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費米悖論：外星人在哪里？

時間：2025-12-05 14:11:13 來源：桑間濮上網作者：娛樂閱讀：732次

藝術家對TRAPPIST-1系統中一顆行星表面的插圖，該系統擁有七個大約地球大小的悖論世界。(圖片來源:美國宇航局/JPL加州理工學院)
（神秘的外星重慶江北品茶喝茶資源場子vx《749-3814》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達地球uux.cn）據美國太空網（伊麗莎白·豪厄爾）：費米悖論試圖回答外星人在哪里的問題。
鑒于我們的人里太陽系與宇宙的其他部分相比非常年輕——大約45億歲，而不是費米138億歲——并且如果有足夠的時間，星際旅行可能相當容易實現，悖論這個想法是外星，地球應該已經被外星人訪問過了。人里
這一悖論得名于諾貝爾獎得主、費米物理學家恩利克·費密，悖論據說他在1950年午餐時間的外星一次閑聊中提出了上述觀點。此后的人里幾十年里，天體生物學家和其他科學家一直為這些暗示而撓頭。費米
“費米意識到，悖論任何擁有適度火箭技術和不謙虛的外星帝國激勵的文明都可以迅速殖民整個銀河系，”加利福尼亞州山景城的外星智能搜索(SETI)研究所的代表在費米悖論解釋者中寫道。“在幾千萬年內，每一個星系都可能被納入帝國的羽翼之下。幾千萬年聽起來可能是一個漫長的項目，但事實上，與銀河系的年齡相比，這是相當短的，銀河系的年齡大約是它的一千倍。”
費米于1954年去世，因此探索和解釋這一想法的任務落到了其他人身上，例如邁克爾·哈特，他在1975年的皇家天文學會(RAS)季刊上寫了一篇題為“地球上沒有外星人的解釋”的文章。(有人說這是第一篇探索費米悖論的此類論文，盡管這種說法有點難以證明。)
“我們觀察到，現在地球上沒有來自外太空的智慧生物，”哈特在論文摘要中寫道。“有人提出，這個事實最好用我們銀河系沒有其他高級文明的假設來解釋。”
然而，他指出，需要在生物化學、行星形成和大氣方面進行更多的重慶江北品茶喝茶資源場子vx《749-3814》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達研究，以更好地縮小答案的范圍。
哈特認為，聰明的外星人可能已經在地球歷史的某個時刻訪問過地球，除非他們在不到200萬年前開始了他們的旅程。他認為這種拜訪的明顯缺乏很可能是因為缺乏聰明的外星人。但他也概述了其他四種可能的解釋:
外星人從來沒有來過這里，因為身體上的困難“使得太空旅行不可行”，這可能與天文學、生物學或工程學有關。外星人只是選擇永遠不拜訪我們。地球以外的先進文明出現得太晚，外星人無法到達我們這里。外星人曾經訪問過地球，但是我們沒有觀察到他們。
杜蘭大學物理學教授弗蘭克·蒂普勒(Frank Tipler)在1980年繼續哈特的論點，發表了一篇題為“外星智慧生物不存在”的論文，也發表在《RAS季刊》上。他論文的大部分內容是關于如何為星際旅行獲取資源，他認為這可以通過讓某種自我復制的人工智能從一個星系移動到另一個星系，并在移動時復制自己來實現。
由于這種先進機器的證據從未在地球上發現，蒂普勒認為我們可能是那里唯一的智慧生物。他還在1980年的論文中寫道，那些相信外星智慧的人與UFO(不明飛行物)愛好者類似，因為兩個陣營都相信“我們將被某種奇跡般的星際干預從我們自己手中拯救出來。”
如今，外星智慧是一個熱門話題，每年都有來自不同研究小組的多篇論文出現。正在進行的系外行星革命支持了高級文明可能存在于地球之外的觀點。
那里有很多潛在的適合居住的地方
宇宙是如此的巨大和古老。各種望遠鏡收集的數據顯示，可觀測的宇宙大約有920億光年寬(并且一直在越來越快地增長)。單獨的測量表明它大約有138.2億歲。
所以外星文明有足夠的時間崛起和傳播——但他們也可能必須穿越巨大的宇宙鴻溝才能到達我們這里。
