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這種話題在網(wǎng)絡(luò)上經(jīng)久不衰，一直很熱門，且一直也說不清楚。因?yàn)槠駷橹?，不要說地外文明，就是地外生命的一根毛也沒有發(fā)現(xiàn)。

但這不能就此認(rèn)定地外文明不存在。多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，宇宙中絕非只有地球一個(gè)文明，只是還沒有被人類發(fā)現(xiàn)，或者說由于宇宙太大，文明稀少，很難遇到而已。為什么會(huì)這樣呢？這就得用有關(guān)外星人的四個(gè)理論來解釋了。

在上世紀(jì)中葉，科學(xué)界對(duì)“外星人”的討論很熱烈，由此派生了四個(gè)與外星人有關(guān)的理論，根據(jù)提出時(shí)間的先后，分別為費(fèi)米悖論、德雷克方程、戴森球、卡爾達(dá)舍夫等級(jí)等理論?，F(xiàn)在我們就一起來學(xué)習(xí)了解一下這四個(gè)理論。

費(fèi)米悖論

費(fèi)米悖論又叫費(fèi)米佯謬，是由美國(guó)著名物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)得主恩利克·費(fèi)米在1950年提出來的，是一個(gè)有關(guān)外星人、星際旅行的科學(xué)悖論，闡述的是對(duì)地外文明過高估計(jì)與缺乏相關(guān)證據(jù)之間的矛盾。

費(fèi)米悖論的核心思想就是：既然宇宙這么大，而且有138億年的歷史，應(yīng)該產(chǎn)生了許多文明乃至高等文明，但它們?cè)谀膬耗兀裤Ｕ撎岢龊?，引起了科學(xué)界的熱烈反響，許多科學(xué)家參與了討論并提出觀點(diǎn)，涉及的學(xué)科越來越廣泛，囊括了天文學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和哲學(xué)等學(xué)科，形成了跨學(xué)科的爭(zhēng)論和研究。

有關(guān)費(fèi)米悖論的討論，大致形成了如下一些問題和回答：

1、宇宙尺度很大，僅銀河系中就有約4000億顆恒星，可觀測(cè)宇宙可能有萬億個(gè)星系以上，至少有1000億億顆恒星，而地球只是一顆比較典型的普通行星，只有太陽質(zhì)量33萬分之一，在宇宙中并不特殊，因此僅銀河系就應(yīng)該有相當(dāng)數(shù)量的文明，即便銀河系只有地球一個(gè)文明，平均一個(gè)星系有一個(gè)文明，整個(gè)宇宙也有萬億個(gè)文明。

2、之所以現(xiàn)在找不到地外文明，可能有兩點(diǎn)原因：一是文明太稀少，很難碰到；二是我們對(duì)生命和文明的理解有誤，或許宇宙中其他文明與我們想象的完全不一樣，所以即便相逢也不相知。

3、由于宇宙中存在著許多不確定風(fēng)險(xiǎn)和災(zāi)難，如伽馬射線暴會(huì)定期或不定期清理掉宇宙中90%以上的文明，由此讓文明存續(xù)時(shí)間受到限制，或者說很難發(fā)展出能夠星際旅行的文明，因此，雖然宇宙誕生138億年來可能孕育出許多文明，但這些文明很少在某個(gè)時(shí)間段同時(shí)存在，就難以遇到。

4、從地球生命和文明成長(zhǎng)史來看，地球40多億年的年齡，生命存在時(shí)間雖然有三四十億年，但有形生命只有5億年，無數(shù)的生物中只進(jìn)化出了人類這唯一物種具有智慧和創(chuàng)造了文明。由此可見，即便有類似地球條件的星球存在，出現(xiàn)文明的概率也極小。

德雷克方程

德雷克方程又叫德雷克公式，是美國(guó)天文學(xué)家法蘭克·德雷克在1960年提出的一個(gè)理論，實(shí)際上也是試圖回答費(fèi)米悖論的一個(gè)理論。這個(gè)理論的核心是提出一個(gè)推算人類有可能接觸到地外文明數(shù)量的公式，天文學(xué)家、科幻作家卡爾·摩根也參與了方程的研究和討論。

這個(gè)方程的表達(dá)式有兩個(gè)，公式1為：N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL；公式2為：N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L。

