[转帖]一篇“为什么有人说人类有可能是宇宙中的第一个文明?”的答案。

2019/10/2015:32:37 评论 99 views

好久都没有关注这些有趣的东西了,觉得这一篇的观点算是有理有据,且比较客观。

本文转自知乎兔先(公众号:逐兔先得「Tuxian600」)

是为了解释费米悖论。

在回答这个问题前我要先讲一下宇宙学最基本的原理,平庸原理。平庸原理是现代天文学家研究宇宙天体演化所依据的一个重要原理。

这个原理的核心概念就是两个字:平庸

即我们在宇宙中所处的位置和演化的阶段,都是平庸的。

举个例子,比如我们要研究某个细菌的一生,不需要盯着这个细菌连续不断地拍照片,我们只需要对着一片细菌拍一张照片,那么就知道这个细菌在所有年龄阶段的形态,这里面有一个假设的前提,就是我们知道所有细菌的演化过程都是差不多的。

如果外星人要研究人类从出生到死亡的样子,也不需要盯着一个人完整的一生。只需要在同一时刻得到尽可能多的人类照片就可以了。

换成星系也一样,我想你一定听说过哈勃深空场这张照片,在144弧秒,也就是占整个天空2400万分之一的范围内,哈勃望远镜拍摄到了3000多个星系。

作者:兔先
链接:https://www.zhihu.com/question/300723940/answer/598468527
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

我们不需要亲自观测我们的银河系是怎么演化的(我们也无法观测),我们只需要一张照片,就可以看到星系演化的各个阶段,从而了解我们所在的银河系。同样,这里也有一个假设的前提,就是我们的银河系是宇宙中平庸的星系。

那么如果我们的文明也是平庸的,要研究文明的演化过程,也只需要知道现阶段宇宙中各文明的情况就行了,因为我们的宇宙中充满着处于不同阶段的文明。

将我们自己平庸化是我们研究这个宇宙的一种普遍的方法。那为什么会有人认为我们可能是宇宙中的第一个文明呢?

其实是为了解释费米悖论。

费米悖论是说,如果人类文明是一个平庸的文明,也就是说宇宙中存在大量处于不同阶段的文明,这里面必然有相当比例是超过地球文明的,这些文明中也必然存在超过地球数百万乃至数亿年的文明存在,因为几百万年也只不过是宇宙尺度下的转眼一瞬而已。根据人类文明的进化史来看,人类仅仅在文明出现几千年的时间里就可以造出太空飞船,那超过人类文明百万年乃至数亿年的文明应该早就有人类难以想象的发达科技,一定可以探测到地球,甚至飞临到地球,那他们在哪里呢?

宇宙的规模和时间尺度决定了生命的诞生不是地球上的一个孤立事件,那么就必然存在外星生命,外星文明也应该存在,可是这个结论与目前观测结果相悖。

为了解释费米悖论,人们提出了各种假说。

一共有三种可能:

1、外星文明确实不存在。
2、外星文明存在,我们相互不知晓。
3、外星文明存在,我们不知道他们,但他们发现我们了。

关于政府已经发现外星人,但没有告诉我们这个假设过于阴谋论,我这里就自动排除了。

1、不存在外星文明又可以分成两种可能性。

1.1唯一论,人类是宇宙中第一个也是唯一一个文明。
1.2灭绝论,宇宙是最近才变得适合文明发展的,之前可能也有文明,但全部灭绝了。

2、有外星文明但我们互相不知晓可以分成三种可能性。

2.1过滤论,文明无法突破技术瓶颈,或者被我们所不知道的宇宙规律过滤掉了。
2.2孤岛论,外星文明距离我们太遥远,所以我们无法接触。
2.3黑暗森林,外星文明距离我们并不遥远,但是他们故意隐藏了起来。

3、有外星文明且他们已经发现我们了也可以分成四个可能性。

3.1蚂蚁假说,外星文明像我们无视蚂蚁一样无视我们。
3.2动物园假说,就像人类保护野生动物和土著文化,外星人不干预我们的发展。
3.3黑幕假说,本质和动物园假说一样,外星文明用一层黑幕将地球包围了起来。
3.4缸中之脑,沿着这个方向更进一步的推论,这个世界就是假的,我们的感官共同构成了这个世界。

下面仔细讲讲这9个假说。

1.1唯一论

解释费米悖论最简单粗暴的方式就是:

人类是宇宙中第一个文明或者第一批文明。

那么费米悖论的前提,即人类文明是平庸的本身就错了,前提都错了,那么悖论自然也不成立了。

有些高票答案在试图证明生命诞生和智力发展的概率有多么小,但是这是相对的,我们还得知道宇宙有多大。

宇宙中文明的数量=行星数量 × 文明诞生的概率

一个趋于无限大,一个趋于无限小,因为人类的存在,我们至少已经知道,这个无穷小没有占上风。因为行星数量 × 文明诞生概率≥1.