當費米發表他那著名的評論時，科學家們所知道的唯一的行星在我們的太陽系里。但是在1992年，天文學家發現了環繞著一個被稱為脈沖星的超密度恒星尸體的世界。幾年后，第一顆圍繞類太陽恒星的系外行星被證實。
現在已經有超過5000顆被確認的系外行星，而且每年都在增加。外星世界的數量表明宇宙中可能有大量的生命。
隨著時間的推移，借助更先進的望遠鏡，科學家們將能夠探測一些附近系外行星大氣的化學成分。然而，“附近”是一個相對的術語；已知最近的系外行星比鄰星b距離我們大約4.2光年，大約25萬億英里(40萬億公里)。
最終目標是了解巖石行星在其母恒星的“可居住區”形成的頻率，可居住區傳統上被定義為地球表面可以存在水的軌道距離范圍。然而，可居住性不僅僅與水有關。其他因素也必須考慮，如宿主恒星的活動和行星的大氣成分。(傳統定義的可居住區越來越被認為過于簡單，還有其他原因。例如，我們太陽系中的冰衛星，如木星的歐羅巴和土星的土衛二，位于可居住區之外，可能仍然在它們的地下海洋中孕育著生命。)
盡管有這樣的警告，但似乎確實有大量適合居住的房地產。例如，2013年11月，一項使用美國宇航局開普勒太空望遠鏡數據的研究表明，五分之一的類太陽恒星有一顆大約地球大小的行星在可居住區運行。幾個月后，開普勒科學家發布了一份包含715個新發現的行星的“富礦”。這些行星中有許多是用一種叫做“多重驗證”的新技術確認的，這種技術在一定程度上基于概率邏輯。(人們看到的橫過恒星表面或受引力牽引的物體更有可能是行星，而不是伴星，因為隨著時間的推移，距離較近的伴星可能會破壞整個系統的穩定。)
費米悖論：外星人在哪里？

美國宇航局開普勒太空望遠鏡搜尋系外行星的藝術家插圖。(圖片來源:NASA)
然而，類太陽恒星在我們的星系中只占少數；大約四分之三的銀河系恒星是被稱為紅矮星的小而暗的燃燒體。天文學家已經在紅矮星的可居住區發現了多個巖石世界——例如比鄰星b，以及TRAPPIST-1系統中的三顆行星，Trapp ist-1系統距離地球約39光年，共有七個巖石世界。但是還不清楚這樣的行星到底有多適合居住，因為紅矮星非常不穩定，尤其是在它們年輕的時候。因此，恒星爆發可能會迅速吹走年輕的“可居住區”紅矮行星的新生大氣，使生命極難在那里立足。科學家說，需要更多的研究來更好地了解這些恒星以及生命在它們周圍持續存在的能力。
研究人員正在獲得更多的工具來做這樣的工作。例如，美國宇航局的凌日系外行星調查衛星(TESS)于2018年4月成功發射，并很快從開普勒手中接過接力棒，開普勒于同年晚些時候退役。該機構備受期待的耗資100億美元的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡計劃于2021年12月發射，除了其他許多任務外，它將在附近的系外行星空氣中尋找潛在的生物信號氣體。歐洲航天局的柏拉圖(行星凌日和恒星振蕩)任務預計將于2026年發射。三個強大到足以嗅探系外行星空氣的大型地面觀測站——超大型望遠鏡、巨型麥哲倫望遠鏡和30米望遠鏡——也計劃在本十年晚些時候上線。還有一個雄心勃勃的項目，被稱為“突破星照”，旨在用大量微小的激光導航納米探測器近距離研究比鄰星b和其他附近的世界。如果技術發展順利，第一艘這樣的星際機器人飛船可能在2050年左右發射。
這種任務和儀器將幫助科學家充實他們對天體生物學的理解，這種理解仍然相對原始。例如，我們甚至不知道在我們自己的后院是否有生命存在。地球上的研究表明，微生物可以在極端環境中生存，這表明微生物可能存在于火星、木衛二、土衛二和/或巨大的土星衛星泰坦上。但是我們還沒有探索這些世界中的任何一個，以至于不能確定。
然而，費米悖論所思考的遠不止微生物。為了解決這個問題，我們不僅需要知道生命在外星球上進化的普遍程度，還需要知道它獲得與其他智慧生命形式交流或在星球間航行的能力和愿望的頻率。
智慧的、可探測的外星文明的數量是由德雷克方程估算的。用SETI研究所的話說，這個等式——寫成“N = R * FP ne fl fi fc L”有以下變量:
