費米悖論揭示外星人之謎

1950年的一天，諾貝爾獎獲得者、物理學家費米在和別人討論飛碟及外星人問題時，突然冒出一句：「他們都在哪兒呢？」這句看似簡單的問話，就是著名的「費米悖論」。 「費米悖論」隱含之意是，理論上講，人類能用100萬年的時間飛往銀河系各個星球，那麼，外星人只要比人類早進化100萬年，現在就應該來到地球了。換言之，「費米悖論」表明了這樣的悖論：A.外星人是存在的——科學推論可以證明，外星人的進化要遠早於人類，他們應該已經來到地球並存在於某處了；B.外星人是不存在的——迄今為止，人類並未發現任何有關外星人存在的蛛絲馬跡。闡述的是對地外文明存在性的過高估計和缺少相關證據之間的矛盾。「那麼，他們都在哪兒呢？」外星人就在小朋友的眼睛裡！　　20世紀50年代，物理學家費米在餐桌旁似乎隨意的一個問題，卻引出一個大討論。費米所說的「他們」，是指較之人類文明程度更高的外星智慧文明。假如考慮以下兩個假設，那麼人類早應該和外星智慧文明有所接觸了。　　假設之一：以宇宙非常古老的年齡，如果孕育了不止人類一種智慧生命的話，那麼，人類成為宇宙中最早出現的智慧生命的概率是非常小的，在人類文明之前，應有許多個智慧文明存在。　　假設之二：如在人類文明之前外星智慧文明已存在，那麼其中一些文明應該有足夠多的時間開展星際旅行或其他途徑的信息聯絡。　　然而現實卻是，人類至今都沒有確切的外星智慧文明存在的可靠證據。這便是著名的「費米悖論」。　　費米的邏輯分析讓許多致力於搜尋外星智慧文明存在跡象的科學工作者彷徨。因為實在很難想像，人類果真就是宇宙中最早出現的智慧生命，或者其他智慧生命都忙著其他事情而對星際探索毫無興趣。但若費米的分析前提的確成立的話，那便著實讓人感覺疑惑。費米悖論提出後，陸續出現了多種假說試圖消解悖論，本文便搜集並整理了其中最為著名的幾種假說，並附帶提出一些個人的尚不成熟的想法。　　動物園假說　　「動物園假說」是應對費米悖論各種假說中最為著名的一種，但引發的爭議也最大。該假說認為，人類文明的發展可能尚處於非常低的層次，地球彷彿一個動物園，具有高層次智慧的外星人只在外部觀察人類的行為卻不以人類能夠感知或理解的方式加以干預。　　少數持極端想法的人士乾脆直接提出，地球乃至整個太陽系實際就是一個被高層次智慧文明設計的用於實驗目的的巨大動物園。當然，動物園的設計者有充分的能力讓園中絕大部分生物無法意識到這一點。　　與「動物園假說」類似的還有「自然保護區假說」。這個假說認為，高層次智慧文明在探索宇宙時，以尊重和不干預其他文明的自然發展為原則，有意迴避與這些文明的信息聯絡或直接接觸，有點像人類在地球上建立自然保護區的做法。高層次智慧文明建立保護區的目的，可能在於避免由於價值觀的衝撞從而影響和干擾低層次文明原本自然的發展形態。相對「動物園假說」，「自然保護區假說」更容易被人接受。　　信息爆炸假說　　此類觀點大致的意思是，宇宙中存在太多的信息，人類通過無線電發送的信息之所以收不到反饋，有多方面的原因。如，這種信息傳遞方式本身就太過原始，再如，可能人類發送的信息實在沒有太大的價值，高層次智慧文明對此毫無興趣，因為他們有更為重要的事情需要去做。江曉原曾發表文章指出，可能外星人「沒有必要和我們交往——就像我們不想和螞蟻交往一樣」。　　美國作家喬治·埃里克·埃芬格在其科幻著作《萬事通的外星人，真真正正的無所不知》中，用通俗搞笑的方法對此假說進行了描述：　　「我們接連幾十年想跟地外文明接上頭，可他們怎麼從來不搭理我們？」一個俄國科學家抱怨說。　　一個好心的外星人聳聳肩，說：「到處都是這種聯繫信息，你們的信息相當於垃圾信件，沒什麼價值。」　　環境差異假說　　美國「地外智慧探索基金」的特恩巴爾博士的工作之一，就是試圖在人類所能探測的範圍內，尋找「最適合生命生存的恆星星系」。