这不会消失。这是我们最引人注目的思想实验之一,一代又一代的科学家一直在努力解决这个问题。
这个悖论是对银河系文明数量的高估计与我们没有看到任何文明的事实之间的矛盾。
它说,如果银河系中存在快速扩张的文明,那么它应该已经到达我们的太阳系。没有一个存在的事实意味着没有一个存在。
许多思想家和科学家都曾讨论过这个问题 费米悖论 并试图找出我们没有看到任何技术文明扩张的证据的原因。
生命可能极其稀有,星际旅行的障碍可能太具有挑战性。事情可能就是这么简单。
但一篇新论文给出了新的答案:也许我们的太阳系并没有提供长寿、快速扩张的文明所渴望的东西——正确类型的恒星。
要理解费米悖论,您需要了解 德雷克方程。德雷克方程是对银河系文明数量的概率估计。
它没有告诉我们有多少个文明;它告诉我们有多少个文明。它总结了如果我们想思考可能有多少个文明就必须思考的概念。
德雷克方程的一个关键组成部分涉及恒星。该方程考虑了银河系中恒星形成的速度、其中有多少恒星拥有行星,以及其中有多少行星可以拥有生命。
通过询问其中有多少行星发展出生命,有多少生命成为技术文明,以及有多少文明通过向太空释放信号来揭示它们的存在,该方程变得更加详细。最后,它估计了这些文明的寿命。
通过使用不同的变量来回答每个问题,我们对可能有多少技术文明得到不同的估计。这是一项思想实验,但有证据支持,尽管证据还很初级。
一篇新论文通过关注恒星类型来解决费米悖论。它说,并非所有类型的恒星都适合不断发展的技术文明。低质量恒星,尤其是 K矮星,是长寿文明的最佳迁移目标。
论文是“低质量恒星的银河定居作为费米悖论的解决方案,”和天体物理学杂志我已接受它出版。作者是 Jacob Haqq-Misra 和 Thomas J. Fauchez。哈克-米斯拉是华盛顿州西雅图蓝色大理石太空科学研究所的高级研究员。 Fauchez 是华盛顿特区美国大学物理学研究助理教授。
这篇论文首先总结了费米悖论:“一个不断扩张的文明可以迅速传播到整个银河系,因此太阳系中没有外星定居点意味着这种扩张主义文明并不存在,”作者坦率地说状态。
作者引用了费米悖论最著名的分析之一。它由美国天体物理学家迈克尔·哈特于 1975 年提出。
哈特的论文是“地球上不存在外星人的解释”,并发表在英国皇家天文学会季刊。这被认为是对该悖论的首次严格分析。
哈特在他的论文中展示了文明如何在比银河系年龄更短的时间内在银河系中扩张。
哈特解释了如果一个文明向最近的 100 颗恒星派遣殖民飞船会发生什么。他们可以殖民这些恒星系统,然后每个殖民地都可以做同样的事情,这个过程可以不断重复。
哈特说:“如果旅行之间没有停顿,那么太空探索的前沿将大致位于一个半径以 0.10c 的速度增加的球体表面。”写道。 “按照这个速度,我们银河系的大部分地区将在 65 万年内被穿越。”
哈特指出,技术文明本来有足够的时间到达我们身边,除非它们是在不到 200 万年前开始的。对于哈特来说,缺乏外星文明证据的唯一解释是根本不存在。
哈特在他的论文中得出了几个结论:SETI 和类似的努力是浪费时间和金钱,如果有人殖民我们的太阳系,那么很可能是我们的后代这么做。
本文的作者不同意这一观点。
对于许多思考费米悖论的人来说,一个基本假设是,恒星对航天文明具有一致的吸引力,并且该文明将平等地传播到各地。但这是真的吗?
这篇新论文的作者不这么认为。 “我们建议,根据 Hansen 和 Zuckerman(2021)的假设,不断扩张的文明将优先选择低质量的 K 矮星或 M 矮星系统,避开质量更高的恒星,以最大限度地延长它们在银河系中的寿命, “ 他们写。
通过恒星的寿命来衡量恒星对人类来说并不直观。如果一种恒星可以存在 100 亿年,而另一种恒星可以存在 10 万亿年,那么除了天体物理学家之外,这对任何人来说有什么区别呢?
但现在,想象一下你是一个拥有一百万年甚至更古老的文明决策机构的一员,并且已经扩展到不同的太阳系。那么,明星的年龄对你来说很重要。
K矮星和M矮星(红矮星)寿命很长。即使对于极其先进的文明来说,殖民另一个太阳系也需要大量资源。为什么要将这些资源花费在一个可能不会持续很长时间的恒星系统上?