“N:銀河系中電磁輻射可探測到的文明的數量。R*:適合智慧生命發展的恒星形成速率(每年數)。fp:那些有行星系統的恒星的比例。ne:每個太陽系中，有適合生命生存的環境的行星數量。適合生命實際出現的行星的比例。fi:有智慧生命出現的行星的一部分。艦隊指揮官:開發出一種技術，可以檢測出他們存在的跡象的那部分文明。l:這種文明產生這種標志的平均時間長度(年)。"
這些數值現在都不確定，這使得預測變得困難。所以費米悖論是猜測的沃土，多年來，科學家和外行人提出了數百種可能的解釋。
答案會是什么呢？
這些想法范圍很廣。
例如，2015年，科學家分析了哈勃太空望遠鏡和開普勒太空望遠鏡的數據，得出結論說，相對而言，地球可能是一個早熟的物種。研究人員確定，大約45億年前地球形成時，宇宙中可能存在的所有可居住世界中只有8%存在。所以這是對悖論的一種可能的解釋:外星人會來，但不是一時半會兒。
或者也許生命太脆弱，無法長久存活。2016年的一項研究表明，巖石行星歷史的早期可能非常有利于生命，這通常可能在行星冷卻下來并有液態水存在后的5億年左右開始出現。我們地球的歷史似乎支持這個結論；有(有爭議的)證據表明，大約41億年前這里就出現了生命，38億年前它就已經確定存在了。但由于失控的溫室效應(就像很久以前金星上發生的那樣)或其他氣候變化，這些美好時光可能不會持續太久。
“在早期的熱脈沖、凍結、揮發性成分變化和失控的正反饋之間，在可居住區的最初潮濕的巖石星球上維持生命可能就像試圖騎一只野牛。研究人員阿迪提亞·喬普拉和查利·萊恩維尤在發表于《天體生物學》雜志的研究中寫道:“大多數生命都會脫落。“生命在宇宙中可能很罕見，不是因為它很難開始，而是因為在最初的十億年里，可居住的環境很難維持。”
也可能瓶頸來得更晚。許多思想家認為，文明可能會在變得有技術能力后很快自我毀滅。地球再次為這一假設提供了一些支持:在1962年古巴導彈危機期間，人類驚人地接近核戰爭，我們可能正在毀滅我們自己，以及地球上的許多其他生命，現在通過人為的氣候變化。
還有許多其他因素需要考慮。例如，行星科學家艾倫·斯特恩，美國宇航局新地平線冥王星任務的領導者，最近提出，銀河系中最常見的生命居住環境可能是埋藏的海洋，如土衛二和歐羅巴的海洋。在這種環境中進化的生物似乎不太可能發展出航天器；事實上，他們中的許多人可能甚至不知道還有其他的世界可以探索。
外星人心理學也可能在其中發揮了作用。舉例來說，也許有許多先進的外星文明，但是他們中的大多數都不想和我們交流或者拜訪地球。也許地球和它的居民對他們來說還不夠有趣，不能兒戲——除非人類表現出足夠的智慧和價值，被歡迎加入“銀河俱樂部”
或者，也許大多數聰明的外星人傾向于保持沉默，因為他們擔心與他們的宇宙鄰居接觸會導致他們自己被奴役或毀滅。包括已故的斯蒂芬·霍金在內的許多研究人員都援引了這種可能性，認為人類不應該主動宣傳自己的存在。
然后還有尋找智能外星人的后勤困難。宇宙是巨大的，難以置信的古老。人類僅僅存在了20萬年，我們從1960年就開始監聽外星人可能的無線電信號。因此，我們與可探測的外星文明在時間和空間上重疊的幾率似乎并不大。
大多數研究人員說，費米悖論可能沒有單一的解決方案。一系列因素——也許包括上面討論的一些因素——可能是我們目前面臨的“巨大沉默”的原因。這些因素的本質可能很快就會變得更加清晰。
例如，科學家在火星、歐羅巴或我們太陽系的另一個天體上發現了過去或現在微生物生命的證據，這些生物代表了“第二次起源”——與地球上的生命完全不同。這樣的發現將強烈表明，生命在宇宙中運行并不難，這使得研究人員可以從冗長的清單中劃掉一個可能的費米悖論解釋。
專家的費米悖論
我們就費米悖論向倫斯勒理工學院的海蒂·喬·紐伯格教授提出了幾個問題。
海蒂·喬·紐伯格倫斯勒理工學院物理學、應用物理學和天文學教授
海蒂·喬·紐伯格是一名天體物理學家，目前正在研究我們銀河系的結構。她在天體物理學方面進行了多種多樣的研究，包括恒星、超新星以及我們的星系和其他星系。她最近獲得了美國國家航空航天局的資助，致力于傳統望遠鏡的替代品，以探測可能支持生命的系外行星。
