看了这你会感到人类前景不妙

原标题:如何用通俗的语言来解释「费米悖论」?

waitbutwhy.com 知乎 @谢熊猫君

=============================任何一个人,在一个晴朗无月的晚上,在一个适合观星的地方,抬头望见满天星星,总是会心有所想:
有些人被星空的壮美所感动,有些人被宇宙的辽阔所震惊,还有人像笔者一样感到存在危机,然后脑洞大开一会儿。每个人都有自己的感受。而物理学家费米的感受是:

满天星星的夜空看起来非常壮观,但是我们只是在看看附近的地方罢了。在最适合观星的夜晚,我们可以看到大约2500个恒星,这大概是银河星里恒星数量的一亿分之一。这2500个恒星中的绝大多数都距离我们不到1000光年,大约是银河系直径的百分之一。所以我们看到的星空其实只是下图中的红圈那么大的地方罢了:

当讨论恒星和星系的时候,一个能挑逗几乎所有人类神经的问题,就是:“地球之外是否还有智能生命存在?”让我们用数字来讨论这个问题。
虽然银河系里面有1000亿-4000亿个恒星,但是在可观测的宇宙内有几乎同样数量的星系——对应每一个银河系的恒星,就有一个巨大无比的星系。也就是说,可观测宇宙内的恒星数量大概是在10^22到10^24之间,这个数字写出来是这样的:

据估计,地球上沙子的数量是7.5×10^18粒,也就是说:

科学界对于恒星中有多少是和太阳类似(大小、温度、光度)的还没有定论,通常的观点是5%到20%。我们采用最保守的估计(5%),以及对于恒星数量估值的下限(10^22),那么就是说有5×10^20个恒星是和太阳类似的。

而这些和太阳类似的恒星里有多少是拥有一个和地球类似(允许液态水存在的温度条件来支持类似地球生命)的行星的呢?这个科学界也没定论,有些观点认为这个比例高达50%,也有比较保守的研究认为应该在22%左右。结合前面采用的5%类太阳恒星的假设,就是说宇宙中有至少1%的恒星,拥有一个类似地球的行星,也就是说存在10^20个类似地球的行星。

也就是说


下次你去海边玩得时候要记住这个数据哟。

再往后推算,我们就只能瞎蒙了。假设经过数十亿年的时间,这些类似地球的行星中,有1%出现了生命。再假设,那些出现了生命的行星中,有1%的行星上的生命的智能发展到了类似地球的程度。这就是说,可观测宇宙中存在一百万亿个智能文明。

回到咱们银河系,运用同样的算法,和对于银河系恒星数量估计的下限(1000亿),我们可以算出来,银河系里可能有10亿个类似地球的行星,和10万个智能文明。

SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence,地外文明搜寻计划) 是一个以收听来自地外智能文明信号为目的的组织。如果银河系里存在10万个智能文明,哪怕其中只有很少一部分对外发射无线电波或者激光束或者其它联系信号,SETI的卫星阵列应该会收到各种各样的信号。

这个时候,问题来了:

这还不是最奇怪的地方。我们的太阳是个很年轻的恒星,也就是说存在着年纪比地球大很多的类地行星,理论上来说他们的文明程度应该远比我们发达。我们的地球是45.4亿年,假设我们把地球和一个80亿年的行星X对比

如果行星X的经历和地球类似的话,他们的文明应该比我们领先34.6亿年

比我们领先一千年的文明所能带给我们的震撼,可能就像我们现在的世界能给一个中世纪人的震撼一样。一个比我们领先一百万年的文明和我们的差距,可能和我们与大猩猩的差距那般。而行星X上那个比我们领先了34.6亿年的文明会是怎样呢?
卡尔达肖夫指数,根据一个文明所能够利用的能源数量,来量度文明层次。它的指标有三个类别:

I型文明:有能力使用所在行星的全部能源。人类还没有达到I型文明,按照卡尔萨根的算法,人类可以算作0.7型文明。