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相信只要略懂天文學,或者知道宇宙有多大的人,絕對都是相信外星人是存在的,費米悖論我們都聽說過,這個費米悖論簡單說就是銀河系直徑才20萬光年,那就是說如果有一個比我們先進化一億年的文明的話,就算他們的飛行速度只能達到光速的百分之一,那現在也應該基本完成了銀河系的殖民了呀,我們怎麼一點他們的蹤影都看不到?但是你又不能說沒有外星人,宇宙這麼大,隨著我們觀測技術的進步,我們也發現這種類地行星在宇宙中普遍存在,那麼按理說我們絕對不是宇宙中唯一的文明,相信外星生命存在不是問題,問題是他們到底在哪?
這個科學界和科幻界都有很多猜測,近些年很有名的就是大劉的「黑暗森林」法則,這都是有可能的,但是都是沒有確切的證據,只不過是在合理的範圍內進行猜測,今天我們就講一下在主流科學界另一個也比較被認可的一個假說,那就是「大過濾器」假說,這個也是我個人認為可能性比較高的一個假說,那我們現在就試著過濾一下。
首先我們目前知道這個銀河系裡大概有2000億顆恆星,2000億顆恆星當中有行星圍繞的恆星大概佔一半,還剩1000億顆,據說平均每個有行星的恆星一般會有三顆行星圍繞它旋轉,在這當中又有大概10% 是固體行星,固體行星中又有1%是處於宜居帶,過濾到這我們大概就剩下3億顆行星,那麼在剩下的這3億顆行星當中又有多少顆行星上能夠產生生命?
這裡不得不排除幾種情況,首先就是行星質量太小,這樣的話引力也會太小,行星表面就不會形成足以抵抗各種高能宇宙輻射的大氣,這樣的情況下任何生命形式都難以生存,其次行星所圍繞的恆星質量不能太小,質量太小的恆星它的宜居帶就會距離恆星很近,這會造成行星受到恆星強大引力發生潮汐鎖定,導致始終是一面兒朝著恆星,這就會造成行星的一面永遠是黑暗,另一面又溫度過高,這樣的情況下很顯然也無法形成生命,把這些所有的條件都加總大概刷掉一半兒還剩1.5億顆。
在這1.5億顆行星上大概率都會形成微生物,一般來說現在最主流的科學觀點認為,生命開始的地方是在海底熱泉口,這裡具備了適宜並且不斷持續發生的創造生命的大型實驗,從小分子到大分子再到形成極其簡單的微生物、細菌、病毒,這個過程概率是很高,我們姑且在這當中再刷掉一半的行星。
到此我們可以粗略的認為能夠產生生命的行星在銀河系內大概有7500萬顆,而剩下的這7500萬顆它們面臨的考驗就嚴峻了,地球上簡單的單細胞生命在海底熱泉口形成,之後整個地球開始變得生機盎然,但是直到20億年前這個所謂的生機盎然你是看不見的,因為都是微生物,要是你穿越回去的話,這個時候地球就是「白茫茫一片大地」因為從理論上說單細胞生命的這個能量的攝取和消耗它是存在一個天花板,這就好比說大家每天賺錢都是賺多少花多少,一點兒都攢不下來,所有發家致富的路子都被堵死了,這個死局沒法破,等於說已經進化到極限了,那該怎麼辦?
