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地球是宇宙第一个出现文明的星球吗?

时间:2019-03-07 04:05:19

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地球是宇宙第一个出现文明的星球吗?

乍一看,这样的问题似乎过于自负了。

宇宙这么大,地球不太可能如此重要。要更深入地回答这个问题,我们或许要先看看宇宙有多大。根据目前科学家的推测,在我们生存的宇宙里,如果让光从宇宙的一边跑到另一边,至少需要930亿年,这已经是个天文数字了。

这么大的宇宙,其中像银河系这样大的星系至少有10万个,而像太阳系这样不起眼的小星系,则数不胜数。即便100个太阳系这样的星系里面才会产生一个地球的话,那么宇宙中像地球这样的星球,也会有无数个。

根据这样的概率,我们很难相信地球是宇宙唯一出现文明的星球。而且,如果地球不是唯一出现文明的星球,就很难证明地球就是第一个出现文明的星球。

▲图为宇宙的时间表,代表了137.7亿年来宇宙的演化。最左端的是现在可以探究的最早的时间,当时宇宙开始爆发出指数级增长。在接下来的数十亿年中,随着物质之间的引力作用,宇宙的膨胀逐渐减慢。最近,随着暗能量的排斥作用开始主导宇宙的膨胀,膨胀又开始加速。

不过,事情远没有那么简单。这要从一个科学家的假设说起。1950年,美国芝加哥大学的物理学教授费米(Enrico Fermi)在一个私下场合讨论了一个有趣的问题:如果有外星人,他们在哪呢?这个问题让他开始了一个简单的计算,也就是我们上面的计算。通过计算,他认为不可能没有外星人,毕竟,宇宙中像地球这样的星球实在太多了。可如果有外星人,为什么到现在为止,还没有确实的证据来证明它们的存在呢?

▲恩里克·费米(Enrico Fermi),美国物理学家,对量子物理、核物理、统计力学等学科都有贡献。

费米的这一猜想后来被称为「费米悖论」(Fermi paradox)。在此之前,费米曾参与曼哈顿计划,设计了原子弹,还被称作「原子能之父」,可是在提出这一悖论之后,人们就忘了他的其他成就。很快,「费米悖论」成为了人们热议的话题。

1975年,天体物理学家迈克尔·H·哈特(Michael H. Hart)开始重点考虑费米提出的悖论,并衍生出了自己的说法,这种说法倾向于后来的「地球殊异假说」(Rare Earth hypothesis),其核心是说,地球是非常特殊、稀有的,因为要产生地球实在是太难了。

首先,银河系在宇宙的位置不远不近,既不在中心,也不在边缘,虽不是特别稳定,但也不过于动荡。而太阳系又在银河系的比较合适的位置,不用担心过多的小行星、陨石、彗星,整体来说比较平静。

我们的太阳是一个很稳定的恒星。而且地球的位置也刚刚好,它距离太阳不会过远,以至于太冰冷;它距离太阳也不会过近,以至于太热。更不用说,要想造就人类文明,还需要水这种宇宙稀缺的资源。除此之外,我们还需要有板块、大气层、陆地、海洋、一个不大不小的卫星。想要产生生命,需要的条件非常复杂,而想要产生高级生命,并出现发达的文化,更是难上加难。

如此看来,就算宇宙中有足够多的地球,要产生一个像地球一样的星球,也不是很容易。

到目前为止,我们还没有考虑到宇宙和地球的寿命问题。我们生活的宇宙,据科学家的推算,还很年轻,距离大爆炸只有137亿年左右,地球的年龄则有45.5亿年历史。

如果假设产生人类文明需要45.5亿年,那么有没有可能,在地球诞生之前就产生了一两个类似的文明呢?

答案可能是否定的,因为那个时候的宇宙还过于动荡。这样,想要产生高级文明,看来只能在地球诞生前后出现,不会早太多。

这时,加上我们刚才的「地球殊异假说」,似乎地球是宇宙第一个出现文明的星球就有了理论基础。但先不要高兴得太早。

关于「费米悖论」还有很多种说法,其中,对于「地球殊异假说」的批驳也不在少数。

比如,就算像地球这样的高级文明并不多,也不至于只有地球一个。我们假设宇宙中只有100个适合产生高级文明的星球,每个文明都和地球年龄相仿,前后只差1万年。

那么,如果有一个星球比地球早出现了1万年,它为何还没有发现地球呢?要知道,人类的工业化才短短几百年,就让我们能够登月,并且知道了宇宙的很多知识。如果一个星球比地球早上万年,它会发展出怎样发达的科技水平呢?

于是,对此就有了若干说法。其中比较着名的是「大过滤理论」(Great Filter)。这个理论的内容是,宇宙中有一个大过滤器,一旦一些文明发展到一定程度,就不再向前发展,就衰落了,或者自我灭亡了,就像我们历史上的亚述文明、赫梯文明一样。

正如地球的历史一样,古代文明不断灭亡,最终只有几个文明能够走到今天。宇宙也是一样,或许有很多地球,但发展到地球水平的本来就不多。而在人类文明前面,或许也摆着一个大过滤器。那些比我们发展更快的文明可能都没能突破前方的大过滤器,而人类,也正一步步走向大过滤器。

▲从左至右有好几个过滤器,一开始有很多文明,而到最后只有极少数文明能走出过滤器。地球目前可能已经跨越了一些过滤器,但前面是否还有过滤器是无从得知的。

除了这个理论,还有很多听起来更夸张的说法。有人说,地球就像一个动物园,外星人早就发现地球了,人类只是被观赏和实验的对象,人类和外星文明间隔着一个单向玻璃。

还有说法称,外星人就生活在我们身边,只不过我们还没发现罢了。最着名的「黑暗森林法则」,曾出现在小说《三体》中,意思是宇宙就像一个黑暗森林,每一个文明即使意识到了除了自己还有别人,也不愿意出声,因为出声意味着可能会被更强大的文明消灭。

不管怎么说,宇宙中有无更多的高级文明,以及地球是否是宇宙唯一的文明,或者第一个出现的文明,这都是悬而未决的猜想。声称有更多高级文明和鼓吹地球是第一文明的人,都能各自找到理由,谁也不能证伪对方的说法,这也是「费米悖论」之所以今天还能被称作「悖论」的原因。

但是,通过费米的猜想,人类得以站在不一样的角度审视地球之外的世界,也能够更全面地看待我们过去的历史。在几千年的历史里,从「地心说」到哥白尼提出的「日心说」,人类最后认识到,地球和太阳都不过是巨大宇宙当中的尘埃。

人类曾认为自己是「天选之子」「宇宙之精华」,也曾像康德那样,通过思考头顶的星空而「摧毁了自身的重要性」。这样的过程也许还会重复。

与此同时,相比过去,我们倒是能更加「去人类中心主义」的眼光看待宇宙和地球,也能知道人类何其渺小。

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