情况却是,他们究竟身在何处呢?
从宇宙的规模以及漫长的时间尺度来分析,生命的诞生绝非地球上的孤立偶然事件,因此外星生命乃至外星文明理应存在。然而,这一合理推断却与目前人类的实际观测结果相互矛盾,这便是著名的费米悖论。
为了破解这一悖论,人们充分发挥智慧,提出了各式各样的假说,归纳起来主要有以下三种可能方向:其一,外星文明确实不存在;其二,外星文明存在,但彼此之间尚未知晓对方的存在;其三,外星文明存在,并且他们已经发现了我们,只是我们并不知情。在此需要说明的是,像“政府已经发现外星人,但对公众隐瞒”这类假设,因其过于偏向阴谋论,缺乏足够的事实依据,所以在此暂不予以考虑。
外星文明不存在的两种可能性。
1.唯一论
在解释费米悖论的众多观点中,有一种最为简单直接的理论,即唯一论。该理论认为,人类是宇宙中第一个文明,甚至可能是唯一的文明。倘若这一观点成立,那么费米悖论所基于的“人类文明是平庸的”这一前提本身就是错误的。既然前提错误,那么费米悖论自然也就不攻自破了。
从数学模型的角度来看,宇宙中文明的数量可以通过一个简化的公式来大致估算,即宇宙中文明的数量=行星数量×文明诞生的概率。在这个公式中,行星数量是一个趋于无限大的数值,而文明诞生的概率则趋于无限小。
但由于人类文明的切实存在,我们至少能够确定,在这场无限大与无限小的“较量”中,无穷小并未占据上风,因为行星数量×文明诞生概率≥1。这里所提及的公式,实际上是对德雷克公式的一种高度简化形式。
在实际情况中,宇宙中文明的数量,本质上就是宇宙尺度的宏大浩瀚与生命及文明诞生概率的微乎其微这两者之间的相互博弈。倘若无限大占据主导,那么宇宙中文明的数量将会相当可观;反之,若无穷小占据优势,宇宙中文明的数量则可能为零。但人类文明的存在这一事实,明确无误地告诉我们,宇宙中文明的数量至少为1。
为了更直观地感受宇宙的宏大尺度,我们不妨来进行一番形象的描述。
目前,我们已经了解到宇宙中星系的分布呈现出相对均匀的状态。经科学估算,宇宙中的星系数量大致处于千亿级别。倘若将银河系视作宇宙中一个规模中等的星系,那么每个星系所包含的恒星数量同样也在千亿级别。
如此一来,宇宙中的恒星数量至少为1千亿乘以1千亿。
这个庞大的数字或许让人难以形成直观概念,打个比方,这个数量大约是地球上所有沙子数量的 10000倍,这里所指的沙子涵盖了沙漠、海滩等地球上各个角落的沙子。这仅仅是恒星的数量,而宇宙中行星的数量更是远超于此。据估算,广义概念上的类地行星数量,大约是地球上沙子数量的100倍。
设想一下,假如我们在某一天突然发现地球上某一粒沙子具有独特的特殊之处,此时,我们真的能够轻易认定它就是地球上唯一一粒特别的沙子吗?答案显然是否定的,在如此庞大的基数面前,这种可能性微乎其微。同理,在浩瀚无垠的宇宙中,仅仅因为我们尚未发现其他文明,就断言人类是唯一的文明,同样缺乏足够的说服力。
2.灭绝论
灭绝论认为,宇宙直至最近才逐渐演变到适合生命发展的状态。在这个全新的阶段,人类以及其他可能存在的文明,都正朝着更高级别的文明形态发展。我们恰好处于第一批有机会向高级文明迈进的行列之中,这是因为宇宙首次出现了如此漫长且相对稳定、和平的时期,为文明的孕育与发展提供了适宜的环境。
而在我们之前,或许曾经也有文明尝试发展,但在尚未进化成为超级文明之前,就因遭受各种宇宙灾难或其他不利因素的影响,最终走向了灭绝。
