我們為何到現在還未找到外星人？

創意 08-14

Starman

Ziggy Stardust 30th Anniversary Edition

David Bowie

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利維坦按：愛因斯坦曾說，「關於宇宙最難以理解的事情是，它居然可以被理解」。有人認為，宇宙對於人類而言之所以可以理解，恰恰是因為宇宙是被設計出來的，至少在某種程度上，是由擁有與我們類似心智的智能設計的。

英國天體物理學家弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）爵士也曾表示，物理定律對人類存在的幫助是如此獨特，所以宇宙必須是「一個被設計好的東西」。反哥白尼原理的人擇原理（anthropic principle）雖然自上世紀70年代被提出後不斷遭受學界質疑，但亦有大量的支持者。例如有人認為碳基生命的出現並不是偶然的，而是物理常數作用的必然結果。人擇原理更像是一種哲學觀點，鑒於我們目前對於宇宙的認知，其對錯與否還不可證。如果我們的宇宙是由多元宇宙（如果你相信多元宇宙的話）中另一個技術更先進的文明所創造，那麼這個「設計師」可能是導致大爆炸的原因，不過也僅此而已。

如果真是這樣的話，這個高級文明（外星人）不為我們所知也屬正常，畢竟理論上來講，我們最遠只能看見453億光年遠的地方，如果宇宙也類似地球是有限無界的（你始終不可能找到地球的邊界，但你並不能因此就認為地球是無限的），說不定外星人只是在一個我們無法探測到的另一個宇宙邊緣呢。

文/Liv Boeree

譯/苦山

校對/喬琦

原文/www.vox.com/science-and-health/2018/7/3/17522810/aliens-fermi-paradox-drake-equation

本文基於創作共同協議（BY-NC），由苦山在利維坦發布

圖源：The Talking Democrat

在我孩提時代的某個夏夜，我的母親正陪我一同搜尋夜空中的恆星、流星和行星。

突然，我的目光被一個物體吸引了過去，那東西會發光，由亮到暗穩定地閃爍。它沒有飛機通常會有的紅色閃光信號燈，但要說它是顆流星，它的移動速度又太慢了。

顯然，那是外星人。

但我的激動心情很快就化為雲煙，因為我母親向我解釋說那是一顆衛星，它在繞軌道旋轉時反射了太陽光。我失望地上床睡覺：那時候電視上在放《X檔案》（譯者註：The X-files，20世紀90年代聞名於世界各地的美國科幻電視劇），一周兩次，我很希望外星人是真的。

時至今日，人們仍然如此希望著，這份期待隨處可見——在好萊塢電影里，在公眾的想像中，甚至在科學家之間。19世紀末20世紀初，隨著無線電技術的出現，科學家們很快開始搜尋外星人的信號，而自20世紀80年代起，來自世界各地的天文學家團隊都曾參與過正式的搜尋地外文明計劃（SETI）。

圖源：WiffleGif

然而看起來，宇宙中仍然沒有其他生命的跡象。

現在，牛津大學的一個研究者團隊為這個難題提供了一個新的視角。6月上旬，來自人類未來研究所（Future of Humanity Institute, FHI）的安德斯·桑德伯格（Anders Sandberg）、埃里克·德雷克斯勒（Eric Drexler）和托比·奧德（Toby Ord）發表了一篇論文，也許能徹底解決費米悖論（Fermi Paradox）——對外星生命存在性的過高估計和缺少相關證據之間的矛盾。

（arxiv.org/pdf/1806.02404.pdf）

圖源：iStock

這項研究使用最新的數據統計手段，對「我們是否孤單？」這一問題重新發問，得出了幾條突破性的結論：我們地球人不僅很可能是銀河系中唯一的智慧生命，而且有超過50%的可能性，在可觀測的宇宙中，我們都是孤獨的。

儘管這項研究發現有助於我們思索外星人存在的可能性，它們可能還有更重要的作用：幫助我們重新估計地球生命在近未來滅絕的風險幾何。

其他人都到哪兒去了？

1950年，在洛斯阿拉莫斯國家實驗室工作期間，物理學家恩里科·費米（Enrico Fermi）曾在午餐時對同事說過一句十分有名的話：「其他人都到哪兒去了？」

他當時正在思索，為什麼地外文明存在的證據會如此之少。宇宙誕生已有大概140億年之久，這期間有數以十萬億億計的恆星生成，費米認為，在地球之外必定有其他的智慧文明。所以，他們在哪兒呢？