現代研究人員是否傾向于接受費米悖論的前提——即如果我們星球以外的智慧生命存在，那么他們現在很可能已經聯系或到達地球了？
我不能代表所有人，但我不相信這個前提。因為地球是我們唯一知道有生命存在的星球，所以我們只能根據這里的生命是如何進化的來進行猜測。
地球形成于大約46億年前。地球上的生命至少開始于35億年前，因為這個時代的化石已經被發現，但更簡單的細胞預計在那之前就已經形成了。很可能，在液態水普遍存在的條件下，地球上的生命很快就開始了。另一方面，擁有一個以上細胞的生命直到大約10億年前才出現，而人類在2億年前沒有進化。據我們所知，人類是地球上唯一思考宇宙中正在發生的事情的生命形式，并且有可能與其他生命交流。第一臺望遠鏡大約在400年前發明，第一個太空探測器在不到100年前發射。
我從中得到的是，簡單的生命(像單細胞生物)可能很容易創造，但復雜的生命更難，試圖與宇宙中其他地方的生命交流的生命可能極其罕見。雖然尋找外星生命并與之交流的技術一旦開始，似乎會在宇宙的時間軸上發展得非常快，但我們不知道現代人類作為一個物種還能生存多久。
有沒有一個普遍接受的方法來解決費米悖論？
我懷疑有一個普遍接受的方法來解決費米悖論，除了指出一個事實，即我們對高度進化的智慧生命的信息非常少。我們不知道它有多罕見，一個文明持續了多長時間，它有多大可能會或不愿意與我們交流，它有多大可能會在銀河系中傳播，或者我們如何認識和理解彼此。在沒有任何真實信息來解決這個問題的情況下，似乎有很多可能性可以解決這個問題。
在評估費米悖論時，考慮銀河系中空間的巨大距離是很重要的。光旅行到最近的恒星的時間超過四年。如果一艘火箭飛船以每小時20，000英里的速度飛行，那么它將需要超過33，000年才能到達那里。從太陽到銀河系中心的光旅行時間是30，000年。火箭旅行的時間是1.7億年。目前還完全不清楚生命是否愿意或者能夠穿越這樣的距離來居住在銀河系中。如果嘗試的話，不清楚是否有合適的地方讓它落地并茁壯成長。在銀河系中傳播生命可能比費米想象的要困難得多。
研究系外行星，尤其是潛在宜居行星的研究人員通常會考慮費米悖論嗎？
尋找潛在宜居行星的現代研究人員在考慮找到生命的可能性時，通常會使用西格方程。這是德雷克方程的更新，它總結了人們在1961年尋找的東西。請注意，一個關鍵的區別是，西格方程詢問我們可以找到多少個具有改變大氣的生命的行星(例如通過光合作用)，而德雷克方程計算的是發出可檢測無線電波的文明的數量。20世紀，SETI計劃尋找這些文明，沒有發現這種文明的信號。
所以你可以看到對話已經變成了尋找不一定有智慧的生命——一些地球歷史告訴我們更有可能找到的東西。我偶爾教一堂系外行星和生命課，我用的教材沒有講費米悖論。我的期望是，大多數研究人員目前沒有考慮這個問題。目前的搜索是尋找系外行星，有液態水的可居住的系外行星，以及不一定是智慧生命的跡象。
目前的研究有哪些方法可以最終解決費米悖論？
隨著我們對系外行星了解的越來越多，對生命存在的可能性以及生命擴散的可能性做出統計陳述變得越來越有可能。這一悖論的基礎在于這樣一種觀點，即銀河系中有數千億顆恒星，有這么多恒星，其中一顆上一定有其他智慧生命。但是我們真的沒有辦法評估這是不是真的。
在六噸沙子中，有數千億粒沙子。因此，有理由認為其中至少有一個是由鈾制成的。但我們不會在海灘上尋找鈾，因為如果它在那里，它會溶解在水中并被沖走。僅僅擁有大量的對象并不意味著這些對象的每一種可能性都必然存在。
目前的實驗正在告訴我們有多少顆系外行星，這些行星上的條件是什么，系外行星表面溫度允許液態水存在的情況有多普遍，以及可能有多少系外行星表現出有利于生命存在的大氣豐度。我們正在努力尋找其他星球上的任何種類的生命。這些信息將為我們推斷科技文明在其他地方形成的可能性提供一些依據，并將告訴我們他們可能要走多遠才能找到最近的可居住星球，在那里他們可以建立殖民地。

(責任編輯：知識)

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