宇宙中的恒星如此之多,即便出现⽣命的概率很⼩,但算下来也是⼀个极⼤的数字。宇宙已经诞⽣了137亿年,即便是⼈类造的⻜船,到达银河系的每个⻆落也只需要⾄多5000万年,那么为什么我们⾄今没有发现宇宙中⽣命存在的迹象?为什么它们还没到达我们的太阳系?这就是费⽶悖论。它是我们最引⼈注⽬的思维实验之⼀,⼀代⼜⼀代的科学家⼀直在为之思索,但⽬前仍⽆法解答。
许许多多的思想家和科学家都对费⽶悖论进⾏过探索,试图解释我们看不到任何地外⽂明科技扩张的证据。⽣命可能极其稀少,星际旅⾏的障碍可能太过具有挑战性。答案可能就是这么简单。但⼀篇新论⽂给出了新的答案:也许我们的太阳系并不是对的菜——可⻓久延续发展、快速扩张的⽂明或许对我们这种恒星类型并不感兴趣。
要理解费⽶悖论,你需要理解德雷克⽅程。德雷克⽅程是对银河系⽂明数量的概率估计。
虽然它没有告诉我们具体有多少种⽂明,但是如果我们想要思考可能有多少个⽂明的话,就避不开该⽅程所总结的⼀些参数。德雷克⽅程的⼀个关键组成部分与恒星有关。该⽅程考虑了星系中恒星形成的速率,这些恒星中有多少拥有⾏星,以及这些⾏星中有多少可能拥有⽣命。通过逐步评估这些⾏星中有多少发展出了⽣命,⼜有多少发展成为了科技⽂明,以及有多少通过向太空释放信号来宣告它们的存在。这个⽅程相当详细。
除此之外,它还评估了这些⽂明的寿命。通过使⽤不同的变量来回答这些问题,我们对可能存在的技术⽂明的数量得到了不同的估算结果。这虽然只是⼀个思想实验,但有证据来⽀撑这个假设。
⼀篇新论⽂通过关注恒星类型来解决费⽶悖论:并不是所有类型的恒星都适合不断发展的科技⽂明。低质量恒星,特别是K矮星,是⻓寿⽂明的最佳迁移⽬标。
这篇论⽂名为“⽣命倾向于定居于银河系中的⼩质量恒星——费⽶悖论解释假说”,发表于《天体物理学杂志》。作者是雅各布·哈克·⽶斯拉和托⻢斯·J·福切斯。哈克·⽶斯拉(Haqq-Misra)是华盛顿州⻄雅图市蓝⾊⼤理⽯空间科学研究所的⼀名⾼级研究员。福切斯(Fauchez)是位于华盛顿特区的美利坚⼤学的物理学研究助理教授。
论⽂的开头总结了费⽶悖论:“⼀个不断扩张的⽂明可以在银河系中迅速蔓延,所以太阳系中没有地外⽣命出现意味着这种扩张的⽂明是不存在的”。两位作者引⽤了费⽶悖论最著名的分析之⼀。它是1975年由美国天体物理学家迈克尔·哈特提出的。哈特的论⽂名为《对地球上没有发现外星⽣命的解释》,发表在《皇家天⽂学会季刊》上。这被认为是对悖论的第⼀个严谨分析。
在他的论⽂中,哈特展示了⼀个⽂明是如何在⽐星系年龄更短的时间内在星系中扩张的。如果⼀个⽂明向最近的100颗恒星发射殖⺠⻜船会发⽣什么:他们可以在这些星系中殖⺠,然后每个殖⺠地都可以做同样的事情,这个过程可以不断重复。哈特写道:“如果航程之间没有停顿,那么太空探索的前沿将⼤致位于⼀个半径以0.1c(光速)速度增⻓的球体表⾯,按照这个速度,我们银河系的⼤部分将在65万年内被覆盖穿越。
”哈特指出,科技⽂明有⾜够的时间到达我们这⾥,除⾮它们200万年内才开始扩张。哈特认为,对缺乏外星⽂明证据的唯⼀解释就是根本没有外星⽂明。在他的论⽂中,哈特得出了⼏个结论:搜寻地外⽂明计划(SETI)和类似的项⽬只是浪费时间和⾦钱;如果有⼈将殖⺠太阳系,很可能是我们的后代。然⽽雅各布和托⻢斯并不同意这个观点。
许多思考费⽶悖论的⼈的⼀个潜在假设是:恒星对⼀个太空⽂明具有⼀致的吸引⼒,⽽这个⽂明将平等地传播到任何地⽅。但这是实际情况吗?这篇新论⽂的作者不这么认为。他们写道:“我们认为,根据汉森和祖克曼(2021)的假设,⼀个不断扩张的⽂明将优先定居在⼩质量的K-或M-矮星系统,避免⼤质量的恒星,以最⼤化他们在星系中的寿命。”
⼈类很难直观感受恒星寿命。
如果⼀种恒星可以存在100亿年,⽽另⼀种可以存在10万亿年,除了天体物理学家,这对任何⼈来说⼜有什么区别呢?但是现在,想象⼀下,你是⼀个有⼀百万年历史——甚⾄更古⽼——并且已经扩张到不同太阳系的⽂明的决策机构的⼀员。那么,你必然会考虑到恒星寿命。K矮星和M矮星(红矮星)的寿命很⻓。即使是⼀个⾮常先进的⽂明,殖⺠另⼀个太阳系也需要⼤量的资源。