伽马射线暴就是一个典型的例子。
通过先进的天文观测设备,我们能够捕捉到来自遥远星系的伽马射线暴现象,这些现象实际上是几十亿年前发生的宇宙事件。此外,超新星爆发同样具有巨大的破坏力,极有可能导致其周围行星上的生命彻底灭绝。
回顾地球的发展历程,在早期阶段,地球经历了漫长的火山频繁爆发以及剧烈的地壳移动时期,经过漫长的演变,才逐渐迎来了适合生命发展的稳定阶段。以此类推,在过去的宇宙中,很可能也曾以更高的频率频繁发生类似的灾难事件。而直到现在,宇宙才首次为生命提供了一个能够相对稳定、不被过多干扰地生存与发展的较长时间段。
外星文明存在但相互不知晓的三种可能性。
1.过滤论
过滤论指出,文明在发展进程中并非一帆风顺,而是会遭遇诸多瓶颈。当文明发展到一定阶段后,往往会陷入一些难以突破的困境。随着其所依托的行星寿命逐渐走向尽头,该文明最终也将不可避免地走向消亡。宇宙就如同一个拥有层层筛选机制的巨大筛子,在漫长的岁月中,将数量众多的文明逐一过滤淘汰。
这意味着,在历史长河中,或许曾经有大量文明都发展到了与地球文明现阶段相当的水平。然而,由于技术瓶颈的限制或其他复杂原因,没有任何一个文明能够成功突破这一关键阶段,进一步进化成为高级文明。对于人类而言,这无疑不是一个好消息。因为这暗示着在未来,人类同样可能面临技术瓶颈的阻碍。倘若其他文明都未能成功跨越这一障碍,那么人类想要突破的可能性也极为渺茫。
若将生命的诞生视为第一道筛选关卡,文明的诞生作为第二道关卡,那么技术瓶颈无疑就是第三道关卡。值得庆幸的是,人类已经顺利通过了前两道关卡。
但令人担忧的是,截至目前,还没有任何一个文明能够成功跨越第三道关卡。
从这一角度悲观地来看,技术加速增长或许只是一个不切实际的伪命题。在现实中,有诸多事例能够为这一观点提供佐证。
例如,近年来,曾经被广泛认可的摩尔定律逐渐显现出失效的迹象。在计算机领域,芯片的集成度提升速度逐渐放缓,不再像过去那样遵循摩尔定律所预测的快速增长趋势。又如,与星际旅行密切相关的航天技术领域,自上个世纪60年代人类成功登上月球以来,在相当长的一段时间里,人类始终未能成功踏上火星。
此外,理论物理和数学领域的研究突破也变得愈发艰难和缓慢。以引力波和希格斯玻色子(即所谓的“上帝粒子”)的研究为例,每一项相关实验都需要投入巨大的成本,且不再像过去那样,凭借个人的力量就能够在这些领域取得重大突破。
如今,自然科学领域的诺贝尔奖获得者往往不再是单个个体,而是一整个庞大的研究团队。理论突破的乏力,直接导致了技术发展速度的减缓。从悲观的角度预测,当前人类的技术发展速度或许已经达到了顶峰,未来很可能面临发展停滞的困境。毕竟,技术的爆炸式增长在很大程度上仅仅是基于现有的观测和推测,缺乏确凿的、可持续的证据支撑。
2.孤岛论
孤岛论认为,人类自身的物理属性从根本上限制了人类能够掌控和利用世界的尺度范围。目前,人类所发明创造的最大功率的机器,与人类自身的物理属性相比,两者之间的差距最多仅在7-8 个数量级。这一现象充分表明,人类能够改造和利用的宇宙空间很可能存在着固有的限度。
为了更形象地理解这一观点,我们可以设想一个场景:假如人类的体型与蚂蚁相差无几,那么以我们的能力所制造出来的宇宙飞船,是否能够成功飞出地球呢?
