我们在宇宙中是孤独的吗?
费米悖论起源于恩里科·费米在宇宙漫长年龄和庞大的星体数量的基本假设上,经计算发现——地外文明存在性的过高估计与缺少证明地外文明存在的相关证据相矛盾。于是费米在1950年夏天的某个午餐的闲谈中提出了“外星人它们都在哪里?”的著名问题。
直到1961年,苏联宇航员尤里·加加林(Yuri Gagarin)驾驶“东方号”宇宙飞船完成了人类的首次太空飞行。随后在美苏两国之间展开的空间竞赛让人们一脚迈进了太空时代,费米问题也成为人们进入太空时代前的一个传说。
如果太空旅行的外星人真的存在,那么他们将在银河系中四处旅行,殖民于每一个宜居的星球。因此他们也应该在地球上建立殖民地。但因为他们不在地球上,所以他们就不存在。
这就是广为人知的“费米悖论”的一种表述。问题在于费米在1954年因癌症去世,他生前未能成功解释这个悖论,也从未发表过任何关于外星智慧生命的文章。正如与同他共进午餐的同伴回忆中的那样,他只是提出了一个问题,“外星人它们都在哪里?”——对此有很多可能的解释。费米并不怀疑外星文明的存在,但他认为星际旅行是不可行的,或者是外星人根本没能在这浩瀚的银河系中找到地球。
认为外星人不存在的论点实际上是由天文学家迈克尔·哈特(Michael Hart)在1975年发表的《对地球上没有发现外星生命的解释》的论文中提出的。哈特认为,如果一个外星文明在银河系中出现,它将开发出进行星际旅行的技术,并向附近的恒星发起殖民探险。这些殖民地将依次再发射自己的星际飞船,形成在整个银河系内大殖民的浪潮。
假设星际飞船能以十分之一光速的速度飞行,并且在到达目的地后不失时机地建造新的飞船,哈特推测,殖民浪潮可能在650,000年后席卷整个银河系。即使每个殖民地在建造更多的飞船之前花费了更多的时间,也可以在2,000,000年内从银河系的一头穿越到另一头。从宇宙或者文明演化的时间尺度上来看,两百万年是一个很短暂的间隔。因此哈特断言,之所以地球上还没有外星人,是因为我们的银河系中根本就不存在外星人。
1980年,宇宙学家弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)在哈特的论点做了拓展。蒂普勒认为外星殖民者将在具有自我复制功能的机器人的帮助下一起进行星际旅行殖民。他将结论发表在《地外智慧生命并不存在》论文中。
那些支持搜寻外星智慧计划(search for extraterrestrial intelligence, SETI)的人希望通过使用射电望远镜来寻找外星文明存在的证据,比如收听外星文明可能传送到太空的无线电信息。搜索这种射电波段的星际信号总比造一艘星际飞船去外太空里搜索外星文明要划算得多,而且以我们现在的射电望远镜技术来讲是可行的。
因为哈特持有外星人不存在的观点,所以他得出了SETI这项计划最终就是无底洞的结论。在论文中他写道,“广泛搜索其他文明的无线电信息可能是浪费时间和金钱”。
而美国的政治领袖听取了哈特的建议,民主党参议员威廉·普罗克斯米尔(William Proxmire)在1981年领导了一场反对太空探索的运动,他用哈特·蒂普勒的论点攻击美国宇航局(NASA)刚刚起步的SETI项目,最后NASA撤销了对SETI项目的开支。
NASA的第二次尝试也在1993年被国会否决,此后就没有公共资金用于搜寻外星无线电信号。
对星际旅行的前景,卡尔·萨根(Carl Sagan)不仅与哈特一样持乐观态度,而且早在1963年就发表了论文《相对论速度星间飞行与银河系间文明的直接接触》分析了星际旅行对外星智慧生命的影响。萨根与俄罗斯天文学家约瑟夫·什克洛夫斯基(Iosif Shklovsky)在他们1966年的经典著作《宇宙中的智慧生命》中用了一整章来阐述外星文明这个主题。
萨根得出结论了与哈特类似的结论:“如果说向星际殖民是一种星际文明的法则,那么即使只有一种具有星际旅行能力的文明也会在比银河系的年龄短得多的时间内迅速殖民扩张到整个银河系,从而会出现一个又一个的殖民地…”
1981年,萨根和行星科学家威廉·纽曼(William Newman)发表了对哈特-蒂普勒猜想的回应。
虽然哈特使用了一个非常简单的数学论证,假设一个外星文明的传播速度几乎和它的星际飞船的行驶速度一样快。而纽曼和萨根使用了另一个数学模型,就像种群生物学家用来分析动物种群的传播来模拟星际殖民一样。他们得出结论,哈特所假设的扩张速度是非常不现实的。好比说,如果文明为了避免生态崩溃而控制其在任何一个特定星球上的人口增长率。
而如果殖民者的寿命有限,如果外星社会最终摆脱了殖民扩张的倾向,那么殖民速度将大大减慢。哈特认为外星文明的传播速度几乎和它的船只所能传播的速度一样快的假设是不可信的。
如果智慧生命在不断演化,那么在第一个文明的第一波殖民扩张浪潮缓慢席卷整个银河系之前,其他文明都是有可能出现的。如果银河系中好几处都出现了殖民扩张的浪潮,它们可能会彼此相遇。那会发生什么?没人知道。
所以结论是:恩里科·费米从来没有提出过一个强有力的论点说外星文明可能不存在,而迈克尔·哈特也没,也从来没有人知道银河系中是否真的存在外星人。
如果外星文明真的存在,我们就有可能发现它们的无线电信息并找到它们存在的证据。这样我们就终于可以停止漫无边际的胡乱猜测,开始认真思考并脚踏实地地做一些事情了。