为什么要把这些资源花费在⼀个可能不会持续很久的恒星系上呢?这篇新论⽂的作者计算了⼀个只殖⺠K矮星和M矮星的星系⽂明殖⺠银河系需要的时间。他们表示,银河系⽂明需要20亿年才能到达所有的低质量恒星。他们写道:“这只需要不超过0.3光年的星际旅⾏能⼒来殖⺠所有M型矮星,以及⼤约2光年的星际旅⾏能⼒来殖⺠所有K型矮星。”随着旅⾏能⼒的增强,星系⽂明可以⼤幅缩短20亿年的时间跨度。
“可能在200万年内发⽣更快的扩张,这种情况下,殖⺠所有M型矮星需要⼤约10光年的旅⾏能⼒,所有K型矮星需要⼤约50光年的旅⾏能⼒。”这些估算是基于⼀个假设:⽂明以如同波浪的形式在星系中传播。它会等待⼀段时间,直到遇到⼀颗利于⽣存的恒星。作者认为,“……⽂明可以利⽤近距离的恒星接触,在不需要相对论性太空⻜⾏的情况下,在银河系中迅速扩张。
”“然⽽,这种设想,以及殖⺠整个星系的假设是可以排除的,因为太阳系还没有发现其他星系⽂明。”他们还表示,该假设总体上缺乏证据来⽀持任何其他⽂明倾向低质量恒星的假说。他们写道:“但太阳系中尚⽆地外⽂明的影⼦,这样的结果与受限于半个星系、M-矮星或K -矮星的扩张假设是⼀致的。”作者认为,现在可能有⼀颗低质量恒星,上⾯存在着可以进⾏宇宙星际殖⺠科技的智慧⽣命,正在银河系中进⾏扩张。
我们不能仅仅因为没有观察到它就排除它存在的可能性。正如中国有句古话,宁可信其有,不可信其⽆。他们写道:“特别需要注意的是,⼀个起源于G矮星系统的低质量星系智慧⽣命,在银河系的历史上有⾜够的时间发展,⽽我们没有注意到它的活动。”
是什么驱使⼀个物种不断扩张?⼈⼝增⻓?能源需求?科学的好奇⼼?统治别⼈? 他们写道:“但我们不知道这种银河规模的扩张在⼀般的科技⽂明中是否司空⻅惯或可取。
”对我们来说,⽆从得知答案。现代⼈类的发展历程只有⼤约25万年。⼈类农业的历史只有1万年,⽽⼈类在⼏⼗年前才迈出了进⼊太空的试探性第⼀步。驱动我们的动机和指导我们的思想框架并未经过时间考验。我们所能做的只是好奇⼀个古⽼的太空物种的社会结构,以及他们的扩张动⼒是否会继续下去。也许扩张过⼀段时间这些⽂明就会觉得其毫⽆意义。
作者说道,如果只是对我们的思考提供更多基于证据的限制条件,那么寻找另⼀种⽂明扩张的迹象仍然是值得的。并且我们的⽬标应该是低质量恒星。“在系外⾏星系统中寻找技术特征,可以通过限制条件研究⽬前星系中这种‘低质量星系智慧⽣命’存在的可能性。”他们不同意哈特认为搜寻地外⽂明计划(SETI)和类似的项⽬是浪费时间和资源的观点。时间是宇宙的主宰。
从我们⾃⼰的寿命到外星⽂明的年龄,再到恒星和⾏星的⽣与死,时间主宰着⼀切。相对论可能会操纵时间,但它⽆法阻⽌时间的流逝。我们不知道深空⾥会有什么样的⽂明,也不知道他们会如何管理和感知时间。我们是否被⾃⼰的经历所误导?答案是肯定的。但是,如果外星⽣命是如此的不同,以⾄于我们讨论费⽶悖论的尝试都需要进⾏修正呢?如果他们对时间的理解和体验与我们完全不同呢?
如果外星⼈已经掌握了延⻓寿命的技能,并且活得⾜够⻓,以⾄于他们其中部分可以向其他星系扩张呢?如果它们不是像我们⼀样严格意义上的个体,⽽是某种个体和遗传集体的混合体呢?如果它们能以我们⽆法想象的⽅式吸收新的基因信息呢?如果繁殖对它们来说已经过时了,它们不再担⼼这些问题,也不再受到短暂寿命的限制,那⼜是什么结果呢?如果它们甚⾄进化成不再是有机⽣命体,⽽那些激励我们探究的东⻄已经只是它们遥远的过去了呢?
如果它们是共⽣体呢?如果还有成百上千个“如果”呢?如果它们的社会差异如此之⼤,以⾄于没有必要扩张呢?如果扩张本身并不值得呢?当他们的星球⽆法继续维持⽣命时,这似乎注定了⽂明的死亡。但如果他们想办法避开了呢?但如果还有⼀百件我们想不到的事呢?除了承认它们的存在,我们去探究⼈类⽆法想象的东⻄毫⽆意义。这是许多关于费⽶悖论和德雷克⽅程的讨论的终点。我们不知道,我们甚⾄不能说我们真的理解我们的⽆知。
在探索之路上,⼈类还在蹒跚学步。但⼈类是好奇的,这是我们最可爱的特征之⼀。像哈克-⽶斯拉和福切斯这样的科学家被驱使去思考这些问题。他们对吗?他们是错了吗?银河系中是否存在正在扩张的星系⽂明?我们可能永远也不知道,但是我们仍然会去探索。