有一天奇蹟就發生了,那個時候單細胞生命大個兒吃小個兒的很平常,大家都互相吃,每天都很無聊,有一天這個大個兒的單細胞小強就吞噬了小個兒的單細胞小花,按說這是一次非常平常的一個事件,生命史上的20億年來這種事情每天不知道發生多少次,但是這次它不一樣在哪?這個小花進入小強體內之後它沒死,反而住在了小強體內,而且不是白住,小花成了小強的能量儲備倉庫,小強自己就不需要儲備能量了,這下它就神奇了,整個地球上沒有一個生命是像他這麼幹的,小花和小強既是一體又不是一體,每次小強複製後代的時候小花也會順帶著把自己的基因也複製一遍,這樣的下一代那就是小強B的體內也有一個小花B,這就好像這個整個地球上其他人全部都是單身漢,突然就有兩個人他們搭夥過起日子了,家裡有個賢內助專門幫著打理一下家裡的這些瑣事,那麼小強就可以專注於工作了,那你想跟別人一比這個生活質量就有了飛躍,而這個小花不是別人,它就是非常著名的線粒體。
我們現在地球上所有的多細胞生命體都是小花和小強的後代,歷史上只此一例別無分家,整個地球史上45億年這個事兒就發生了一次,你說這個概率夠低吧,就算突破天花板的方式可能還有別的方法,外星人可能有其他方式突破,但是至少地球上至今為止所有的生物都是小花和小強的後代,沒有其他突破天花板的案例存在,可見微生物要想突破這個能量供需的天花板有多難,這個概率我們說7500萬顆星球上只有萬分之一的概率產生多細胞生命的話應該不算過分,這樣整個銀河系裡也就只有7500顆行星上有可能產生多細胞生命了。
接下來我們不得不說地球的守護神——木星,木星對我們地球的保護起到了巨大的作用,在不算太陽的情況下,木星的質量是佔整個星系的70%以上,如果不是木星吸引了絕大部分的小行星撞擊的話,地球可能隔三差五就有一次大規模滅絕,這種惡劣的環境下可以說大概率是很難形成高級生命,你這個沒事就來一次大規模的天外襲擊我們是受不了的,去掉大部分沒有巨大行星在外圍保護的行星,咱說剩下750顆應該不算過分,十分之一的概率。
而剩下的這750顆行星應該說已經是非常完美了,這750顆存在生命的概率已經很大了,在這750顆當中只要有一個文明比我們早一億年發展起來的話,那整個銀河系就淪陷了,那咱們就接著分析一下這個文明的出現還有哪些天花板。
首先我們要知道這個文明和科技的發展進步不是必然的,而是在有必要並且客觀條件允許的情況下才能出現,我們現在知道全人類有一個共同的祖先那就是智人,其他所有的靈長類類人猿全部和我們不是同宗,古今中外所有的靈長類都算上只有我們人類進化出了FOXP2的基因,這個就是具有語言組織能力的基因,包括尼安德特人在內,他們的交流也只能停留在單一單詞的交流,無法進行整句有語法的語言交流,這一點點的基因變化導致我們和其他靈長類拉開了巨大的差距,至今為止這個FOXP2的基因沒有其他靈長類具備,這一點說我們人類是百裡挑一不過分,當然也可能外星人具備其他複雜信息的交流方式,但是至少這個在生物演化史上來說是個小概率事件,這樣我們就只剩下7.5顆行星上具有有語言能力的高級生命,或者說是具備交流複雜信息的能力。
那麼在這7.5個文明中都發生了什麼,我們發現十萬年前的祖先他們的這個腦容量已經和我們現代人是一樣的,而且那個時候正好是掌握語言的這個FOXP2基因出現的時候,也就是說當時的人類已經掌握語言了,但是他們打獵所使用的這個斧頭居然和幾萬年後出土的斧頭是一模一樣,這說明什麼幾萬年間這麼簡單的斧頭這麼一個工具居然沒有經歷過哪怕一次的改進,這就側面說明了文明的進步不是必然的,文明的發展需要合適的客觀環境來推動,同樣的人類如果只用一樣的斧頭就足以應付生活中遇到的所有困難,那麼我們是不會思考如何改進工具的,就像「奧卡姆剃刀原理」說的那樣「如無必要勿增實體」,我們人類文明也一樣,所謂進步其實就是持續了幾萬年的無可奈何,每次文明的進步都是為了解決具體問題,而解決舊問題的同時又產生了新問題,促使我們不得不繼續尋求新的答案,這就是文明進步發展的歷程。