特恩巴爾博士指出，出於很自然的原因，這種搜索工作是以太陽係為參考標準的。然而，如果存在外星生命，他們可能以一種完全不同於地球生物的生命形態存在。如阿西莫夫曾指出，在其他星體上，高溫環境可能催生以硫為基質的生命，低溫環境中則可能存在以氨為基質生命。而一些持「多元生命假說」的學者則比阿西莫夫走得更遠，他們甚至認為生命不一定必須以有機體形式存在。　　差異巨大的生命形式，可能成為不同文明進行直接星際交流的阻礙。但從理論上說，通過無線電通訊建立星際溝通渠道要比星際旅行容易得多。為什麼人類至今沒有收到任何來自外星智慧文明的無線電信號呢？其中的原因是多樣的。如，人類選擇監聽無線電信號的波段範圍是相當狹窄的，並且，來自外層空間無線電信號的數據量無比巨大，在其中濾檢有意義的信號是非常耗費時間的工作。而更極端的看法，是認為宇宵環境差異之大將破壞在空間中所傳遞信息的有效性。舉例說，人類於1974年從阿雷西博天文台305米天線向M13恆星團發送的無線電信號，需要2.4萬年才能到達目的地，而這一過程中數據能否保持完整，是值得懷疑的。　　值得進一步指出的是，宇宙環境差異之大，可能超乎現代人類能夠以思維進行合理理解的範圍。例如，「平行宇宙」理論就向我們描繪了一個異常混亂的宇宙圖景。著名的《科學美國人》雜誌於2003年第5期以封面文章形式登載的名為《平行的宇宙》的文章中（作者為賓夕法尼亞大學物理學與天文學教授馬克思·特格馬克），論述了四個層次的多重宇宙的特性。在這樣的宇宙圖景中，宇宙不僅數量上無限多，其具體形態也無限多，由於不同宇宙的物理形態可能是完全不同的，所以不同宇宙之間恐怕無法建立起一個確定性的聯絡通道。而人類所探索的宇宙之所以呈現當前的樣子，僅僅因為如此特性的宇宙才提供了一個適合人類生存和發展的時空，從而也給予人類探索當前這個宇宙的機會，這就是所謂的「人擇定理」。假如我們所尋找的地外文明處在一個完全不同的宇宙形態中，那麼雙方建立溝通的可能性幾乎為零。　　環境變化假說　　美國伊利諾伊州費米加速器國家實驗室的詹姆斯·安內斯博士提出過一個獨特的看法：人類之所以沒有外星人的信息，是因為我們的銀河系環境直到最近才適合生命的生存和發展，而即便只在幾億年前（相對宇宙年齡來說可能是很短暫的時間之前），銀河系還經常受到伽馬射線爆發的輻射。因此，人類文明實際上和其他外星智慧文明處在大致相同的起跑線上。這就可以解釋為什麼人類尚未與外星人接上頭了。　　生命荒漠假說　　美國天文學家弗蘭克·德雷克於1961年提出了「宇宙文明方程式」（又稱綠岸公式），用以分析判斷外星文明發生的概率，這就是著名的德雷克方程。將方程式的七個變數代入特定的估算值後，便可以得到銀河系中存在的智慧文明數量。由於某些變數很難獲得確定值，因此該方程不可能有精確解，樂觀的估計認為銀河系中存在大約2萬個智慧文明，而悲觀的估計則認為可能只存在幾個到幾百個智慧文明。　　考慮到直徑達10萬光年左右的巨大的銀河繫結構，智慧文明存在的數量越少，則文明之間的溝通也就越困難。假設兩個文明之間相隔500光年，那麼即便以光速傳播的無線電信號，實現一次聯繫也需要足足1萬年的時間。而人類文明從發明無線電至今，也不過區區100年的時間。在這樣一個生命荒漠中，星際文明間的交往無疑是極端困難的。　　但還有另一個可能，就是地球恰巧處於一個生命荒漠地帶。相對銀河系中的生命繁榮地帶來說，太陽系實在太過偏遠，因此未被外星智慧文明充分注意。正如人類學家安東尼奧·佩雷斯所說：「世界上大約有5000多個土著群體，但亞馬孫地區和巴布亞紐幾內亞島上可能還有未被發現的原始部落。」小小地球尚且如此，何況廣袤的宇宙了。提出問題：為什麼我們還沒見到外星人？

