2020年1月29日 星期三

外星生命在哪裡?

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 fp X fp X ne X fl X fi X fc 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
  • fp：恆星攜帶行星的可能性
  • ne：位於適居帶內的行星平均數
  • fl：以上行星發展出生命的可能性
  • fi：演化出高智生物的可能性
  • fc：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
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
  • 外星高等文明的形式與人類差別太遠，對人類完全沒興趣。或認為人類的文明還很原始，不值得花費力氣去關注。就好像你開車時，不會刻意下車去踩死路邊的螞蟻。
  • 無法有效回答

宇宙邊緣說
  • 銀河系位於宇宙的外圍，地球更位於銀河旋臂的邊緣。

黑暗森林法則
  • 「宇宙是一座黑暗森林，每個文明都是帶槍的獵人，他必須小心不暴露自己，因為林中到處都有與他一樣潛行的獵人。……如果他發現了別的生命，能做的只有一件事：開槍消滅之……」。劉慈欣小說《三體》的論述基礎。
  • 「黑暗森林法則」 - MBA智庫百科
  • 是科幻小說的好題材，但個人認為可能性很低。

科技奇異點

政府陰謀論

刻意隱藏說

電腦模擬程式
  • 我們只是某個高等文明的某些研究人員進行的電腦模擬程式中的一部分，而在這個模擬程式中沒有其他的生命形式
  • 電影《駭客任務》的設定
  • 開腦洞的想法

現實理解錯誤
  • 人類的自然科學真正發展不到五百年，難道宇宙就是我們認識的這樣子嗎?
  • 人類發展的物理定律是否通用於全宇宙?
  • 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，基礎物理研究是否已到極限了?

進一步思考的問題

  • 外星生命是否和人類相似?
  • 如果有外星文明，是善是惡?
  • 外星文明的發展是否和地球文明相似?
  • 未來人類離開太陽系的進展時程?
  • 人類會如何利用機器人邁向宇宙?

參考書籍

參考網路連結

參考影片

外星人存在嗎？人類為什麽看不到外星文明？李永樂老師講費米悖論

The Fermi Paradox — Where Are All The Aliens? (1/2)

The Fermi Paradox II — Solutions and Ideas – Where Are All The Aliens?

Why Alien Life Would be our Doom - The Great Filter

【一席】《上帝擲骰子嗎》 曹天元：為什麼外星人還沒有攻打我們

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