如果沒有歐亞大陸這種同緯度橫向的大陸的話,是不會有先進文明產生的,美洲大陸的印第安人就是個例子,我們知道雖然近代文明始於西歐,但是支撐西歐現代文明的很多基礎創新卻是從中東以及亞洲汲取的,這點毋庸置疑,如果西歐是個封閉的區域,毫無疑問並不會發展出先進的現代文明,還有一個文明發展的天花板那就是金屬礦藏以及可馴化的大型牲畜,我們美洲大陸的印第安人朋友們就是因為美洲大陸上沒有可馴化的大型動物,歐洲人登陸的時候美洲最大型的食草動物就是羊駝,這就導致文明被鎖死在最原始的農業時期,他們甚至經歷了一萬多年的歲月卻連輪子這麼簡單的發明都沒想到,為什麼?一個是缺少與其他文明的交流,另一個是不需要,因為沒有牛或馬拉車,那還要輪子幹嘛,反正這個活兒都是要人幹的,這就大大的限制了生產力,沒有閒人,所有的人都在忙碌的生活著,當然不是說早期的美洲大陸一個大型食草動物都沒有,只是它們全部都被美洲的土著給吃光了,他們就沒想到馴養,或者說當時的這些食草動物都不適合被馴養,可見站在這個文明的岔路口上的時候一旦選錯了路有的時候是無法回頭的。
被金屬礦藏鎖死的例子就不得不說復活節島上的那些哥們了,他們的文明發展雖然受到了諸多限制,基本都是走錯了路回不了頭導致的,但是其中有一個很重要的硬性天花板那就是島上沒有鐵礦,我們知道重金屬來源於哪,那是只有恆星死亡後通過超新星爆發將恆星內部的物質以極高的這個高壓和高溫瞬間釋放出來而產生的,這些碎片再由第二代恆星周圍的這個行星吸收這才被我們開採出來,文明要想發展到工業階段金屬礦藏和化石能源是必不可少的,因為宇宙中的所有元素已經在化學元素表上了,這個沒有懸念,外星人也得拿和我們一樣的金屬元素製造飛船探索宇宙,如果這個星球的礦藏埋藏的太深,以至於農業文明無法開採的話,那麼這個文明就會被永遠的鎖死在農業文明無法發展,這是很有可能的,你總不能拿木頭和石頭去做宇宙飛船吧,有助於提高農業生產力的可馴化大型牲畜,以及容易獲得的金屬礦藏,再加上推動文明前進的適宜的客觀條件,我們說這幾條出現概率也就十分之一這不算過分吧,這麼一算整個銀河系就只剩下0.75顆行星上可能會產生高級文明。
就算這些文明好不容易發展起來,他們也和我們一樣,同樣會面對一些不可避免的災難,即使目前我們很幸運還沒有遇到,但是難保其他行星上的某個外星文明他們就真的遇到了,咱們就輕一點刷掉一半,我們四捨五入就說是0.4,根據咱們的這個分析結果就是平均每五個星系只能孕育出兩個高等文明,也就是說銀河系再加上附近的兩個河外星系三個星系你都翻個底兒朝天,可能也就只有我們是可以發射電磁波的高級文明,其它星系就算有比我們早發育一億年的文明,他們自己星系的資源足夠他們幸福快樂的玩一輩子,還為啥要把魔爪伸向銀河系?這個動機的強度就遠遠不夠。
理想是豐滿的,但是現實是骨感的,你說要徵服河外星系那好處是啥?這個錢誰出?近在咫尺的幾光年範圍內就有那麼多資源儲備,誰還願意折騰那麼遠對吧。再者說了徵服銀河系這話說起來容易,你真是要實際操作起來的話那是要面對很多困難的,就說這個幾光年外的星球之間要怎麼互相聯繫?電磁波都要幾年時間才能傳遞一條信息,久而久之就會像阿瑟·克拉克的小說《遙遠地球之歌》裡描寫的那樣,人類文明是會輕易的分裂成兩個不同的文明甚至是兩個不同的物種,這種信息不暢通的情況下還談何徵服。
那麼宇宙中有多少文明呢?這個還真不知道,銀河系直徑只有10萬光年,它的上級結構有本星系團(直徑1000萬光年)、室女座超星系團(直徑1.1億光年)、拉尼亞凱亞超星系團(直徑5.4億光年)、雙魚-鯨魚座超星系團複合體(直徑10億光年)、武仙-北冕座長城(直徑100億光年)、可觀測宇宙(直徑930億光年)、再到整個宇宙、甚至平行宇宙。
當然以上的分析只是思路,也許並不嚴謹,但確定的是銀河系沒有我們想像中那麼多文明,對於徵服銀河系,當然我們還是有希望的,也許有一天我們能推翻愛因斯坦的相對論,提出超過光速的方法,這種可能性不是沒有,但是至少在現在我們的這個認知範圍之內,這個事情是無法達成的,希望有一天我們這個人類可以成為那個閒的沒事飛到河外星系去尋找其他文明的「外星人」,而不是被其他外星人來造訪我們。