地外生命到底在哪裡？圖源：Giphy

我們至今仍然不知道答案，而隨著時間推移，費米悖論中的矛盾只變得越來越顯著和強烈。從20世紀50年代起，人類踏上了月球，向外太陽系發射了探測器（譯者註：即旅行者1號），甚至把一輛電動跑車送上了環日軌道——只是為了好玩。如果我們能在不到100萬年里從只能使用原始木器進化到能夠完成以上這些工程學的偉業，那麼，在我們這138億歲的宇宙中，其他文明無疑有充足的機會進化到和我們差不多——甚至遠超過我們的水平，不是嗎？

既然如此，它們在擴張過程中肯定會留下無線電信號或是圖像線索，而我們的望遠鏡理應能觀測到才對。

科學家們是怎樣嘗試解決費米悖論，以及這篇論文為何與眾不同

宇宙廣袤無邊，要想準確估測出小綠人的存在概率並不是件簡單的事。

1961年，天文學家法蘭克·德雷克（Frank Drake）提出了一個公式，將七個「參量」相乘得到數值N，表示的是在給定時刻、給定星系中可探測到的文明數量：

N：活動中的、可溝通的地外文明數量；R*：星系中恆星形成的速率；fp：有行星的恆星比例；ne：行星系中適宜居住行星比例；fl：在某個時刻發展出生命的行星比例；fi：能發展出智慧生命的行星比例；fc：智慧生命向宇宙發出可探知信號的行星比例；L：發出可探知信號的時長，也即可探知文明的壽命。圖源：Ming Hsu

發明之初，德雷克公式（the Drake equation）只是個粗糙的工具，旨在激勵人們從科學角度探討地外文明的存在概率。然而，由於缺少合理可靠的替代物，它至今仍是天文學家計算地外智慧生命存在幾率的唯一手段。這會導致不少問題，因為儘管有些參量——比如R*，恆星每年形成的速率——是相對明確的，另一些參量的數值則基本無法確定。

就拿L——可探知文明的預期壽命來說吧。如果我們考察過去存在於地球的數個文明的平均壽命，那麼得出一個較低的L值也情有可原。假使以羅馬、印加或埃及文明為參考的話，L的值不太可能大於數百年。但反過來，你也可以辯稱，一旦某個文明的科技發展到可以星際旅行的程度，它就可能延續數十億年之久。

美國天文學家與天體物理學家法蘭克·德雷克（1930-）。圖源：Science Friday

這種巨大的不確定性使得德雷克公式很容易受到使用者的主觀影響（譯者註：即樂觀主義者會將參量設得過高從而得到樂觀的結果，悲觀主義者則會得到較低的結果）。這點也在之前的科學研究中反映出來：不同研究得出的N值差異巨大，從10到數十億不等。

在2000年《國家地理》的一次採訪中，搜尋地外文明計劃的聯合發起人、天文學家吉爾·塔特（Jill Tarter）傳神地描述道：「德雷克公式絕妙地將我們的無知梳理組織了起來。」

此前，人們曾認真嘗試過克服這種不確定性，他們為每個參量選取數個或保守、或適中、或樂觀的最佳預估值，並將它們取均值。

此次，人類未來研究所的研究團隊發表的論文名為「解開費米悖論」，他們對此前這種計算手段提出質疑，並展示了通過這種方式得出的N值會遠超實際值，造成悖論的假象。

這是因為，僅僅選取數個參數估計值並將它們代入德雷克公式，得出的結果並不能反映我們的實際觀點。舉例來說，假設有三個科學家對L值的預估各不相同：

科學家A：「我認為L的值在1~10之間。」

科學家B：「我認為L的值在10~100之間。」

科學家C：「我認為L的值在100~1000之間。」

如果你對1至1000內所有的整數值取一般線性平均，其隱含的意思是，科學家C的意見所佔權重是科學家A的意見所佔權重的90倍，因為前者的估測值域比後者大了90倍。如果你將上述數據取對數，使得每位科學家的估測值域都處在同一數量級，那麼三人的意見所佔權重將更為均等。

圖源：Tenor

因此，研究團隊將所有可能的值域取對數，並做了上百萬次模擬，以估算出統計學層面更可靠的N值。隨後，他們對這些結果做貝葉斯推斷——也就是說，將「我們目前暫未發現地外智慧生命」這一信息轉換為數學語言整合進結果中（因為「缺少外星人存在的證據」本身就能證明外星人存在！）。

這一包含兩個階段的過程得出了驚人的結果：以現有的天體生物學知識為基礎來計算，我們有53%~99.6%的可能性是銀河系中唯一的文明，有39%~85%的可能性是可觀測宇宙中唯一的文明。