1950年，物理學家恩里科·費米在與同事閑聊的時候，話題跑到了UFO和外星人身上，交談中費米提出了這個著名的悖論：「他們在哪裡？（Where are they？）」

這個問題里的「他們」所指的就是外星人了，他的意思並非探尋外星人的位置，而更像是理直氣壯的質問：「外星人為什麼還沒有出現在我們面前？」

這樣的問題，就像是屈原的《天問》一樣，已經超出了人的範疇，成了向天提出的問題，向宇宙提出的問題。費米提出這樣的問題，不是出於屈原一般的詩人氣息和浪漫情懷，而是他的物理學背景知識以及邏輯的推理。

他了解地球文明的年齡，了解星系的尺度，也了解宇宙有多古老。

在這麼古老的宇宙中，在如此多的星球上，即使智慧生命出現的幾率十分微小，他們的總數也應該是非常巨大的；在人類文明出現的幾千年時間內，人類創造出了能夠脫離行星甚至星系的飛船，也就是說，能夠創造出類似飛船的文明，可能在數十億年前就形成了。

但是，人類迄今為止沒有邂逅任何外星人，這件事本身就是一件奇怪的事情，這才使得費米提出了這樣的質問。

這個悖論還帶有一種失落的氣息，至少會讓那些對外星文明充滿期待的人感到失落：宇宙在人類出現之前已經存在了上百億年，卻沒有文明找到地球人，這也暗示了人類再發展數億年，也可能無法邂逅外星文明。

「宇宙顯著的尺度和年齡意味著高等地外文明應該存在。但是，這個假設得不到充分的證據支持。」這便是費米悖論一個比較完整而正統的表述了。

解答問題：科幻的種種解釋

這個悖論，既是物理學、天文學的問題，更加是科幻的問題。

「外星人在哪裡？」，這個問題本身不就是一篇科幻小說的開頭了嗎？

對於這個問題，物理學界、天文學界都有著非常多的解釋，然而，這些理論都比不過科幻作品中的種種奇妙設想。

在1996、1997年，黑人影星威爾·史密斯連續拍了兩部關於外星人的科幻電影——《獨立日》和《黑衣人》，這兩部都是腎上腺素狂飆的商業動作片，但影片中對外星人的設定卻一絲不苟，從兩個截然不同的角度闡述了費米悖論的問題。

電影《獨立日》中，接觸是為了毀滅。

《獨立日》中，外星人的飛船可以說是相當的招搖過市了。如同小行星一樣龐大的母艦；遮天蔽日、讓整個城市陷入黑暗的巨星飛碟；妖魔化外星人必備的武器——擊垮帝國大廈的死亡光束。除開精彩的特效場面，我們還能夠看到電影對這些外星人的設定——高科技蝗蟲。它們擁有遠超地球人的科技、它們擁有穿過茫茫太空降臨陌生行星的能力，但是它們不具備任何文化道德體系，它們唯一目的和動機都一樣——侵略，然後吸干這個行星的資源，再啟程湧向下一個受害者。

這部電影對費米悖論的解釋就是： 只有侵略者才樂於尋找外星人，沒有外星人造訪地球，也許是一種幸運。

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在電影《黑衣人》以及整個相關體系中，對費米悖論的解釋就要輕鬆得多了，也更加有人情味——外星人早就造訪地球了，只是它們怕嚇著地球人，所以都喬裝打扮，混跡人群之中。說不定街頭賣燒烤的大叔其實來自於三十光年之外的某個星球呢。