这篇新论文的作者计算了一个新的估计,即如果银河文明只针对 K 矮星和 M 矮星,那么该文明殖民银河系所需的时间。他们说银河文明需要二十亿年才能到达所有低质量恒星。
“这需要不超过约 0.3 ly 的星际旅行能力来定居所有 M 矮星,并需要约 2 ly 的星际旅行能力来定居所有 K 矮星,”他们写。
凭借更强的旅行能力,文明可以大大缩短二十亿年的时间跨度。 “甚至更快速的扩张可能会在 2 密尔内发生,需要大约 10 ly 才能定居所有 M 矮星,大约需要 50 ly 才能定居所有 K 矮星。”
这些估计是基于文明在银河系中以波浪形式传播的情况。在某些时期,文明会等待一颗有利的星星靠近。
作者提出理由“……文明可以利用近距离的恒星相遇来快速扩张到整个银河系,而不需要相对论性的太空飞行。”
作者说可以安全地拒绝 200 万年解决方案。
“然而,根据我们太阳系尚未定居的假设,可以排除这种情况以及整个星系的定居。”他们还说总体上缺乏任何其他文明的证据支持他们的低质量恒星假设。
“但是太阳系缺乏外星定居点仍然与仅限于一半银河系、M矮星或K矮星的扩张相一致,”他们写。
作者认为,现在可能有一颗低质量恒星,银河俱乐部,正在银河系中传播,我们不能仅仅因为我们没有注意到它就排除它。正如谚语所说,缺乏证据并不代表不存在。
“我们特别注意到,一个源自 G 矮星母系的低质量银河俱乐部,在我们没有注意到它的活动的情况下,在银河系的历史上将有足够的时间发展,”他们写。
是什么促使一个物种不断扩张?人口增长?能源需求?科学好奇心?支配他人?
“但我们对这种银河规模的扩张是否普遍或对于一般技术文明来说是否是可取的还知之甚少,”他们写。
对于我们来说,没有办法知道。现代人类的旅程才刚刚进行了大约四分之一百万年。我们使用农业的历史只有一万年,并且在几十年前才首次试探性地迈向太空。
驱动我们的动机和指导我们的思想框架并没有经过时间的考验。我们除了想知道古代航天物种的社会学结构以及它们的扩张动力是否会继续之外,无能为力。也许过了一段时间后,这似乎毫无意义。
作者说寻找另一种文明扩张的迹象仍然值得,哪怕只是为了对我们的思考施加更多基于证据的限制。我们的目标应该是低质量恒星。
“在系外行星系统中寻找技术特征有助于限制当今银河系中这种‘低质量银河俱乐部’的存在。”他们不同意哈特的观点,即 SETI 和类似的努力是浪费时间和资源。
时间是我们宇宙的主人。从我们自己的寿命到外星文明的年龄,再到恒星和行星的生与死,时间主宰着一切。相对论可能会影响时间,但它无法阻止时间的流逝。
我们不知道可能存在什么样的文明以及它们如何管理和感知时间。我们是否因自己的经历而产生偏见?当然,我们是。
但是,如果外星生命是如此不同,以至于我们讨论费米悖论的尝试都需要修正路线呢?如果他们对时间的整体理解和体验与我们截然不同怎么办?
如果外星人已经掌握了生命延长技术,并且寿命如此之长,以至于个体可以成为其他恒星系统多次扩张的一部分,该怎么办?如果他们不是像我们这样严格意义上的个体,而是个体和基因集体的某种混合体呢?如果它们能够以我们无法想象的方式吸收新的遗传信息怎么办?如果繁殖对它们来说已经完全过时了,并且它们摆脱了这些担忧和短暂寿命的限制怎么办?如果它们甚至不再是有机生物,而那些激励我们的事物也已成为遥远的过去了呢?如果它们是共生体怎么办?如果还有数百个其他假设怎么办?
如果他们的社会如此不同以至于没有必要扩大怎么办?如果扩张本身不值得怎么办?当他们的星球停止支持生命时,这似乎注定了文明的灭亡。但如果他们以某种方式回避它怎么办?但如果还有一百种我们想不到的事情怎么办?
我们想不到的事情除了承认它们存在之外毫无用处。
这是围绕费米悖论和德雷克方程的许多讨论的终点。我们不知道的事情太多了;我们甚至无法真正理解我们不知道它。人类仍然是一个幼儿。
但人类有好奇心,这是我们最可爱的特质之一。哈克-米斯拉和福切兹等科学家被迫思考这些问题。他们是对的吗?他们错了吗?
银河系中是否存在正在扩张的银河文明?
我们可能永远不会知道。但我们应该继续寻找。