在民間，人們一直對(duì)外星人充滿了興趣，有些人甚至認(rèn)為外星人遍地都是。這里面包括時(shí)不時(shí)就會(huì)發(fā)生的UFO事件，月亮、火星都有外星人的影子，太陽(yáng)附近也出現(xiàn)過外星人的飛船等等，更有美國(guó)51區(qū)解剖外星人的圖片和羅斯威爾飛碟事件圖片的鐵證。

其實(shí)這些所謂與外星人有關(guān)的故事，早就被科學(xué)界嗤之以鼻了，除了一些牽強(qiáng)附會(huì)以訛傳訛之外，絕大多數(shù)都是嘩眾取寵者和陰謀論者們弄出來的謊言和謠言，沒有一例具有科學(xué)證據(jù)。

實(shí)際上，科學(xué)界對(duì)外星人的興趣遠(yuǎn)比民間吃瓜群眾們更強(qiáng)烈，但與民間不同的是，科學(xué)界不會(huì)人云亦云，而是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙ふ液脱芯?。為此，上個(gè)世紀(jì)就誕生了許多與外星人相關(guān)的理論，其中比較著名的有四個(gè)，根據(jù)它們問世時(shí)間先后，為：費(fèi)米悖論、德雷克方程、戴森球理論、卡爾達(dá)舍夫文明等級(jí)理論。

我過去的一些文章，對(duì)這些理論都有過介紹，但一直沒有一個(gè)系統(tǒng)的梳理和綜合介紹，今天我們就整體來了解一下，相信對(duì)一些朋友如何看待外星人會(huì)有幫助。

1、費(fèi)米悖論

費(fèi)米悖論又稱為費(fèi)米佯謬，是著名物理學(xué)家、1938年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主恩利克·費(fèi)米提出并創(chuàng)立的，是一個(gè)有關(guān)外星人、星際旅行的科學(xué)悖論。其核心思想是對(duì)地外文明存在性的過高估計(jì)和缺少相關(guān)證據(jù)之間的矛盾，簡(jiǎn)單歸結(jié)為一句話就是：“既然外星人這么多，那么它們?cè)谀膬耗?？?/p>

這個(gè)問題拓展開來就成為三層逐漸深入的問題：

第一，地球在宇宙中并不特殊只是典型，宇宙中應(yīng)該存在許多像地球這樣的星球，因此宇宙中就會(huì)存在許多具有生命和文明的星球；第二，迄今為止，人類沒有在可觀測(cè)范圍找到任何地外生命和文明的證據(jù)，這說明宇宙中生命和文明極為稀少，或者我們對(duì)智慧生命的一般行為理解有誤；

第三，在人類飛船速度很慢的情況下，征服銀河系可能需要500萬到5000萬年，這個(gè)時(shí)間雖然很長(zhǎng)，但從地質(zhì)學(xué)尺度來看是很短的。因?yàn)橛钪鎵勖?38億年了，如果宇宙誕生初期就出現(xiàn)了文明的話，這個(gè)文明就有100多億年的歷史了，即便有幾十億年歷史的文明，星際旅行或星際殖民也應(yīng)該是常態(tài)了，它們的行為就應(yīng)該被人類觀測(cè)到。但事實(shí)是，迄今為止沒有任何這方面的證據(jù)。

費(fèi)米悖論一出臺(tái)，就被科學(xué)界作為一個(gè)嚴(yán)肅的概念來討論，由于其提出的時(shí)間稍早，后來出臺(tái)的德雷克方程就被科學(xué)界看作是對(duì)這個(gè)悖論的第一次正式回應(yīng)。但由于德雷克公式中的某些變量，在科學(xué)界爭(zhēng)議較大，無法得到一個(gè)更準(zhǔn)確的解。

1975年，著名美國(guó)學(xué)者麥克·哈特發(fā)表了《關(guān)于地球上地外文明缺席的解釋》論文，對(duì)費(fèi)米悖論問題給出了4種解釋（引用）：

1、對(duì)地外文明而言，進(jìn)行星際旅行還不可行。2、從動(dòng)機(jī)分析，地外文明不打算和人類進(jìn)行接觸。3、地外文明剛剛出現(xiàn)不久，和人類的接觸還需要一段時(shí)間。4、地球已經(jīng)被外星文明拜訪過了，只是我們不知道而已。哈特逐一進(jìn)行討論后，認(rèn)為以上四個(gè)理由都不成立，由此得出的反推結(jié)論只能是：地外文明根本不存在。

費(fèi)米悖論問世以來，“外星人在哪兒呢”這個(gè)問號(hào)一直追問著科學(xué)界，影響很大。幾十年過去了，人類對(duì)太空的探索越來越深入，發(fā)射的探測(cè)器已經(jīng)飛遍了太陽(yáng)系各大行星和一些衛(wèi)星、矮行星、小行星，利用先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡也找到了數(shù)千顆系外行星，不但連外星人一根毛都沒找到，就連最細(xì)微的生命細(xì)胞也沒有發(fā)現(xiàn)。

