財窩: 1月 2020

費米悖論(Fermi pradox)

費米 : “Where are they？”

據說在1950年的某一天，義裔美籍的諾貝爾獎得主、和愛因斯坦同一級別的物理學家費米(Enrico Fermi)邊吃午餐邊和科學家朋友閒聊。他們討論到地外文明存在的問題。朋友們認為，即使平均起來一個行星產生生命和技術文明的可能性很小，但由於宇宙的古老歷史和數目眾多的天體，外星文明的總數也應該相當可觀。這時費米突然冒出來一句：“Where are they？”——為什麼人類至今還沒有發現他(祂/牠/它)們呢？

為何是悖論?

理論上我們早就可以發現外星生命或文明，實際上卻還沒有，於是產生悖論。那是理論的假設 - 「承認外星人是存在的」的命題錯誤了嗎?

大過濾器(Great Filter)

德雷克公式由天文學家法蘭克‧德雷克（Frank rake）於1960代提出，利用各項參數來推測「可能與我們接觸的銀河系內外星球高智文明數量」。

N=R_* X f_p X f_p X n_e X f_l X f_i X f_c X L

N：銀河系中可探測到的外星文明
R_*：銀河系每年形成恆星的速率
f_p：恆星攜帶行星的可能性
n_e：位於適居帶內的行星平均數
f_l：以上行星發展出生命的可能性
f_i：演化出高智生物的可能性
f_c：高智生命能夠進行通訊的可能性
L：高智文明的預期壽命

圖片來源 : Are we alone? Setting some limits to our uniqueness(University of Rochester)

戴森球(Dyson Sphere)

戴森球是弗里曼·戴森假想出的包圍母恆星的巨大球形結構，它可以捕獲大部分或者全部的恆星能量輸出。因為把恆星能量全部吸收利用，自身溫度升高而會向外輻射紅外線，會被我們人類發現。

圖片來源 : 維基百科

馮諾依曼探測器(John von Neumann Probe)

機器會發展成具有人工智慧，從母星發射可自我複製的探測器，到每個星球後，會利用該星球的資源再複製，只需幾百萬年，就會佈滿整個銀河系。

費米悖論的解釋

半世紀多以來，人們提出了上百種說法來解釋費米悖論，一些推論言之有理，但大多數是天馬行空、異想天開。這些解釋提供給科幻小說和科幻電影很好的素材。我整理了比較常見的解釋如下:

-	解釋	說明	發現/接觸時間	友善度	可能性
不存在外星文明	地球殊異假說	不存在更高等的文明, 生命的產生是偶然, 文明的發展更渺茫, 人類是唯一的,	n/a	n/a	低
	文明毀滅說	文明必定會趨向毀滅, 存在的時間不會和我們的文明重疊外在原因:氣候變化、隕石撞擊、地外的超新星、伽瑪射線暴自我毀滅:核戰爭、生物武器	人類永遠無法發現和接觸	n/a	低
	造物者說	有萬能的造物者(如上帝)，祂只創造了人類一種智能生命	n/a	n/a	極低
存在外星文明，但我們尚無法發現	物理極限	所有文明都會遇到物理極限，無法突破。	人類永遠無法發現和接觸	n/a	高
	人類技術限制	人類文明的技術可能永遠無法有效超越星系	人類未來又可能發現和接觸	n/a	高
	至高上帝文明假說	存在至高上帝般的文明，最智慧的生命保護著我們	人類永遠無法發現和接觸	高	中
	動物園假說	更高等的文明間訂有公約,不准侵擾落後的文明(如人類)	人類永遠無法發現和接觸	高	低
	路邊螞蟻假說	人類文明太落後,更高等的文明懶得理你	人類永遠無法發現和接觸	中	中
	宇宙邊緣說	地球位於宇宙的邊陲地帶，更高等的文明無視你的存在	人類未來可能發現和接觸	中	中
	黑暗森林法則	存在可怕的殺手文明，最智慧的生命不會發布信號和宣告自己的位置。(三體)	人類發現後即被毀滅	高	低
	至高邪惡文明假說	地球上的人類只是被某至高的邪惡文明所豢養的眾多文明之一，當地球文明發展到可提供資源給至高文明時，則會被奴役或榨乾毀滅。	「毀滅你，與你何干！」(三體)	高	低
	科技奇異點	人類的科技還太落後，外星文明是人類完全無法理解的水平。(大猩猩效應)	人類未來可能發現和接觸	中	中
	政府陰謀論	我們已經接收到了其他智慧生命的聯繫信息，但是政府相關單位隱瞞了這件事。(美國51區)	已發現和接觸	中	低
	刻意隱藏說	他們就在我們周圍，但是我們感覺不到他們的存在 ,外星人就在我們身邊，只是藏得很好。(MIB星際戰警)	可能發現和接觸	中	低
無所謂存在或不存在	電腦模擬程序	我們處於某個文明的電腦模擬程序中。(駭客任務)	沒有能力發現和接觸	中	低
無所謂存在或不存在	現實理解錯誤	我們對現實的理解是完全錯誤的。宇宙可能和我們想象的完全不一樣, 我們不知道技術的邊界究竟在哪裡	目前沒有能力發現和接觸	N/A	低

地球殊異假說

使用大過濾器的「德雷克公式」，根據當前知識重新估算每個參數的最大與最小值，地球人是可觀測宇宙唯一物種的可能性為 39%~85%，銀河系的唯一物種可能性更高達 53%~99.6%。(科技新報2018/06/26)
地球生存條件苛刻，其他星球都沒這麼好的條件。
大過濾器:文明發展過程中有很多劫難。生命的產生、從原核生命到真核生物、毀滅性科技。人類雖通過很多過濾器，但前面只要還有一個過濾器過不了，人類文明也會滅亡。
如果這個假說成立，人類未免太孤獨了

文明毀滅說

文明必定會趨向毀滅, 存在的時間不會和我們的文明重疊/li>
以地球為例，會因氣候變化、隕石撞擊、地外的超新星、伽瑪射線暴、核子戰爭、生物武器等自我毀滅

造物者說

虔誠的宗教信徒會相信
可能性微乎其微

物理限制

距離太遠, 所有文明間無法突破光速限制來溝通, 無法空間旅行
宇宙存在暗黑物質，文明間只能在有限的範圍活動
所有文明的物理發展會遇到很多無法突破的瓶頸。如目前人類的物理成就奠基於牛頓力學、相對論和量子力學，但百年來已沒有類似的突破，人類基礎物理研究是否已到難以突破的瓶頸，即使突破了一個，那還有接下來的呢?

技術限制

文明的技術可能永遠無法有效超越星系
人類尋找外星生命的方法不正確，所以還沒見到。
人類尋找外星生命的方法雖然正確，但技術不成熟。
人類尋找外星生命的方法正確，技術也逐漸成熟，和外星生命接觸是遲早的問題。

至高文明假說

善良的文明才能持久，最終會出現至高永恆的文明，維持宇宙的秩序。
至高文明管理宇宙的秩序，默默地守護地球文明。
至高文明偶而會發出一些訊息，有意或無意的被人類接收到，因而觸發了某些宗教。
可能性低

動物園假說

人類居住在「動物園」裡或者更大的荒原中，外星文明不干涉，讓人類以自己的方法發展自己的文明及掌握自己的命運。外星文明已經知道地球人類存在，但他們不造訪、不入侵，而像觀察動物園裡的動物一樣觀察地球人類。
前條的「至高文明」是呵護人類的，這個假說的外星文明是冷漠的。
「動物園假說」 - 維基百科
可能性低，若果真如此，人類要學會更謙卑

路邊螞蟻假說