2015年2月12日 星期四

費米悖論【外星文明】

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鱼忆人那是我的光,那忽明忽灭的风景,和欲言又…

费米悖论本身是一个很好解释的事情,本答案的核心在于后半部分,即对费米悖论意义的体会和探讨。这是迄今我在知乎最认真的一篇答案,真心感谢每一个点赞的同学,转发的同学,收藏的同学,无论赞同数多还是少,你们给了我不能估量的满足感和巨大安慰。特别感谢 @胡兰婷 。

费米悖论是关于孤独的悖论,仰望星空本就是孤独的事,星空本身又印证了我们内心的孤独。可在这么一个探讨孤独的话题中,在每一次赞同数加一的时刻,我却得到了最深刻的理解和认同,对我而言是奇妙的经历。(本答案被很多博客微博引用,目前36个赞却已被收藏27次,比我其他所有答案加起来的被收藏次数还要多)相比之下,那些抖机灵秀立场得到的几百个赞都不值一提。

我相信关注这类问题,追问宇宙真理、关怀文明命运的人,多是心怀孤独的,游离于人群边缘的人,就像被遗忘在银河边缘,不住寻找和呐喊的地球。希望每一个孤独的灵魂都得到理解,希望我们的文明也最终如此。在对宇宙和智慧的敬畏中,在这彼此注视的时刻,仿佛为了一刹那的心灵相通,忍受过的那些漫长的孤独,都不算什么。

2014年12月12日

-------------------------------------------------------原答案--------------------------------------------------

费米悖论,就是根据现有的知识,在回答”银河系中存不存在外星智慧生命“这个问题时,我们可以得出A、B两个看着都很靠谱但又截然相反的结论。结论A:银河系中到处都是外星智慧生命。
结论B:银河系中根本没有外星智慧生命。
A、B明明都该是对的,但又只能有一个是对的,于是“悖论”就产生了。

A的推导过程:
1、地球上存在智慧生命(事实)。
2、银河系至少有1000亿颗恒星,其中又有一半带有行星(天文学证实)。
3、太阳只是个普通的主序星,地球只是个普通的岩质行星,这两样在宇宙中都不是什么稀罕东西(天文学证实)。
4、就算地球离太阳的距离很巧妙,就算地球的自转倾角很恰好,这些偶然因素出现的几率乘以几百亿之后,剩下的数字也应该很可观(可参看”德雷克公式“)。
5、既然地球出现了智慧生命,那么在银河系中,无论是历史上、是此时此刻、还是在未来,我们的银河系里面都应该出现过、存在着、形成着百万、千万甚至上亿种的智慧生命才对。(合理推论)
A的推导过程可以这么形容:
1、有1000亿个妹子站在你面前,供你推倒。
2、你已经成功推倒了其中一个。
3、其他99999999999个妹子,你总不至于一个也推不倒吧!
所以这个结论A,怎么看都很靠谱。

B的推导过程:
1、地球人类经过几百万年的进化,目前星际飞行器已经可以达到万分之一光速(事实)。
2、银河系的直径约为10W光年(天文学证实)。
3、以目前宇航速度,人类的飞行器可以在10亿年内横穿银河系(数学计算)。
4、以现代科学的发展速度,再过1000年,1W年,似乎没有什么可以阻挡地球人类大幅提升宇航速度,并殖民到银河系各个角落;就算宇航速度停留在现在的万分之一光速,10亿年之后,地球人类也该子子孙孙洒满银河系了。
5、就算生命有机体恒星际旅行有困难,探测器呢?我们的旅行者1号已经飞出太阳系了,7万年后将到达比邻星。现在是一个旅行者,再过千年万年,人类还会发射多少旅行者?
6、假设银河系中存在外星智慧生命。
7、只要是生命,就要消耗资源,就有繁衍和扩张的欲望(生物学同时也是社会学的合理假设)。
8、银河系已经存在了至少100亿年。(天文观测+靠谱的理论推算)
9、外星智慧生命可以从这100亿年的任何时刻开始它们的进化,到今天它们可能进化了1000W年,可能是10亿年,也可能是100亿年。(合理推论)
10、所以总有些外星智慧生命到现在这会儿,该是比地球人类牛逼多了。(合理推论)
11、所以外星智慧生命的子孙早该洒满银河系了。(合理推论)
12、一个外星文明以足以洒满银河系,十个文明呢?一千个、一亿个文明呢?
13、所以我们早该见过外星智慧生命了,银河系早就该是个文明到处开花、熙熙攘攘的星系了。(合理推论)
14、但事实是,我们还没有见过证据确凿无疑的外星智慧生命,也没有探测器到访,连信息都没收到过,连痕迹都没看见过,连根外星毛都没有。(事实)
15、所以,外星智慧生命不存在。
同样的,以上推导可以形容为:
1、假设99999999999个妹子之中,你已经推倒了1000W个。
2、你生理没有问题。
3、所以你的子子孙孙应该也已经数之不尽了。
4、但事实是,你一个娃都没有。
5、所以这99999999999个妹子,你一个也没有推倒过。