然而地球上專門接待外星人、幫助他們抹掉各種蛛絲馬跡的組織，就是黑衣人了。這種帶著黑墨鏡、穿著黑西裝的撲克牌臉形象早在電影問世之前，就已經在科幻圈以及外星人流言圈風靡了。他們最著名的裝備不是各式各樣威力驚人的武器，而是像一隻比較胖的鋼筆，中間有一個閃著紅光的金屬棍子，那是記憶清除儀。紅光一閃過後，他們會向受害者胡謅一通，讓他們忘掉剛剛跟外星人的第一二三類接觸。

（ 你知道「黑衣人」的真實來歷嗎？ ）

電影《黑衣人》中，外星人就藏在我們身邊。

有一個關於它的段子：如果你突然發現自己想不起剛剛打算做什麼，不用焦慮，你並不是突然失憶了，而是你剛剛遇到了外星人，然後被黑衣人清除了那段記憶而已。

這部電影對費米悖論的解釋就是： 外星人就在我們身邊，只是藏得很好。

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但是，星際航行是不是在吃喝談笑中就能渡過的旅途時光呢？

《孢子》是一個模擬經營類（SIM）遊戲，經營的對象，簡單地說，就是——生命。由於遊戲對生命發展歷程的高度簡化，從單細胞發展到工業文明的城市，只需要耗費玩家幾個小時的時間。然後，遊戲里的文明製造出了宇宙飛船，它們進入了下一個時代——太空時代。

遊戲《孢子》讓我們想到，太遠的距離消磨了耐心。

玩家輕輕轉動滑鼠的滾輪，將目標星球放到視野中，滑鼠輕點，飛船迅速的划過宇宙空間，到達了目的星球。宇宙航行就這麼簡單，而且很快就能夠邂逅其他星球上的生命了。

然而，這一切都是為了保證遊戲性而對時間軸做了很大的調整。如果基本按照現實的比例來壓縮各個階段的時間，玩家很可能玩了一天找到的只是一塊什麼都沒有的石頭，無聊得關機了。

這也就提供了費米悖論的另一個解釋： 大家相隔太遠了。

星球之間的距離太過巨大，即使以非常高的速度飛行，在路上消耗的時間也可能超過整個文明發展的長度，距離成了文明之間交流不可逾越的屏障。

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這種解釋使得文明的力量在宇宙面前顯得非常渺小，而我國的科幻作家劉慈欣在他的科幻小說《三體》 系列中提出了另一個解釋，在這裡面，文明的力量要強大得多。

小說《三體》中，暴露會招致毀滅。圖片來自SFW.com.cn

而正是這種強大，導致了文明之間的接觸成為了不可能。這就是劉慈欣在小說中提出的「黑暗森林法則」，他在書中寫到：

「宇宙就是一座黑暗森林，每個文明都是帶槍的獵人，像幽靈般潛行於林間，輕輕撥開擋路的樹枝，竭力不讓腳步發出一點兒聲音，連呼吸都必須小心翼翼：他必須小心，因為林中到處都有與他一樣潛行的獵人，如果他發現了別的生命，能做的只有一件事：開槍消滅之。在這片森林中，他人就是地獄，就是永恆的威脅，任何暴露自己存在的生命都將很快被消滅，這就是宇宙文明的圖景，這就是對費米悖論的解釋——被發現，即被毀滅！」