答案显然是否定的。
在这种情况下,一阵普通的风都有可能轻易地将我们的飞船吹离既定轨道,使其无法顺利完成飞行任务。对于人类而言,在广袤的宇宙中,可能同样存在着许多类似地球上的风这样的阻碍因素。其中,距离就是一个极为显著且可能对所有文明都构成不可逾越障碍的因素。这便是孤岛论的核心观点,即各个文明如同被困在孤岛上的居民,彼此之间由于距离等多种阻隔因素的存在,根本无法实现相互联系与沟通。
孤岛论从本质上否定了文明之间相互联系的可能性,这种观点相较于技术瓶颈所带来的影响更为严峻。
因为它意味着人类自身的能力极限,从根本上决定了我们无法突破宇宙中存在的各种阻隔。实际上,在人类目前已知的宇宙现象中,已经存在着这样一种绝对的阻隔,那就是宇宙的超光速膨胀。我们通常所说的宇宙,准确来讲是“可观测宇宙”。
然而,在可观测宇宙之外,还存在着相当一部分宇宙区域,由于这些区域正以超光速的速度远离我们,它们所发出的光永远无法抵达地球,同样,我们也永远无法追上它们。倘若在这些视界之外的宇宙区域中存在文明,那么这些外星文明与我们之间,从理论上来说,将永远无法建立起联系,这是一种基于宇宙基本规律的、绝对不可逾越的隔绝状态。
或许很多人会对宇宙的超光速膨胀与相对论中关于光速限制的理论产生疑惑,认为两者之间存在矛盾。
但实际上,这两者并不冲突。
宇宙的超光速膨胀本质上是空间的膨胀,正是由于空间的这种超光速膨胀特性,导致宇宙被划分成了许多相互之间没有因果联系的区域。而相对论中所提及的速度限制,仅仅适用于宇宙中的某一个特定区域,并不适用于整个大尺度的宇宙空间。
每一个文明以自身为中心,都存在着一个特定的“可观测宇宙”范围。
在这个可见宇宙范围之外,就是该文明绝对无法与之建立联系的区域。倘若每一个文明的“可观测宇宙”中都仅仅只有自身这一个文明存在,那么这无疑就形成了一种绝对的孤岛状态。尽管目前我们的可观测宇宙范围实际上还在不断扩大,但这一现象背后涉及到诸多复杂的宇宙学原理,在此暂不展开详细探讨。
在此,我们还可以进一步引申出关于宇宙结局的探讨。
目前,科学界关于宇宙结局主要存在两种主流假说,一种是热寂说,另一种是大撕裂说。
接下来,我们简单介绍一下大撕裂说。
大撕裂说是在2003年由科学家提出的一种假说。通过复杂的计算,科学家们发现,如果暗能量产生的斥力与宇宙的平均能量密度的比值小于-1,那么暗能量所产生的斥力将会持续不断地增加。这种不断增强的斥力最终将强大到足以将宇宙中所有的基本粒子都相互扯开。
更为惊人的是,根据部分科学家的预测,这一灾难性事件的发生时间可能比我们想象的要快得多,大约仅需500亿年(甚至有些科学家认为只需要150亿年),宇宙中的所有基本粒子就将被彻底撕裂。
所谓的彻底撕裂,是指任意两个基本粒子之间相互远离的速度都将超过光速,届时,宇宙中所有的相互作用都将不复存在。这种场景,或许才是真正意义上的极致“孤独”。
但需要特别注意的是,目前人类对于暗物质和暗能量的了解还极为有限,大撕裂说仅仅只是一种基于现有理论和观测数据所做出的假说,其真实性和可靠性还有待进一步的科学研究和验证,我们不能仅仅依据这一假说就对宇宙的未来做出确定性的判断。
3.黑暗森林法则
黑暗森林法则最初是由刘慈欣在其著名科幻小说《三体》中提出的理论概念。
实际上,在刘慈欣之前,就已经有科学家提出过类似的观点,只不过刘慈欣通过精彩绝伦的推理过程,将这一理论以更加生动、形象的方式呈现给了广大读者。
在黑暗森林法则所描绘的宇宙图景中,整个宇宙就如同一片深邃、寂静且危机四伏的黑暗丛林。在这片丛林中,所有的文明都遵循着残酷的丛林法则,即要么主动出击消灭其他文明,要么时刻保持警惕,以免被其他文明发现并消灭。在这样的生存环境下,外星文明为了自身的生存安全,纷纷选择隐蔽自己的踪迹,尽可能避免被其他文明探测到。