至于为什么是“费米”悖论,因为是物理学家费米首先进行了结论B的推导。实际上费米悖论提出的过程,就是结论B提出的过程,而结论A是很自然的推论,在费米悖论提出之前和之后,大部分人都相信A是正确的。
费米悖论不是数学悖论,它相当不严密,并不是严格意义上的悖论。所谓“悖论”只是在此刻貌似无法解释,随着科学进步可能很快它就不再是悖论了。

但它是非常有意义的。

明明是大千世界,浩瀚无边,又为什么如此冷清、荒凉、死寂?
这就如同你置身于一座规模恢弘、无边无际的城堡,你知道城堡有上千亿个房间,知道它们离你并不遥远。那么为什么从没有人来敲响你的门,为什么你听不到任何人的声音,为什么所有地方都没有他人的痕迹?难道这浩淼的城堡只为你一人而建,难道你是唯一的存在?

大家都知道,费米提出“费米悖论”的时候,他只说了一句话:Where are they?他并不是在装逼故意少说话让别人去咀嚼去思考,我想他当时一定是太过震惊了,这个简短的疑问句,充满了困惑、难以置信和彻骨的孤独。

有人把费米悖论揭示的宇宙图景,形容为“大沉默”。千百年来,我们想象外星人、思考外星人、寻找外星人,只因我们不愿相信,人类在宇宙中是孤独的。宇宙的尺度让我们乐观,但星空的沉默又让我们不得不悲观,每一个理解了费米悖论的人,都会感到全人类的孤独压在自己心头。

费米悖论让人类第一次意识到,我们的确有可能是孤独的。

有很多喜爱《三体》的知友,我也是资深磁铁一枚,黑暗森林的确是天才级别的假说,但是别忘了,它只是假说,它只是无穷多个对费米悖论可能的解释中的一个。而费米悖论,才是真实的,这明明该喧嚣拥挤的银河,却保持着神秘而恒久的沉默,这是多么荒谬的巨大矛盾,却又是我们不得不面对的真实。显示全部

庄生再见小男孩

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========== 我是2015-01-01的补充 ==========
谢谢大家的捧场。给了我这个民科很大的鼓励。在这里再开一下脑洞:有没有可能一个文明存在着类似企业发展的死锁(马太效应)。

我们常说在创业的时候,最难取代的是平台类的公司,因为你要取代的不单单是公司本身,而是整个生态系统。

比如说微软,许多人抱怨他们的操作系统又贵又不好用,但是微软还是有着惊人的市场占有率。这是因为别的操作系统比如OSX / Linux即使本身比Windows更好用(先这么假设,这不是重点),但是生态系统没有Windows好,比如许多驱动都没有,很多软件和游戏都跑不起来等等。

再比如说Google,假设Google的搜索结果是越多人使用就质量越好的,那么对于别的搜索引擎创业公司来说就很糟糕了。因为你为了在搜索质量上超过Google就必须有比他们更多的用户,而获得比Google更多的用户的前提是搜索质量超过Google。

推广到地球上,在人类占据了地球的主导以后,人类改变了地球的生态环境,在短短几千年之内我们造了城市,公路等设施。这些都是为了让人可以更好的生存的,而对于许多其他生物来说他们的生存环境都是越来越差的。于是它们在和人类的竞争中也就陷入的类似企业竞争的马太效应。

在企业竞争中,为了挑战微软或者Google这样的公司,无非两条路:1是借力外部资金,比如为了超过Google用钱买流量(类似360搜索的发展路线)。2是改变游戏规则,比如移动互联网的流量逐渐超过桌面的过程中就存在很多变数。

而在在自然界中则没有那么幸运:作为人类,有什么动机输出科技或者能源给蚂蚁?

