为什么我们还没遇到外星人

为什么我们还没遇到外星人？sqybi 2012-03-28 23:34:42地球会在宇宙中孤独终老吗？为什么我们还没遇到外星人？科学家们对此做过很多解释，比如今天我们要 介绍的“文明扩张”模型就是其中之一。从宇宙诞生至今，已经过去一百三十多亿年。仅银河系中就有约 2.5 × 10 个可观测宇宙中的恒星数量则约有 7 × 102211颗恒星，整颗之多。一个理所当然的想法是，人类在宇宙中并不是独特的智慧生命，整个宇宙还会有其他的高等文明。但问题是，为什么我们还没 发现外星人的踪迹？ 当然， 人类能够探索到的地方相对整个宇宙来所微不足道。 但宇宙拥有悠久的历史和数量庞 大的星体，我们有理由相信，存在某个外星文明的科技水平远超人类，他们（至少是他们发 出的讯息）应该早已到达地球。可是迄今为止，还没有人发现外星人存在的证据。 1950 年，物理学家恩里科•费米（Enrico Fermi）在吃午饭的路上和同事讨论起了这个问题。 费米问：“他们在哪里？”（Where is everybody?）“他们”，自然就是指外星人。这个 著名的问题现在被称为费米悖论， 它完整的表述为： 宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外 文明应该存在。然而，这个假设始终得不到充分的证据支持。 针对费米悖论， 已经有了许许多多的研究和解释： 或许智慧生命存在的稀少程度超乎我们想 象； 或许其他智慧生命的行为方式和我们的思维并不相同。 而来自俄罗斯和乌克兰的两位科

学家 Bezsudnov 和 Snarskii，则在自己的研究中建立了一个宇宙中智慧生物扩张的模型， 试图解释这个问题。宇宙文明的扩张在这项研究中，两位科学家建立的自动机模型描述如下： 1.整个宇宙空间用一个有限大小的二维离散网格来模拟， 每个格子都可能存在一个或多个文 明，或者不存在文明； 2.模拟的宇宙中时间是离散的，最小时间单位为 1； 3.每个格子在每一个时间都有 n （0

接触了，此时 3 号和 4 号文明的扩张时间将各自增加 Tb。而到了 t3 = t2 + 1 时， 1b号文明和 3 号文明也接触了， 1 号、 3 号和 4 号文明各自获得 T的扩张时间加成。也就是说， 最终 1 号文明获得了 T b 的总时间加成， 3 号和 4 号文明则各自获得了 2T 而b的时间加成。可以看出，这个模型中只有三个参数： T0、 Tb和 n。研究者据此建立了这样一个自动0机。在他们的模拟中，宇宙的大小为 104×104， T 围则是 3 × 10-8的取值范围是 4 至 20， n 的取值范至 3 × 10-5。通过调整 Tb的取值并进行 320000 个时间单位的模拟后，科学家们发现了一些有趣的现象。当宇宙是“黑暗森林”时会发生什么科幻作家刘慈欣的《三体》中，曾提出“黑暗森林”理论。这个理论指出，由于猜疑链与技 术爆炸，高等文明对低等文明都持有敌对态度，任何暴露自己存在的文明必将被消灭。虽然 在本文介绍的模型并没有考虑文明间互相消灭或者敌对状态， 但是我们可以考虑一种文明间 互不干涉的情况。此时文明间的不存在相互交流和促进；对于整个模型来说，即为 T 的情况。 在这种状态下，每个文明持续的时间都是确定的：在文明产生后，先扩张再收缩，持续 T 0 个时间单位， 最终这个文明会消失。 如果将时间看做除了上面的网格图两个维度之外的第三 维（如下图），那么这个模型中，存在文明的体积与整个模拟过程的体积之比（即图中有颜 色的圆柱体总体积与整个空间的体积之比）为：b= 0