这也就解释了为什么我们至今尚未发现外星文明的存在。
作为一种极具想象力的小说设定,黑暗森林法则无疑为读者带来了前所未有的阅读体验,在科幻文学领域具有极高的价值。
然而,从现实角度来分析,这一理论在实际宇宙中的可能性相对较低。因为在现实世界中,人类已经主动向宇宙中发射过无线电信号,并且目前仍在持续进行相关活动(例如METI计划)。
根据平庸原理进行合理推断,宇宙中必然存在着其他类似于人类的文明,他们同样也会向宇宙中发射无线电信号。按照这一逻辑,宇宙中理应充斥着各种智慧生物发射的无线电波。但截至目前,我们并未探测到大量来自外星文明的无线电信号,这一现实情况与黑暗森林法则所预测的场景存在一定的偏差。
以上便是关于费米悖论的前五种主流假说。
接下来,我们将探讨另外四种假说,这些假说均基于外星文明已经发现我们,但出于各种不同原因,并未向我们表明其存在的前提。
1.蚂蚁假说
蚂蚁假说认为,拥有高度发达技术的外星文明,可能由于自身文明的先进性和优越感,不屑于与人类文明进行联系沟通,就如同在日常生活中,人类通常不会主动与蚂蚁进行交流互动一样。
然而,这一假说存在着两个较为明显的缺陷。
其一,即使我们假设在宇宙中确实存在部分傲慢自大、不屑与低级文明交流的外星文明,但从概率学的角度来看,宇宙中必然也存在着像人类一样,对其他未知文明充满好奇心和探索欲望的文明。这种傲慢在整个宇宙的文明体系中,不应被视为一种普遍存在的现象。只要宇宙中存在一定比例的友善且好奇的高级文明,那么从理论上来说,他们就应该会尝试与人类文明建立联系。
其二,人类并非从根本上不愿意与蚂蚁进行沟通,而是由于蚂蚁自身的生理结构和智力水平限制,导致其缺乏与人类有效沟通的能力。
实际上,如果真的存在一种可行的方式能够与蚂蚁进行交流,相信会有许多人对此表现出浓厚的兴趣并积极参与其中。而对于外星文明与人类文明而言,情况则有所不同。
在科学研究中,我们普遍认为数学是一种在宇宙中通用的语言,因为任何一个能够发展出科学技术的文明,都必然离不开对数学的运用。无线电作为电磁波的一种形式,也是人类目前用于宇宙通信的重要手段之一。
很难想象,一个在科技发展程度上超越人类文明的外星文明,竟然没有掌握无线电相关技术。即便外星文明可能拥有更为先进、高效的通信方式,他们也理应充分考虑到宇宙中存在着众多像人类这样的低级文明,并尝试采用这些低级文明能够理解和破译的手段与我们进行联系。
2.动物园假说:文明的宇宙观察站
当我们思索宇宙中最为珍稀之物,金子显然难以入围。虽说重金属在地球范畴内颇为罕见,可一旦将视野拓展至宇宙的宏大规模,其数量便显得不足为奇。事实上,宇宙间最稀有的,非生命莫属,而从生命进化至文明,更是概率极低的小概率事件,这也使得宇宙中的文明愈发显得弥足珍贵。
类比人类热衷于研究动物习性、探究土著文化,外星文明中的宇宙社会学家与文明学家,极有可能也认为人类文明蕴含着极高的研究价值。
由此推测,宇宙中或许存在大量如同被圈养般的文明,高等外星文明借助对这些文明的研究,试图回溯自身的发展历程,而人类,不过是众多被圈养文明中的一员。
在这个假说里,我们仿佛是宇宙动物园中的独特展品,在毫不知情的情况下,成为外星学者观察与研究的对象,他们或许在遥远之处默默注视,记录着人类文明的每一步发展,就如同人类在自然保护区观察野生动物一般,尽量不干扰,只为获取最纯粹的文明演进数据。
3.黑幕假说:被遮蔽的真实星空
黑幕假说与《三体》中智子锁死人类科技的情节有着异曲同工之妙。该假说认为,地球被一层神秘黑幕环绕,我们日常仰望所见的星辰大海,或许只是外星文明精心构建、想让我们看到的虚假景象。