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这个地方评论区很多人不明白,其实这只是一个无限简化的德雷克公式,宇宙中文明的数量其实就是宇宙的尺度之大和生命以及文明诞生的概率之小相互在较劲,如果这个无穷大占上风,宇宙中文明的数量会有很多,如果无穷小占上风,宇宙中文明的数量可以是0,但是因为人类本身这个文明存在,我们知道宇宙中文明的数量至少是1。

我们来体验一下这个无限大有多大。我们已经知道宇宙中星系的分布是均匀的,根据哈勃深空场这张照片,我们可以得到宇宙中的星系数量大概是千亿级别的,如果银河系是宇宙中的一个中等大小星系,那么每个星系的恒星数量也是千亿级别的。宇宙中的恒星数量至少是1千亿乘以1千亿,没概念了是吧,没关系,这个数量差不多是地球上所有沙子数量的10000倍,包括沙漠里和海滩上所有的沙子。这是恒星的数量,宇宙中行星的数量更多,估算的广义概念上的类地行星差不多是沙子数量的100倍。

如果某天,我们发现某一粒沙子有特别之处,我们是否会认为这是唯一一粒特别的沙子?

1.2灭绝论

灭绝论认为宇宙是直到最近才变得适合生命发展的,我们和其他文明都还在朝着更高级的文明发展,我们恰好是第一批能够向高级文明发展的文明,因为宇宙第一次有如此长的和平时间供文明发展,而我们之前的文明都在发展到超级文明之前被各种宇宙灾难或其他因素灭绝了。

一个典型的例子就是伽马射线暴,我们能从遥远的星系中观测到这些几十亿年前发生的现象,还有超新星爆发也会导致周围行星上的生命灭绝。就像地球经历了漫长的火山爆发和地壳移动阶段才迎来了适合生命发展的漫长阶段,过去的宇宙也可能以更高频率发生着这些灾难,而目前是生命第一次能不被打扰地生存这么长时间。

2.1过滤论

过滤论认为,文明的发展是会遇到瓶颈的,到了一定阶段以后,会遇到难以突破的困境,随着行星寿命的消亡,这个文明也会走向消亡。宇宙这种层层选择的机制就像一把筛子一样,把数量众多的文明都过滤掉了。

也就是说,曾经有很多文明都走到了地球文明这一步,但因为技术的瓶颈或其他原因,没有一个文明突破到高级文明。

这对人类来说绝对不是好消息,因为这意味着人类在未来也可能会到达技术的瓶颈,而别的文明都被阻挡了,那么人类要突破这个瓶颈也基本是不可能的。

如果把生命的诞生当做是第一个筛子,文明的诞生当成是第二个筛子,技术的瓶颈就是第三个筛子,前两个筛子人类已经通过了,而第三个筛子还没有文明能够通过。

在这种解释下,悲观地说,技术加速增长是一个伪命题,其实最近十几年就有很多例子表明技术的爆炸式增长存在瓶颈。例如最近几年摩尔定律正在失效。再比如,拿和星际旅行最相关的航天技术来说,从上个世纪60年代登上月球到现在,人类还是没能踏上火星。理论物理和数学的突破也越来越缓慢,越来越困难,从引力波到上帝粒子,每个实验的成本都无比昂贵,诺贝尔奖也不再是以前那样能够凭一己之力拿到的了,现在的自然科学领域的诺贝尔奖获得者其实都应该颁给一整个团队。理论突破的乏力导致的是技术发展的减缓,悲观的讲,很可能目前人类的技术发展速度已经是巅峰了。

毕竟,技术的爆炸增长本身就只是一种观测或者推测罢了。

2.2孤岛论

人类的物理属性决定了人类能够控制和利用世界的尺度。人类目前发明的最大功率的机器和我们本身的物理属性之间最多也就相差了7~8个数量级。这就说明人类能够改造和利用的宇宙空间很可能也是有限度的。

举个通俗的例子,如果人类和蚂蚁差不多大小,那么我们造出来的宇宙飞船能够飞出地球吗?肯定不行嘛,很可能一阵风就把我们的飞船吹跑了。

对于人类来说,宇宙中可能也存在很多类似地球上的风这样的阻隔。比如距离的阻隔,甚至距离可能对所有的文明来说都是一个不可逾越的阻隔。这就是孤岛论。

被困在孤岛上的一个个文明之间当然无法相互联系。

孤岛论是从根本上否定了文明相互联系的可能,这比技术瓶颈更可怕,即人类的极限决定我们无法突破宇宙的阻隔。

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大家好像对孤岛论比较感兴趣,那我这边再拓展一点和孤岛论相关的讨论。