因为 T0远大于 1，我们可以做如下估算：又因为 V0是给定的，所以可以认为宇宙中生命出现的体积与 n 和 T0的幂成正比，即：

通过以上分析可以估算出，α ≈1，β ≈3。更精确的计算指出，α = 0.91±0.005，β = 2.79±0.02。 在这种情况下，生命将各自独立地繁衍，很显然，宇宙在这个参数下，永远也不可能被生命 填满。对于一个文明，在产生、发展直至消失的过程中没有遇到其它文明，大概也就是理所 当然的事情了。文明间的相互促进虽然“黑暗森林”是一个非常具有想象力的理论， 但是以人类的价值观来看， 两个文明接触 后相互交流（而不是互相打击），是很正常的事情。这种不同文明间相互交流的情况，也就 是 Tb> 0 的情况。 ，几位科学家分别进行了模拟，如下图：针对不同的 Tb途中横轴是宇宙的时间轴， 而纵轴则是在某一个时刻宇宙被文明充斥的程度 （即前文中计算 的 V / V 当 T0）。b= 0 的情况，模拟结果和之前的计算结果很相近，整个宇宙一直处于平稳发展的状态，文明不断地产生和消失。 当 T b = 28 时，可以看到宇宙比前一种情况下被填得更满了。而且在某些时刻， V/ V 0 的 值会突然出现波动。这是因为文明的产生是随机的，可能在某一个时刻，几个相距很近的文 明相遇了，这会让他们持续发展很长一段时间。在这段时间中，前一个情况下“自生自灭”

的平衡被打破了， 宇宙也会被存在生命的星体覆盖得更满。 但是在这之后它们因为没有足够 的机会遇到新的文明，这几个文明最终消失，宇宙恢复了原来的样子。 而当 T = 38 时，图像就和之前的两种情况截然不同了。可以看到，在某个时间点，宇宙bb内的文明突然产生了暴增，并最终占满整个宇宙。这是因为 T的值比前两种情况更大，b文明就会有更多的时间去扩张自己，从而在扩张的过程中遇到更多新的文明。在 T 大的时候（例如 Tb足够= 38），文明扩张的时间足够长，在扩张过程中遇不到新的文明、最终收缩的概率也几乎为 0，此时就可以认为文明将一直扩张下去，直到整个宇宙都被文明占 领。现实中的宇宙两位科学家的这个研究， 提出了一些可能对费米悖论进行解释的途经。 模型中的 T b 值与 n 值的大小，会显著的影响文明和文明相遇的可能性。可能因为宇宙中 Tb的值太小，人类文明没有足够的几率探索到其它文明； 也可能因为人类文明产生的时间太短， 还没来得及与 外星人有接触。 虽然这个研究非常有吸引力，但是要知道，它只是一个极度简化的模型，并不能完全代表真 实的宇宙。在人类探索宇宙，试图寻找外星文明存在的蛛丝马迹时，遇到的问题远比这个模 型复杂得多。 例如一个著名的分布式计算项目 SETI@Home， 就是通过分析阿雷西博射电望远镜从宇宙中采 集的无线电信号，试图以此找出外星文明的存在的证据。但很可惜，直到今天，这个项目也 没能有所发现。 先不论外星文明不一定会使用电磁波进行信息传递， 即使真的有这样的电磁 波存在， 从宇宙的背景噪音中将其提取出来也并不像想象中那么简单。 距离人类找到外星文 明的那一天，似乎还遥遥无期。 但是，人类也不会因此就停下探索的步伐。对未知的渴求，正是推动整个社会发展的重要动 力。在这个宇宙中，我们不能理解的事情还有很多；但是未来又为我们提供了无尽的可能性 ——有谁能说一定不会有这么一天，人们真的能够发现外星文明，甚至能够和他们见面，友 好地握一握手呢！ 其实人类曾努力向外太空发射过一段电波， 向可能存在的外星人介绍了地球的大致情况。 不 过外星人不懂地球语，科学家是如何解决这个问题的呢？请看： 外星人，你能看懂我们发给你的信息吗？

参考资料： Where is everybody? - Wait a moment„ New approach to the Fermi paradox. I.Bezsudnov A.Snarskii