由此費(fèi)米悖論這個(gè)問號(hào)越來越大，實(shí)質(zhì)上否定了外星人的存在。由此的問題成為：既然我們至今并沒有發(fā)現(xiàn)外星人的蛛絲馬跡，為啥還要相信它的存在呢？

2、德雷克方程

德雷克方程是美國(guó)天文學(xué)家法蘭克·德雷克1960年提出來的，是一個(gè)用來推測(cè)“可能與我們接觸的銀河系內(nèi)高智文明星球數(shù)量”的公式。這個(gè)公式有兩個(gè)，即公式1：N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL和公式2：N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L，這里的N代表銀河系內(nèi)可能與我們通訊的文明數(shù)量。

公式1后面字母符號(hào)分別代表恒星數(shù)目、具有行星比例、行星系統(tǒng)中類地行星數(shù)目、宜居行星比例、演化出高智慧生物的概率、高智慧生物能夠通訊的概率、科技文明持續(xù)時(shí)間在行星生命周期中可占的比例等。

公式2與公式1的區(qū)別為，R*替代了Ng，L替代了fL。R*為銀河系形成恒星的平均速率，L為科技文明壽命。

在這兩個(gè)公式里，有些是能夠確定的因素，比如銀河系恒星數(shù)量和恒星有行星相伴的比例，類地行星和宜居星球的比例等等，有些是無法確定的，其中最大的不確定性是科技文明存在的時(shí)間與生命周期的比例。

我們地球生命存在已經(jīng)有幾十億年了，但科技文明才只有幾百年，這個(gè)比例是極小的。未來人類的科技文明還能持續(xù)多久？我們無法知道。因此，銀河系到底有多少可能存在的文明，就成為一個(gè)不確定性的問題。

但許多科學(xué)家還是饒有興趣地對(duì)這個(gè)方程進(jìn)行了運(yùn)算，結(jié)果是有的認(rèn)為銀河系至少有100萬個(gè)具有文明的星球，有的認(rèn)為只有10萬個(gè)，還有的認(rèn)為可能就只有地球1個(gè)。

3、戴森球理論

這個(gè)理論是曾經(jīng)愛因斯坦的助手，物理學(xué)家弗里曼·戴森于1960年提出來的一個(gè)人造天體理論，簡(jiǎn)單地說，就是建造一個(gè)巨大的殼體，將文明所在的恒星包裹起來。這個(gè)巨大的人造殼體，將恒星的絕大部分能量吸收聚集起來，通過核聚變轉(zhuǎn)化為文明升級(jí)所用的能量。

在太陽(yáng)系，人類的戴森球半徑約1.5億km，也就是邊際在地球軌道附近。有人論證過在太陽(yáng)系建造戴森球的可能性，認(rèn)為要拆解掉太陽(yáng)系所有行星、衛(wèi)星、矮行星、小行星，甚至包括各種氣體塵埃，才能夠建造一個(gè)厚度只有20cm（厘米），密度為600kg/m^2，半徑1.5億km的殼體，這個(gè)殼體的總質(zhì)量約1.82x10^26kg。

戴森球的建設(shè)方式還有許多設(shè)想，如戴森泡、戴森云、戴森網(wǎng)等等，這些戴森球的形狀各異，由許多部分結(jié)合組成，可以分步驟完成，增加了戴森球建設(shè)的可行性。這些戴森球并沒有對(duì)恒星實(shí)行全封閉，因此理論上沒有得到恒星的全部能量，只能獲取絕大部分能量。

戴森球建成后，人類已經(jīng)沒有了棲身的地球家園，也沒有了金木水火土天海等八大行星，因此人類只能住在依附于戴森球的太空城里，社會(huì)生活已經(jīng)完全不是我們?nèi)缃衲軌蛳胂蟮臉幼印?/p>

戴森認(rèn)為，這是任何文明升級(jí)到一定階段的必然要求，否則無法取得文明升級(jí)所需的巨大能量，也沒有辦法飛出恒星系統(tǒng)進(jìn)行星際殖民。而要建造戴森球，必然會(huì)對(duì)恒星的亮度產(chǎn)生重大影響，這樣就會(huì)被其他文明所觀測(cè)到，是人類尋找地外文明的一種依據(jù)。

于是從上個(gè)世紀(jì)開始，科學(xué)界就把尋找戴森球現(xiàn)象作為尋找地外高等級(jí)文明的一種方法，通過大型巡天望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)遙遠(yuǎn)的恒星，看看能否找到具有戴森球特征的恒星。

功夫不負(fù)有心人，NASA在執(zhí)行開普勒任務(wù)掃描10萬顆恒星過程中，發(fā)現(xiàn)了一顆名為KIC 8462852的恒星有著怪異的亮度變化，光變曲線呈現(xiàn)非周期變化，光變降幅最高達(dá)到20%！排除了各種原因后，科學(xué)家們懷疑是一個(gè)正在建造戴森球的高等外星文明在活動(dòng)，巨大的太陽(yáng)能帆板集群，導(dǎo)致了這種光變。