公式1里面字母代表的意義是：N為銀河系中可能與我們通訊的數(shù)量；Ng為銀河系內(nèi)恒星數(shù)量；Fp為有行星的恒星所占比例；Ne為每個(gè)行星系中類地行星數(shù)目；Fl為宜居行星比例；Fi為演化出高智慧生物的概率；Fc為高智慧生物能夠通訊的概率；FL為科技文持續(xù)時(shí)間在行星生命周期中占比。

公式2與公式1的區(qū)別在于R*替代了Ng，L替代了FL。R*表示銀河系形成恒星的平均速率；L表示科技文明的壽命。

德雷克方程看似并不復(fù)雜，但很難求解。因?yàn)榉匠汤镒畲蟮牟淮_定因素是科技文明的壽命，如人類現(xiàn)在科技文明的時(shí)間還只有幾百年，可以與地外通訊的時(shí)間只有100多年，如果把這個(gè)時(shí)間作為科技文明的話，只是地球年齡的一億分之四多點(diǎn)。未來的科技?jí)勖€有多長(zhǎng)呢？是幾百年還是幾千年，或者說長(zhǎng)生不老，現(xiàn)在還不知道。

我們知道的是，科技文明才幾百年，人類生存已經(jīng)是危機(jī)四伏，天災(zāi)人禍不斷，尤其是對(duì)環(huán)境的破壞導(dǎo)致溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重，許多科學(xué)家驚呼，如果人類不加以控制和逆轉(zhuǎn)，本世紀(jì)就有可能導(dǎo)致滅絕性大災(zāi)難。

而且從人類歷史來看，隔三差五就會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)毒菜和反人類反社會(huì)的敗類攫取了政權(quán)，就會(huì)攛掇人類相互屠戮。這樣，隨著科技文明的升級(jí)，文明自我毀滅的可能性就越來越大，如現(xiàn)在核戰(zhàn)陰影時(shí)刻籠罩在人們頭上，誰知道哪一天人類文明就終結(jié)了呢？

人類文明能夠持續(xù)多久實(shí)在無法預(yù)料，而如果宇宙科技文明都在很短時(shí)間就毀滅，文明之間怎么可能能夠相知相遇呢？

公式中有些項(xiàng)可以確定，比如銀河系恒星數(shù)量或銀河系形成恒星的速率；但也有些還沒有定論，如宜居星球的條件、演化出文明生物的概率、發(fā)展出星際通訊的概率等等。因此無法準(zhǔn)確計(jì)算出銀河系和宇宙的文明數(shù)量，只能大致估計(jì)。

比較樂觀的估計(jì)是銀河系中可能存在著100萬顆具有文明的星球，中等估計(jì)為存在10萬個(gè)文明，最少估計(jì)為只有地球一個(gè)文明。

即便銀河系中存在100萬個(gè)文明，簡(jiǎn)單計(jì)算就知道平均距離在680光年左右，光速一個(gè)來回也需要1360年，如果人類科技文明時(shí)間很短，相互聯(lián)系的電波還沒有收到，就完了。如果銀河系只有地球一個(gè)文明，那文明之間的聯(lián)系就更渺茫了。

戴森球理論

戴森球理論是愛因斯坦曾經(jīng)的副手、美國(guó)著名物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森提出的一種理論。他認(rèn)為如果人類文明延續(xù)的足夠長(zhǎng)，總有一天所需能量達(dá)到太陽全部的輸出能量，除了太陽本身，在太陽系任何地方都無法得到這種巨大能量，因此就必然要建設(shè)一個(gè)環(huán)繞太陽的裝置，能夠收集太陽的全部能量。

他的這種設(shè)想以名為《人工恒星紅外輻射源的搜尋》的論文發(fā)表在1959年《科學(xué)》雜志上，其核心內(nèi)容就是人造一個(gè)巨大的球狀殼體裝置，包裹著太陽。這個(gè)裝置半徑約1.5億千米，也就是從太陽到地球軌道這么大，這樣內(nèi)壁就能夠?qū)⑷刻栞椛淠苁杖肽抑?，通過核聚變裝置，轉(zhuǎn)換成人類所需科技發(fā)展和星際移民的能量。

這種球狀殼體裝置就叫戴森球，戴森球不但可以進(jìn)行核聚變能量轉(zhuǎn)換，還可以在上面建設(shè)安裝人類居住的生活設(shè)施，未來的人類都將生活在戴森球上。