這意味著，我們所定義的生命形式罕見到令人難以理解，如果真有其他智慧生命存在，它們的居所也遠在宇宙的邊際之外，永遠無法為我們所探知。

但生命體不可能這麼罕見，這可能嗎？

要明確的一點是，這篇論文的作者們似乎並未就外星人是否存在下定論，他們僅僅表示，就我們目前對七個參量的認知來計算，我們沒有同伴的可能性很大。一旦得到新的信息，他們會隨之更新這一概率。比如說，如果我們能在某顆彗星或行星上找到第二例自然發生論的實例——發現原始生命從無生命物質中誕生的過程，就能大大減少fl參量（在某個時刻發展出生命的行星數）的不確定性。

但他們的研究結果無疑引起了一場騷動，尤其是在SpaceX的首席執行官伊隆·馬斯克（Elon Musk）轉發了相關推特後：

@伊隆·馬斯克：正因如此，我們必須進化為星際文明，並讓人們散布到其他星球，以此來保存意識的光輝//@世界和科學：新模型預測人類可能是可觀測宇宙中唯一的先進文明。

圖源：DeviantArt

許多人稱這項研究的發現是狹隘且人類中心主義的，他們認為，任何暗示地球生命具有某種特殊之處的結論都不過是人類的自負作祟。

這種看法情有可原，因為「智慧生命在宇宙中極為罕見」這一觀點聽起來完全是反直覺的。既然我們和海豚、章魚等其他智慧生命一同存在於地球上，我們便推己及人地認為地球之外的情況也一樣。

但光是這點並不能證明智慧文明普遍存在。不論地外文明存在的真實概率是高達50%還是低至令人難以想像的萬億億億分之一，我們能夠有意識地問自己這個問題，這種能力本身就基於「生命已經成功誕生（也就是我們自己）」這一事實。

這一現象被稱為觀察者選擇性效應（observer selection effect）——在考慮某事件的發生概率時可能出現這種偏差，因為要想觀察某個事件，首先要有一個觀察者。鑒於我們只有一個數據點（也就是我們自己），我們沒有可靠的辦法來預測智慧生命存在的真實概率。我們能自信地得出的唯一結論是，智慧生命可以存在。

圖源：Science News

那麼，如果我們是孤獨的，這是好消息還是壞消息？

不論你認為這是好消息還是壞消息，這個觀點——我們可能是宇宙中孤獨的存在——都帶來了嚴重的科學和哲學問題。我們的稀有性是件值得慶祝的事，還是件令人失落的事？如果人類是宇宙中唯一的知性實體，這意味著什麼？

這最後一個問題事關重大。我們正以難以為繼的速率耗盡地球上的自然資源，不僅如此，在人類歷史上，我們首次到達了如今這個技術階段，本種族的整個未來都掌握在我們自己的手中。在過去數年間，我們造出了足以多次清除地球上每一個人的核武器，並賦予了各國領導人輕輕一觸就能啟動這些武器的權力。每過一個十年，我們都能獲得新的技術，同時，造福人類或毀天滅地的可能性也越來越大。

圖源：MyConfinedSpace

當新年的鐘聲敲響，《原子科學家公報》雜誌將末日之鐘撥到了迄今為止離子夜最近的時刻【譯者註：末日之鐘（Doomsday Clock）是一虛構鐘面，由芝加哥大學的《原子科學家公報》雜誌（the Bulletin of Atomic Scientists）於1947年設立，標示出世界受核武威脅的程度，午夜零時象徵核戰爆發。最近一次調整在2018年1月25日，分鐘被撥近子夜30秒，距離子夜只有2分鐘】。與此同時，根據多位人類生存風險專家的預估，到本世紀末，人類有5%~19%的可能會徹底滅絕——考慮到這件事兒的後果，這一概率高到令人無法接受。

（www.fhi.ox.ac.uk/reports/2008-1.pdf）

這場黑暗賭博影響的不僅僅是活在當下的我們這70億人。假使人類滅絕，未來的成百上千億人類將不復存在，如果你將這所帶來的道德負重也列入考慮因素的話，結論很明顯：我們需要立即團結起來採取行動。

1990年，卡爾·薩根（Carl Sagan）在「暗淡藍點」演講（Pale Blue Dot speech）中說過一段著名的話：「在這一片浩瀚之中，沒有任何跡象表明救助會從別處而來，幫助我們救贖自己。地球是我們目前所知唯一有生命居住的世界……地球是我們的立足之地。」

他說的不錯，尤其在這項研究得出了這些發現的情況下。如果人類真的是宇宙中古往今來唯一的文明，那麼我們肩負的就真的是「天」大的責任了。