這是一種非常宏觀的進化論解釋： 嘗試與其他文明接觸的行為會導致本文明的滅亡。換而言之，存活的文明就是不與其他文明接觸的文明。

然而這種解釋不能排除兩種情況：人類文明也可能遇到初次嘗試與外界接觸的文明；也不能排除強到到能夠與其他文明溝通而不被消滅的強大文明存在。

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如果把「文明」的概念放得再寬一點，那麼費米悖論就可能有更寬泛的解釋了， 文明存在的形式可能十分的豐富，超出我們對文明的理解。 電影《2001太空漫遊》就描述了這樣一種設想，那塊黑色的巨大石碑，伴隨著人類文明的整個發展歷程，它顯然是另一個文明的造物，但自始自終，人們沒有弄清楚石碑來自怎樣一個文明。在電影的末尾，導演用了一種非常意象化的手法表達了宇航員的蛻變——星孩的誕生。而在原著小說中，阿瑟·克拉克將這種蛻變描述成了無法用寫實的影像表達的變化，所謂的「星孩」就是字面上的意思，宇航員蛻變成了星球生命，他褪去了人類的形態，成為了另外一種形態的生命。

電影/小說《2001太空漫遊》中，外星生命以我們看見了也認不出的形式存在。

而文明也是這樣，在我們仰望星空質問為什麼沒有文明造訪的時候，天空中閃爍的星星本身可能就是一個一個的意識，照耀地球的太陽可能正在與它們交談（這個構想也出現在劉慈欣的《思想者》里）。在這種級別的交流中，人類還插不上嘴。

當然，費米悖論無論是對於天文學界，還是對於科幻圈來說，都是一個開放式問題。每個人都可以提出自己的答案，在真正接觸到外星文明之前，沒有人知道這個問題的真正答案。

外星人早就滅亡了？著名科學家斯蒂芬·霍金和卡爾·薩根都認為人類總有一天會開啟殖民外太空的進程，人類並非宇宙中的唯一物種，然而到目前為止並沒有關於外星生命的發現記錄。物理學家恩里科·費米（Enrico Fermi）提出了一個著名的悖論：外星人在哪裡？揭示了我們對地外文明存在的可能性估計與缺失相關觀測證據之間存在差異性。科學家已經發現幾乎每一個恆星系統中都存在行星，即便是銀河系中就存在龐大的類地行星，而它們之中與地球相似的行星數量也很龐大，我們已經在火星、月球等天體上發現液態水的痕迹，種種跡象表明人類並非是宇宙中唯一的生命，那麼為什麼宇宙深空如此「安靜」？科學家通過各種手段都沒有探測到不尋常的信號，這說明智慧文明可能是罕見的，一旦突破文明發展的瓶頸就會將自身隱藏起來，或者宇宙生命雖然普遍存在，但是能演化至高級文明的數量並不多，許多宇宙生命在未演化至文明階段時就已經滅絕，當然它們也可能不存在。如果人類是宇宙中唯一的生命，那麼我們的決定可以影響到整個宇宙的命運，有研究認為費米悖論向我們暗示了一個可怕的規律，即高級文明在未發生接觸之前就已經自我滅絕，該理論可能「預見」到了人類文明的未來，幾乎所有由費米悖論推出的結論都讓我們不太舒服。在20世紀90年代初，科學家就推測太陽系之外應該還存在許多行星，但現在我們知道這個數字可以接近無限，比我們估計的要多得多，如果我們要開啟外太空殖民的步伐，就需要解決文明發展自身的瓶頸問題。隨著宇宙不斷膨脹，遙遠的星系將離我們越來越遠，文明在擴張過程中還需要解決技術上的難題，比如如何獲得更多的能量源等等。總之，費米悖論是一個不安的問題，其中的哲學奧秘或暗示宇宙文明命運。　　總結：這些假說都是科學嗎？　　著名的科學哲學家卡爾·波普曾經指出，判斷某一論述是否屬於科學的假設，需要考慮該論述能否被證偽。假如某個論述不存在被證明為錯誤的可能，那這個論述就不屬於科學假設。首先考慮「動物園假說」，可以發現，無論人類發現多少新的證據，都無法將這個肯定能夠自圓其說的假說駁倒，所以，按照卡爾·波普標準，該假說就沒有多少可供科學研究的價值了，而「信息爆炸假說」也同樣有不可被證偽的問題。至於「環境差異假說」、「環境變化假說」和「生命荒漠假說」，儘管都看似玄妙並且無法在近期加以證實，但的確提供了可證偽的可能，因此更值得關注。
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