這是一個(gè)無法想象的浩大工程，經(jīng)過計(jì)算，需要拆解掉太陽系所有行星和大大小小的天體都不夠，還需要將太陽系最多的氫和氦元素通過核聚變變成重金屬，才勉強(qiáng)能夠建成一個(gè)約20厘米厚，每平方米約600千克的殼體。

戴森球理論得到許多科學(xué)家的青睞，紛紛加入研究，發(fā)展延伸出許多種類的戴森球方案，主要有戴森殼、戴森云、戴森泡、戴森網(wǎng)等等。這些方式都是包裹太陽，但包裹的方式不一樣，有的是密閉全包裹，有的是有縫隙的包裹。

戴森殼實(shí)際上就是前面說的主流戴森球，這種戴森球很難抵抗重力和旋轉(zhuǎn)速度的拉扯力，戴森云則可以解決這個(gè)問題。所謂戴森云就是建造巨大數(shù)目環(huán)繞太陽的獨(dú)立結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)由太陽能收集衛(wèi)星和空間定居點(diǎn)組成，這些裝置會(huì)有很多，就像環(huán)繞地球的白云一樣環(huán)繞著太陽。

這類結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)是尺寸不固定，結(jié)構(gòu)方式選擇性強(qiáng)，可以在一個(gè)很長(zhǎng)時(shí)間段逐個(gè)建設(shè)，最終形成環(huán)繞太陽的戴森云，而能量聚集傳輸則采用無線方式。戴森云的劣勢(shì)是復(fù)雜的軌道模式可能會(huì)相互影響，增加了不穩(wěn)定性和相互阻擋日光的日蝕現(xiàn)象，影響效率，且不能完全收集太陽能量。

戴森泡的設(shè)想類似于戴森云，也是由許多獨(dú)立結(jié)構(gòu)組成，同樣可以分步長(zhǎng)期建設(shè)。與戴森云不同的是采用巨大的太陽帆來收集太陽呢，太陽帆可以依靠接受太陽光壓來抵消太陽重力拉力，分布在太陽路徑的不同距離，太陽帆上牽掛著太陽能收集衛(wèi)星，相互獨(dú)立且靜靜不動(dòng)的收集太陽呢。

這個(gè)技術(shù)的難點(diǎn)是光帆的密度要求達(dá)到每平方米0.78克，而現(xiàn)在人類只能做到每平方米3克。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是消耗的材料極少，整個(gè)包裹太陽的戴森泡總質(zhì)量約需2.17*10^20千克，只要拆解一顆直徑560千米的小行星智神星就夠了。

戴森球理論雖然只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，但許多科學(xué)家相信很可能是人類文明升級(jí)到二等時(shí)的必然途徑，而且有不少科學(xué)家對(duì)此作了論證，認(rèn)為在未來100年就有可能要走這條路，而且是可行的。

戴森球理論還成為了科學(xué)界尋找外星人的一個(gè)依據(jù)。因?yàn)槿绻魃虮厝粫?huì)導(dǎo)致恒星光芒大大下降，只要找到這種恒星，就可以證明宇宙中存在高等級(jí)文明。因此，從上世紀(jì)中葉開始，人們就利用射電望遠(yuǎn)鏡掃描了成百上千萬顆恒星，企圖尋找銀河系戴森球存在的證據(jù)，

曾經(jīng)有幾次驚喜發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家認(rèn)為找到了疑似戴森球的現(xiàn)象，但后來都被否定了，到現(xiàn)在還沒有找到戴森球確切存在的證據(jù)。

卡爾達(dá)舍夫等級(jí)

卡爾達(dá)舍夫等級(jí)是指蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡爾達(dá)舍夫在1964年創(chuàng)立的一個(gè)理論，這個(gè)理論設(shè)想將宇宙文明分為三等，即一等文明為母星文明，二等文明為恒星文明，三等文明為星系文明。

文明等級(jí)的衡量度標(biāo)是能量的消耗量，而且主要是指用于星際通訊或星際活動(dòng)消耗的能量。卡爾達(dá)舍夫認(rèn)為，根據(jù)不同文明所在的行星以及行星系統(tǒng)、星系不一樣，其文明等級(jí)的能量消耗標(biāo)準(zhǔn)也不一樣，以各自的實(shí)際狀況確定。