其实在人类的已知中就已经存在这样绝对的阻隔了,那就是宇宙的超光速膨胀。我们通常所说的宇宙是“可观测宇宙”,还有相当一部分宇宙是我们永远都看不到了的,因为它们在以超光速的速度远离我们,它们的光永远无法到达地球,我们也永远不可能追上它们。如果这些视界之外的宇宙中也存在文明的话,那这些外星文明和我们之间永远无法联系上,这是理论上绝对不可逾越的隔绝作用。

我相信看到这里肯定有很多人会觉得超光速膨胀和相对论的光速限制之间有矛盾,事实上两者是不矛盾的。

宇宙的超光速膨胀是空间的膨胀。因为空间的超光速膨胀,宇宙已经被分成了很多没有因果联系的区域,相对论中的速度限制只适用于一个区域内,不适用于整个大尺度。

每一个文明,以自己为中心,都存在这么一个“可观测宇宙”,在这个可见宇宙之外,就是绝对不可能联系的区域。如果每一个文明的“可观测宇宙”中都只有他们自己,这就是绝对的孤岛了。

但我们的可观测宇宙其实还在变大,这里我就不做展开了,想要对可观测宇宙有更多了解的同学可以移步这个回答:如果把地球当做一个直径 1cm 的小球,整个目前观测到的宇宙有多大? 兔先的回答

这里还可以引申出宇宙的结局这个问题。目前主要有有两种假说,一种是热寂说,另一种是大撕裂说。我这里简单介绍一下大撕裂说。

这是2003年提出的假说,经过计算发现,如果暗能量产生的斥力与宇宙的平均能量密度的比值小于-1的话,暗能量的斥力将一直增加下去,直到将宇宙中所有的基本粒子都互相扯开为止,而且这个时间将来得非常快,只需要大概500亿年(有些科学家认为只需要150亿年),所有的基本粒子都将被彻底撕裂。所谓的彻底撕裂就是任意两个基本粒子之间互相远离的速度都超过了光速,宇宙将不存在任何相互作用。

我想这才是真正的“孤独”吧!

但是值得注意的一点是人类目前对暗物质和暗能量还所知甚少,所以大撕裂还只是一个假说,当不得真。

2.3黑暗森林法则

这是刘慈欣在《三体》中提出的理论,其实之前早就有科学家提出类似的理论,只是没有大刘这样精彩的推理过程。

在这个理论中,宇宙就是一片黑暗丛林,所有的文明都秉持丛林法则,要么消灭别人,要么被消灭。
外星文明为了生存正在隐蔽,所以我们无法发现他们。

作为小说设定,这个理论非常精彩,但是在现实中可能性很低。因为我们人类已经主动发出过声音,而且还在继续发出(METI计划),根据平庸原理,肯定存在别的文明也会发射无线电,那么这个宇宙中也应该到处充满着智慧生物的无线电才对。

主流的假说就是上面5个。以下4个假说是外星人已经发现我们但出于各种原因不告诉我们。

3.1蚂蚁假说

提醒,补充一个假说,名字也不改了,原汁原味一点。拥有高级技术的外星文明可能不屑于和我们联系,就像我们不和蚂蚁联系一样。但这个假说有两个缺陷。第一个是即使宇宙中确实有这种傲慢的文明存在,但肯定也有像人类一样充满好奇的文明在,这种傲慢在文明中不应该是一种普遍现象。只要有一定比例的友善高级文明存在,他们也应该联系我们。

第二个是人类并非不屑于和蚂蚁沟通,而是因为蚂蚁没有能力和我们沟通,如果真的有机会和蚂蚁沟通的话,我相信肯定会有很多人愿意和蚂蚁沟通。

而外星文明和我们之间不应该存在这种沟通困难,我们普遍认为数学是宇宙中的通用语言,没有数学就不可能有科学的发展,而无线电只是电磁波的一种,很难想象一个比人类文明更发达的文明没有掌握无线电的技术,即使外星人有更好的通讯手段,他们也应该考虑到宇宙中那些低级文明的存在,并尝试用低级文明能够破译的手段联系他们。

3.2动物园假说

请问宇宙中最稀有的东西是什么?我想大家的答案肯定不会是金子,因为这些重金属虽然稀有,但是以宇宙的尺度来看,还是太多了。宇宙中最稀有的东西是生命,而从生命发展到文明又是一件概率非常小的事情。所以宇宙中的文明是非常稀有的。