后來美國(guó)地外文明搜尋協(xié)會(huì)動(dòng)用了艾倫望遠(yuǎn)鏡陣列，對(duì)準(zhǔn)那顆恒星持續(xù)觀測(cè)收聽了2個(gè)多星期。觀測(cè)收聽的結(jié)果是，無論是光變還是電波信號(hào)，都沒有任何文明活動(dòng)的跡象，這樣就否定了這個(gè)疑似戴森球文明的存在。

不過，科學(xué)家們并沒有放棄搜尋，依然在找類似戴森球的現(xiàn)象，憑人類目前觀測(cè)水平，只有這樣等級(jí)的文明才有可能被觀測(cè)到。

4、卡爾達(dá)舍夫等級(jí)

這個(gè)理論是前蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡爾達(dá)舍夫在1964年提出的，是用來衡量宇宙中一個(gè)文明科技等級(jí)的方法，其衡量標(biāo)準(zhǔn)是文明進(jìn)行星際通訊交流的能量使用總量，表明只有能夠與外星交流溝通的文明體，才能計(jì)入卡爾達(dá)舍夫等級(jí)。

他把宇宙文明的科技程度分為3個(gè)等級(jí)，由于文明所在恒星和星系不同，其能量利用基數(shù)是個(gè)變量。這里以地球文明為例，其等級(jí)劃分的能量利用基數(shù)為：

一型文明：用于星際交流通訊的能量使用總量，相當(dāng)太陽(yáng)輻射到地球的全部能量，約1.74*10^17J/s（焦耳/秒）。達(dá)到這一級(jí)文明，人類就能夠完全控制和利用地球及其衛(wèi)星的全部資源和能量，活動(dòng)范圍可以遍布整個(gè)太陽(yáng)系，并且能夠抵御來自地球本身的任何災(zāi)難；

二型文明：用于星際交流通訊的能量使用總量，達(dá)到太陽(yáng)總體輻射量，約4*10^26J/s。達(dá)到這一級(jí)文明，人類就能夠完全控制和利用太陽(yáng)及其整個(gè)太陽(yáng)系的全部資源和能量，活動(dòng)范圍可達(dá)太陽(yáng)系附近恒星系統(tǒng)，并且能夠抵御來自太陽(yáng)系的任何災(zāi)害；

三型文明：用于星際交流通訊的能量使用重量，達(dá)到整個(gè)銀河系全部輻射量，約4*10^37J/s。達(dá)到這一級(jí)文明，人類就能夠完全控制和利用整個(gè)銀河系的全部資源和能量，活動(dòng)范圍覆蓋整個(gè)星系團(tuán)，并且能夠抵御來自星系的任何災(zāi)害。

據(jù)有關(guān)資料介紹，2008年全世界使用能源總量為14.23萬億kw/h，約達(dá)到1.4*10^16J/s。這個(gè)看起來似乎已經(jīng)不少了，但只是達(dá)到一型文明要求星際通訊能量使用量的1/12.43，而且還這個(gè)能量消耗包括了全人類吃喝拉撒使用的能量總量，用于星際通訊（包括觀測(cè)、發(fā)射接收太空電波、飛船探測(cè)器發(fā)射等各種活動(dòng)）的能量占的比重并不大。

因此，科學(xué)家經(jīng)過測(cè)算，認(rèn)為人類文明現(xiàn)在還只處于0.73級(jí)，距離達(dá)到一型文明能量利用還相差上千倍，還需要奮斗200年才有可能達(dá)到一型文明。要達(dá)到二型文明的能量使用量還相差100億倍以上，需要奮斗5000年。三型文明是目前無法想象的文明高度，需要多少年還無法預(yù)測(cè)，一般認(rèn)為至少需要上億年，甚至10億年的發(fā)展。

但人類的科技文明能夠持續(xù)多少年呢，由于人類活動(dòng)導(dǎo)致的溫室效應(yīng)正在加劇，科學(xué)家們已經(jīng)連續(xù)兩次聯(lián)名發(fā)出公開信，警告人類留下的時(shí)間不多了。人類能否順利達(dá)到一型文明，科學(xué)家們都充滿了憂慮。

根據(jù)這四種理論，未來有可能找到外星人嗎？

現(xiàn)在誰也無法保證。我昨天已經(jīng)發(fā)了一篇文章，叫《院士堅(jiān)定地相信有外星人，外星人就真的快出現(xiàn)了嗎？我看未必》，闡述了宇宙之大，文明之稀少和科技文明存續(xù)時(shí)間的不確定性，導(dǎo)致文明不但很難遇到，而且就是相互聯(lián)系上也極端困難的各種原因，今天這里就不再贅述了。

總之，科學(xué)家忙活了幾十年，除了幾次以為有戲的空歡喜，迄今為止，并沒有任何外星人或地外文明存在的證據(jù)。因此，對(duì)于外星人或地外文明，或許明天就會(huì)發(fā)現(xiàn)，或許永遠(yuǎn)也不會(huì)發(fā)現(xiàn)。

總之一句話，在廣袤的宇宙，孤獨(dú)的人類知音難覓。你說呢？謝謝閱讀，歡迎討論。

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