好,现在把这个理论扩大到宇宙中。会不会某一个文明,当他发展到一定程度,他就有能力把一定范围之内的宇宙改造成适合他们生存的宇宙(比如他们最喜欢高能射线神马的了)。这样一来,别的文明就再也发展不起来了。换句话说,对于 @谢熊猫君 中超级捕食者的定义可以再泛化一点。作为超级文明的他们甚至不需要来灭我们,只要发展到一定的程度,后进文明们就根本无力挑战生态环境了。

在这种情况下,宇宙图景是这样子的:存在一个超级文明,可能是每个星系都有一个,也可能是整个宇宙只有一个。总之他们以一种我们无法理解的方式存在着。也正是他们把这个宇宙改造成现在这个样子(载人航天那么痛苦,恒星之间相隔那么远等等)。这样也解释了费米猜想:超级文明不屑和我们沟通(类似人和蚂蚁),其他文明发展不到能沟通的阶段(类似太平洋中两个小岛的蚂蚁无法互相沟通)。

========== 我是原答案 ===========
不是物理系的学生,但是对这类问题一直有着民科般的热情。

@谢熊猫君 和 @鱼忆人 的回答都很精彩,让我想到几年前本科时时在宿舍里扯淡的日子,真是美好。

会不会存在另一种可能?

薛定谔的定义里,生命为了保证自己的有序需要不断地向环境吸收负熵。不单单是生命本身,而且包括生命所有创造出来的有序结构,包括产品(农产品,车船,iphone),社会结构(企业,国家)等等都需要消耗负熵来建立和维持。而科技的发展,则是在这一切有序的人和社会结构的基础之上进行理论和实验研究。

根据热力学第三定律,熵是单向递增的。尽管人类文明在不断地发展,太阳系作为一个整体的负熵还是不断减少。所有的有序的东西建立都至少消耗等于他们本身的负熵,橘子、iphone、企业,无不例外。一个文明的发展,就是单向消耗负熵的过程。

所以有没有可能,以太阳的负熵,并不能支撑一个文明发展到能够离开太阳系?

这个残酷的事实,对于真正的II型和III型文明来说,可能只是看了一眼:恩,偏僻的小太阳,没戏。而对于地球人,可能需要更长的时间才有可能意识到这一点。

好比太平洋中间的一个1平方公里大小的小岛,除了草没有别的资源。如果在这个小岛上存在一种自身移动速度和蜗牛一样还不会游泳的生物:
  1. 它们能自己发展到离开这个小岛来到亚洲或者美洲吗?
  2. 它们能发展到一个地步使得它们这个文明意识到1这个残酷的现实吗?

对于这样的被遗忘的角落,不管是II型III型文明还是超级捕食者都是没有兴趣的。既没有能源也没有威胁。只有一个原则,就是不能去接触它们。因为任何一条消息哪怕是一个hi,都等于向太阳系输送了负熵。

比如,如果我们收到简单的一个自带罗塞塔石碑的hi,那么 @谢熊猫君 答案里面的猜想一下子就可以否决掉好几个。这样我们的科研过程就可以否决掉好几个路线,省下大量的人力物力来专攻剩下的几种可能性。而这省下来的一切,就是这条简单的hi的负熵值。

所以,根据这个猜想,在宇宙中有很多这样的死区。对于这些区域,大家的共识是不开发(因为开发效益不高),不清理(因为清理成本很高),屏蔽外界联系(免得死区文明发展到不得不清理的地步,那就得不偿失了)。

所以,这就是为什么,我们到了现在,还是没有收到任何其他文明的消息,不管是善意的还是恶意。

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