这些外星文明的目的,并非如保护野生动物那般纯粹,更大的可能性是将人类当作实验对象。也许在宇宙的某个角落,存在着一个超级文明,他们一旦发现低级文明,便会在其周围设置这样一层黑幕,让这些低级文明误以为自身在宇宙中孤立无援。
在黑幕的笼罩下,人类对宇宙的探索与认知受到极大限制,就像被关在一个精心布置的舞台内,所看到的一切皆为虚幻,而真实的宇宙模样以及外星文明的真实意图,被深深隐藏在黑幕之后 。
4.缸中之脑:虚拟世界的可能性
人类对世界的全部认知,归根结底都源于自身的感知。
倘若失去视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉和痛觉,世界于我们而言,将沦为一片虚无。从某种角度看,这些感觉仅需大脑就能生成,这不禁让人怀疑,我们或许只是浸泡在缸中的大脑。
看过《黑客帝国》的人,对此观点想必不会陌生,只不过电影中是人工智能将人类禁锢在缸中,而在这个假说里,实施者可能换成了外星人。
空间和时间并非无限可分,空间存在最小单位普朗克长度,时间存在最小极限普朗克时间,这或许就是这个“虚拟世界”程序中的最小“像素点”,暗示着我们所处世界的虚拟本质。至于外星人这么做的缘由,有一种可能是,他们在模拟文明或宇宙的演化进程。
在我们感知中历经138亿年的漫长时光,对外星人而言,或许仅仅是加速了程序的运行时间而已。在这个假说设定下,外星人宛如掌控一切的“上帝”,但此“上帝”绝非宗教信徒所信奉的传统意义上的神明。
需要明确的是,上述这些假说,更多是人类为全面探讨可能性而进行的大胆设想,难以被证实或证伪,与宗教中上帝创造宇宙的说法类似,更多停留在思辨层面。
回顾对费米悖论的九种假说,我们不难发现,除“人类是宇宙中第一个文明”的唯一论解释外,还有诸多理论能够尝试解读费米悖论。
就个人而言,更倾向于过滤论和孤岛论。
过滤论实际上否定了技术爆炸的无限性,毕竟技术发展不可能永无止境地加速,必然存在一个难以突破的上限。而孤岛论从根本上否定了人类殖民其他星系的可能性。这或许也是许多人宁愿相信唯一论,也不愿接受过滤论和孤岛论的原因——倘若人类是首个文明,那么便意味着拥有无限可能,技术能够实现爆炸式发展,甚至有机会殖民整个宇宙。
那么,宇宙深处究竟是否存在外星文明呢?我坚信是有的。目前,人类探寻外星文明主要依靠两种途径:天文观测与深空探测。
先谈谈射电望远镜的天文观测。
自人类首次发送无线电信号至今,已过去100多年,这些信号在宇宙中传播,形成了一个半径100 多光年的球体范围。
然而,人类不经意间发射的这些无线电波,会被地球电离层反射,穿越大气层后,信号强度大幅衰减,传播数光年之后,便会淹没在宇宙背景噪声之中,难以分辨。要使无线电信号成功抵达其他行星,需满足几个关键条件:精准对准目标发射、具备足够强大的功率,以及确保接收方能够成功解码。
同理,外星文明的信号若要被地球接收,他们也必须在浩瀚宇宙中恰好对准地球发送信号。所以,只要外星文明数量并非多到难以想象,我们至今未接收到外星无线电信号,也并非难以理解。
再看深空探测,目前人类连火星当下或曾经是否存在生命都尚未完全确定,更别提众多其他类地行星了。这无疑对航天技术的进一步发展提出了迫切需求。
总而言之,人类在探索外星文明的道路上,所做的工作还极为有限,远不足以支撑我们草率得出人类是宇宙中唯一文明的结论。退一步讲,即便人类真的是唯一文明,待未来技术成熟,我们也能够将最原始的起源生命体播撒到宇宙各处,助力他们在宇宙深处生根发芽,完成生命诞生这“第一层宇宙筛”的关键步骤。
来源:宇宙探索