以地球人類文明為例，一等文明說的母星文明，就是指地球文明，達(dá)到這個(gè)等級(jí)的文明就能夠完全掌控地球的一切資源和能源，應(yīng)對(duì)地球上一切災(zāi)害；活動(dòng)范圍在太陽系以內(nèi)，可達(dá)地球附近星球；能量消耗量達(dá)到太陽輻射到地球的全部能量，即太陽總輻射量的22億分之一，約為1.75*10^17焦耳/秒。

二等文明說的恒星文明，是指太陽文明，達(dá)到這個(gè)等級(jí)的文明就能夠完全掌控太陽和太陽系的一切資源和能源，應(yīng)對(duì)來自太陽系的一切災(zāi)害；活動(dòng)范圍可達(dá)太陽系每個(gè)角落以及周邊附近的恒星系統(tǒng)；能量消耗達(dá)到太陽的總輻射量，約為3.86*10^26焦耳/秒。

三等文明說的星系文明，是指銀河系文明，達(dá)到這個(gè)等級(jí)的文明就能夠完全掌控銀河系的一切資源和能量，可以應(yīng)對(duì)來自星系的一切災(zāi)害；這時(shí)的人類除了意識(shí)消散和宇宙大爆炸，幾乎成了不死之身，活動(dòng)范圍可達(dá)星系團(tuán)甚至更廣泛的星際空間；能量消耗達(dá)到銀河系的總輻射量，約為4*10^37焦耳/秒。

一些科學(xué)家經(jīng)過對(duì)目前人類能源使用量的計(jì)算和分析，認(rèn)為目前人類文明還只達(dá)到0.73等，要達(dá)到一等文明，能量利用還需要增加數(shù)千倍，需要200年的努力；要達(dá)到二等文明，能量利用還需要增加成千上萬億倍，還需要奮斗5000年。

這也是要實(shí)現(xiàn)二等文明必須建設(shè)戴森球的原因，除此之外任何能源都無法滿足這種需求。

三等文明被認(rèn)為是神級(jí)文明，現(xiàn)在的人類完全無法想象，因此需要多久也無法知道。有科學(xué)家預(yù)測(cè)可能要億年以上，甚至更長(zhǎng)的持續(xù)努力。要實(shí)現(xiàn)高等級(jí)文明的前提條件是，科技文明能夠持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，不會(huì)被各種災(zāi)害所毀滅。

科技文明是一把雙刃劍，既可以增強(qiáng)人類抵御災(zāi)害的能力，也可能成為反人類團(tuán)伙毀滅人類的武器。但總體上來說，人類文明等級(jí)越高，被災(zāi)害毀滅的可能性就越小，長(zhǎng)期延續(xù)的概率就越大。

當(dāng)然，這個(gè)理論本身也只是一種猜想，且后來還出現(xiàn)了許多其他的有關(guān)宇宙文明的理論，如將宇宙文明分為四等、七等。但科學(xué)界最多認(rèn)同的還是卡爾達(dá)舍夫的等級(jí)理論，而且采用這個(gè)理論廣泛用于尋找地外文明。

那么，根據(jù)這四個(gè)理論，能得出結(jié)論了嗎？

還是不能，只能假定。鑒于上述理論，我認(rèn)為地外文明存在的概率是很大的，但總體是十分稀有的。由于距離和文明種類、文明的持續(xù)時(shí)間等原因，文明之間很難相知，更難相遇，或許人類整個(gè)生存史都不會(huì)遇到所謂“外星人”。

這樣我們只能假定人類文明是宇宙中第一個(gè)文明，甚至可以說是唯一文明。當(dāng)然，發(fā)現(xiàn)地外文明或“外星人”的概率雖然很小，但不等于零。既然如此，就有機(jī)會(huì)，或者明天就突然發(fā)現(xiàn)了，或者100萬年后，甚至更久遠(yuǎn)才會(huì)發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)了，唯一文明的假設(shè)就破產(chǎn)了，但是不是第一文明呢？就要評(píng)比考證了。

通過對(duì)這四個(gè)有關(guān)外星人的科學(xué)理論，朋友們是不是對(duì)宇宙文明或所謂外星人有了更清楚的認(rèn)識(shí)呢？

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