地球是宇宙第一個出現文明的星球嗎?

2020-10-18 知鴉

乍一看,這樣的問題似乎過於自負了。

宇宙這麼大,地球不太可能如此重要。要更深入地回答這個問題,我們或許要先看看宇宙有多大。根據目前科學家的推測,在我們生存的宇宙裡,如果讓光從宇宙的一邊跑到另一邊,至少需要930億年,這已經是個天文數字了。

這麼大的宇宙,其中像銀河系這樣大的星系至少有10萬個,而像太陽系這樣不起眼的小星系,則數不勝數。即便100個太陽系這樣的星系裡面才會產生一個地球的話,那麼宇宙中像地球這樣的星球,也會有無數個。

根據這樣的概率,我們很難相信地球是宇宙唯一出現文明的星球。而且,如果地球不是唯一出現文明的星球,就很難證明地球就是第一個出現文明的星球。

▲圖為宇宙的時間表,代表了137.7億年來宇宙的演化。最左端的是現在可以探究的最早的時間,當時宇宙開始爆發出指數級增長。在接下來的數十億年中,隨著物質之間的引力作用,宇宙的膨脹逐漸減慢。最近,隨著暗能量的排斥作用開始主導宇宙的膨脹,膨脹又開始加速。

不過,事情遠沒有那麼簡單。這要從一個科學家的假設說起。1950年,美國芝加哥大學的物理學教授費米(Enrico Fermi)在一個私下場合討論了一個有趣的問題:如果有外星人,他們在哪呢?這個問題讓他開始了一個簡單的計算,也就是我們上面的計算。通過計算,他認為不可能沒有外星人,畢竟,宇宙中像地球這樣的星球實在太多了。可如果有外星人,為什麼到現在為止,還沒有確實的證據來證明它們的存在呢?

▲恩裡克·費米(Enrico Fermi),美國物理學家,對量子物理、核物理、統計力學等學科都有貢獻。

費米的這一猜想後來被稱為「費米悖論」(Fermi paradox)。在此之前,費米曾參與曼哈頓計劃,設計了原子彈,還被稱作「原子能之父」,可是在提出這一悖論之後,人們就忘了他的其他成就。很快,「費米悖論」成為了人們熱議的話題。

1975年,天體物理學家麥可·H·哈特(Michael H. Hart)開始重點考慮費米提出的悖論,並衍生出了自己的說法,這種說法傾向於後來的「地球殊異假說」(Rare Earth hypothesis),其核心是說,地球是非常特殊、稀有的,因為要產生地球實在是太難了。

首先,銀河系在宇宙的位置不遠不近,既不在中心,也不在邊緣,雖不是特別穩定,但也不過於動蕩。而太陽系又在銀河系的比較合適的位置,不用擔心過多的小行星、隕石、彗星,整體來說比較平靜。

我們的太陽是一個很穩定的恆星。而且地球的位置也剛剛好,它距離太陽不會過遠,以至於太冰冷;它距離太陽也不會過近,以至於太熱。更不用說,要想造就人類文明,還需要水這種宇宙稀缺的資源。除此之外,我們還需要有板塊、大氣層、陸地、海洋、一個不大不小的衛星。想要產生生命,需要的條件非常複雜,而想要產生高級生命,並出現發達的文化,更是難上加難。

如此看來,就算宇宙中有足夠多的地球,要產生一個像地球一樣的星球,也不是很容易。

到目前為止,我們還沒有考慮到宇宙和地球的壽命問題。我們生活的宇宙,據科學家的推算,還很年輕,距離大爆炸只有137億年左右,地球的年齡則有45.5億年歷史。

如果假設產生人類文明需要45.5億年,那麼有沒有可能,在地球誕生之前就產生了一兩個類似的文明呢?

答案可能是否定的,因為那個時候的宇宙還過於動蕩。這樣,想要產生高級文明,看來只能在地球誕生前後出現,不會早太多。

這時,加上我們剛才的「地球殊異假說」,似乎地球是宇宙第一個出現文明的星球就有了理論基礎。但先不要高興得太早。

關於「費米悖論」還有很多種說法,其中,對於「地球殊異假說」的批駁也不在少數。

比如,就算像地球這樣的高級文明並不多,也不至於只有地球一個。我們假設宇宙中只有100個適合產生高級文明的星球,每個文明都和地球年齡相仿,前後只差1萬年。

那麼,如果有一個星球比地球早出現了1萬年,它為何還沒有發現地球呢?要知道,人類的工業化才短短幾百年,就讓我們能夠登月,並且知道了宇宙的很多知識。如果一個星球比地球早上萬年,它會發展出怎樣發達的科技水平呢?

於是,對此就有了若干說法。其中比較著名的是「大過濾理論」(Great Filter)。這個理論的內容是,宇宙中有一個大過濾器,一旦一些文明發展到一定程度,就不再向前發展,就衰落了,或者自我滅亡了,就像我們歷史上的亞述文明、西臺文明一樣。

正如地球的歷史一樣,古代文明不斷滅亡,最終只有幾個文明能夠走到今天。宇宙也是一樣,或許有很多地球,但發展到地球水平的本來就不多。而在人類文明前面,或許也擺著一個大過濾器。那些比我們發展更快的文明可能都沒能突破前方的大過濾器,而人類,也正一步步走向大過濾器。

▲從左至右有好幾個過濾器,一開始有很多文明,而到最後只有極少數文明能走出過濾器。地球目前可能已經跨越了一些過濾器,但前面是否還有過濾器是無從得知的。

除了這個理論,還有很多聽起來更誇張的說法。有人說,地球就像一個動物園,外星人早就發現地球了,人類只是被觀賞和實驗的對象,人類和外星文明間隔著一個單向玻璃。

還有說法稱,外星人就生活在我們身邊,只不過我們還沒發現罷了。最著名的「黑暗森林法則」,曾出現在小說《三體》中,意思是宇宙就像一個黑暗森林,每一個文明即使意識到了除了自己還有別人,也不願意出聲,因為出聲意味著可能會被更強大的文明消滅。

不管怎麼說,宇宙中有無更多的高級文明,以及地球是否是宇宙唯一的文明,或者第一個出現的文明,這都是懸而未決的猜想。聲稱有更多高級文明和鼓吹地球是第一文明的人,都能各自找到理由,誰也不能證偽對方的說法,這也是「費米悖論」之所以今天還能被稱作「悖論」的原因。

但是,通過費米的猜想,人類得以站在不一樣的角度審視地球之外的世界,也能夠更全面地看待我們過去的歷史。在幾千年的歷史裡,從「地心說」到哥白尼提出的「日心說」,人類最後認識到,地球和太陽都不過是巨大宇宙當中的塵埃。

人類曾認為自己是「天選之子」「宇宙之精華」,也曾像康德那樣,通過思考頭頂的星空而「摧毀了自身的重要性」。這樣的過程也許還會重複。

與此同時,相比過去,我們倒是能更加「去人類中心主義」的眼光看待宇宙和地球,也能知道人類何其渺小。

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