就像我们人类研究动物的习性,研究土著的文化一样,外星文明的宇宙社会学家和文明学家也会觉得,人类这个文明有着很高的研究价值。宇宙中可能存在大量被圈养的文明,高等外星文明通过研究这些文明来了解自己的过去,而人类只是被圈养的其中之一。

3.3黑幕假说

这个假说其实和《三体》中的智子锁死人类科技有点类似。

地球周围被一层黑幕所包围,我们看到的星辰大海其实都只是外星文明想要我们看到的,外星文明的目的就未必是像保护野生动物一样保护我们了,他们很可能是在拿我们做实验。

或许宇宙中存在一个超级文明,他们会在所有他们能找到的低级文明周围都创建这样一个黑幕,让他们都以为自己生活在孤独之中。

3.4缸中之脑

人类对于这个世界的了解仅限于自己的感知,如果我们失去视觉、嗅觉、听觉、味觉、触觉、痛觉,这个世界对于我们来说就是一片虚无。

而这些感觉只需要大脑就可以提供了,所以我们可能只是泡在缸中的大脑。

看过黑客帝国的人一定对我前面所说的内容非常熟悉,只是电影中是人工智能将人类泡在缸中,而现在,可能是外星人。

我们在虚拟世界的一个可能的证据就是空间和时间不是无限可分的,我们的空间有最小单位:普朗克长度,时间也有最小极限:普朗克时间。这或许可能是外星人设计的程序的最小像素点。

外星人这么做的目的是什么呢?一个可能的原因是,这是一种模拟文明或者宇宙演化的过程,在我们看来过了137亿年的时间,外星人可能只是加速了程序的时间罢了。

在这个假说里,外星人更像是上帝的角色,但是这个上帝恐怕也未必是宗教人士所以为的那个上帝。

3.2、3.3、3.4三个假说只是人类为了穷举可能性而开的脑洞,不可当真,因为这三个假说基本是不可证伪的,和宗教认为的上帝创造宇宙没有什么区别。

以上就是对于费米悖论的9种假说,我们可以发现,除了“人类是宇宙中第一个文明”这个唯一论的解释外,还有别的理论也可以解释费米悖论,我个人更倾向于过滤论和孤岛论。过滤论等于否认了技术爆炸,但是技术发展本来就不可能无限加速下去,它总会有一个天花板。而孤岛论基本否定了人类殖民其他星系的可能。所以很多人宁愿相信唯一论也不想相信过滤论和孤岛论。

是啊,真好,又可以美美地睡一觉了:因为我们是第一个文明,所以我们有无限的可能性,我们的技术会爆炸式发展,我们可以殖民整个宇宙。

最后关于宇宙深处是否存在外星文明,我相信是有的。

我们先了解一下,人类是怎么寻找外星文明的。

主要有两种方法。一种是天文观测,一种是深空探测

天文观测主要是通过射电望远镜,收集外星文明发出的可能的无线电信号。最显著的成果是上世纪70年代“SETI计划”发现的那个窄频无线电信号“WOW”。
深空探测目前最显著的成果是美国NASA的火星探测车发现了火星表面季节存在的液态水。

先来说射电望远镜的天文观测。

以下内容参考了

的回答 地球在宇宙中的位置是否被暴露。从人类第一次发送无线电信号到现在已经过去了100多年,我们的无线电传播的空间大概是一个半径100多光年的球。具体范围就是下图中的蓝点。

作者:兔先
链接:https://www.zhihu.com/question/300723940/answer/598468527
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但其实这些人类无意中发射的无线电波信号会被地球的电离层反射,穿过大气层后就所剩无几了,再经过几光年后就难以从背景噪声中分辨出来了。

要让无线电信号传递到其他行星,需要以下几点:

1、对准目标发射信号。
2、有足够大的功率。
3、对方能够解码。

无线电信号要传到地球当然也一样,外星文明要在茫茫宇宙中刚好对准地球,我们才能收到信号。所以外星文明的数量只要不是非常多,那么我们没有收到无线电信号就是可能的。

再说深空探测,我们目前连火星现在或者曾经是否存在过生命都还没有搞清楚,更不要说那么多别的类地行星了。这需要航天技术的进一步发展。

总之,我们所做的探索外星文明的工作还太少太少,怎么能够简单地就得出我们是唯一的这个结论呢。

退一步将,即使我们是唯一的文明,将来等我们有了足够的技术,我们可以将最初级的起源生命体发散到宇宙中去,让他们去宇宙深处生根发芽。

至少,第一层宇宙筛,生命的诞生,我们帮助他们完成了。

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我的其他一些回答:

作者:兔先
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