任何一個人，在一個晴朗無月的晚上，在一個適合觀星的地方，抬頭望見滿天星星，總是會心有所想：
有些人被星空的壯美所感動，有些人被宇宙的遼闊所震驚，還有人像筆者一樣感到存在危機，然后腦洞大開一會兒。每個人都有自己的感受。而物理學(xué)家費米的感受是：
滿天星星的夜空看起來非常壯觀，但是我們只是在看看附近的地方罷了。在最適合觀星的夜晚，我們可以看到大約2500個恒星，這大概是銀河星里恒星數(shù)量的一億分之一。這2500個恒星中的絕大多數(shù)都距離我們不到1000光年，大約是銀河系直徑的百分之一。所以我們看到的星空其實只是下圖中的紅圈那么大的地方罷了：
當討論恒星和星系的時候，一個能挑逗幾乎所有人類神經(jīng)的問題，就是：“地球之外是否還有智能生命存在？”讓我們用數(shù)字來討論這個問題。
雖然銀河系里面有1000億-4000億個恒星，但是在可觀測的宇宙內(nèi)有幾乎同樣數(shù)量的星系——對應(yīng)每一個銀河系的恒星，就有一個巨大無比的星系。也就是說，可觀測宇宙內(nèi)的恒星數(shù)量大概是在10^22到10^24之間，這個數(shù)字寫出來是這樣的：
據(jù)估計，地球上沙子的數(shù)量是7.5x10^18粒，也就是說：
科學(xué)界對于恒星中有多少是和太陽類似（大小、溫度、光度）的還沒有定論，通常的觀點是5%到20%。我們采用最保守的估計（5%）,以及對于恒星數(shù)量估值的下限（10^22），那么就是說有5x10^20個恒星是和太陽類似的。
而這些和太陽類似的恒星里有多少是擁有一個和地球類似（允許液態(tài)水存在的溫度條件來支持類似地球生命）的行星的呢？這個科學(xué)界也沒定論，有些觀點認為這個比例高達50%，也有比較保守的研究認為應(yīng)該在22%左右。結(jié)合前面采用的5%類太陽恒星的假設(shè)，就是說宇宙中有至少1%的恒星，擁有一個類似地球的行星，也就是說存在10^20個類似地球的行星。
也就是說
下次你去海邊玩得時候要記住這個數(shù)據(jù)喲。
再往后推算，我們就只能瞎蒙了。假設(shè)經(jīng)過數(shù)十億年的時間，這些類似地球的行星中，有1%出現(xiàn)了生命。再假設(shè)，那些出現(xiàn)了生命的行星中，有1%的行星上的生命的智能發(fā)展到了類似地球的程度。這就是說，可觀測宇宙中存在一百萬億個智能文明。
回到咱們銀河系，運用同樣的算法，和對于銀河系恒星數(shù)量估計的下限（1000億），我們可以算出來，銀河系里可能有10億個類似地球的行星，和10萬個智能文明。
SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence，地外文明搜尋計劃) 是一個以收聽來自地外智能文明信號為目的的組織。如果銀河系里存在10萬個智能文明，哪怕其中只有很少一部分對外發(fā)射無線電波或者激光束或者其它聯(lián)系信號，SETI的衛(wèi)星陣列應(yīng)該會收到各種各樣的信號。
這個時候，問題來了：
這還不是最奇怪的地方。我們的太陽是個很年輕的恒星，也就是說存在著年紀比地球大很多的類地行星，理論上來說他們的文明程度應(yīng)該遠比我們發(fā)達。我們的地球是45.4億年，假設(shè)我們把地球和一個80億年的行星X對比
如果行星X的經(jīng)歷和地球類似的話，他們的文明應(yīng)該比我們領(lǐng)先34.6億年
比我們領(lǐng)先一千年的文明所能帶給我們的震撼，可能就像我們現(xiàn)在的世界能給一個中世紀人的震撼一樣。一個比我們領(lǐng)先一百萬年的文明和我們的差距，可能和我們與大猩猩的差距那般。而行星X上那個比我們領(lǐng)先了34.6億年的文明會是怎樣呢？
卡爾達肖夫指數(shù)，根據(jù)一個文明所能夠利用的能源數(shù)量，來量度文明層次。它的指標有三個類別：
I型文明：有能力使用所在行星的全部能源。
人類還沒有達到I型文明，按照卡爾薩根的算法，人類可以算作0.7型文明。
II型文明：有能力使用母恒星的全部能量。
我們還沒有辦法理解這樣的事情要怎樣才能做到，但是人類還是盡量使用想象力來考慮這個問題的，一種可能是戴森球，這是包圍母恒星的巨大球形結(jié)構(gòu)，它可以捕獲大部分或者全部的恒星能量輸出。
III型文明把前面兩張都甩在了后面，她能夠動用相當于整個銀河系那么多的能源。
當然，這一型的文明聽起來有點不可思議，不過別忘了，前面的行星X上的文明可是有34億年的時間慢慢發(fā)展的。如果行星X上的文明和我們類似，并且成功生存到了III型的話，他們可能已經(jīng)掌握了星際旅行的方法，甚至開始對整個星系的殖民了。
對于星際殖民的方法，有一種假想，就是創(chuàng)造一種能夠航行到別的行星的機器，然后用利用新行星上的材料花500年左右的時間自我復(fù)制，然后將兩個復(fù)制品送向下一個目標，即使用比光速慢的多的速度航行，這個模式也能用375萬年的時間完成整個星系的殖民。當計量單位是10億年的時候，375萬年不過是一眨眼而已。
回到我們我們之前的推算，如果銀河系里1%的智能文明成功的達到了具有星際殖民能力的III型文明的話，光銀河系就應(yīng)該有至少1000個III型文明了。如果真是這樣的話，這些文明的存在應(yīng)該很容易被留意到才對。
但是我們至今為止
什么都沒看到
什么都沒聽到
也從來沒有接觸過他們中的任何一個
這就是費米悖論。
讀到這邊你大概了解什么是費米悖論了，下面是對于費米悖論的一點解釋，關(guān)系到人類的生死存亡，有點繞腦子，如果讀不懂不需要勉強。
費米悖論沒有答案，我們至今只能提供可能的解釋而已。問十個科學(xué)家，你會得到十個不同的答案?；叵胍幌氯祟愒?jīng)爭論地球是圓的還是平的，地球繞著太陽轉(zhuǎn)還是太陽繞著地球轉(zhuǎn)，閃電是宙斯造成的，等等。這些想法在現(xiàn)在看來很好笑，但是我們現(xiàn)在對于費米悖論的解釋大概也就是這個程度。
討論最多的解釋能夠分成兩大類，第一類認為根本不存在II型或者III型文明，第二類認為存在II型或III型文明，但是因為種種原因我們觀測不到她們。
第一類解釋：并不存在II型和III型的文明。
第一類解釋的人認為既然數(shù)字推算出來那么多高等文明，那不管是出于什么原因使得高等文明不愛對外交流，總是有例外的。哪怕99.99%的高等文明都不和外面接觸，剩下0.01%的總會奇葩一點，而我們就會意識到他們的存在。
所以第一類解釋認為不存在非常發(fā)達的高等文明。但是數(shù)字推算顯示光是銀河系就有數(shù)千個可能的高等文明，也就是說肯定有別的因素在干擾高等文明的出現(xiàn)。
這個因素就是大過濾器。
大過濾器理論認為，在生命出現(xiàn)前到III型文明出現(xiàn)的過程中，有一堵幾乎所有生命都會撞上的墻，這面墻是漫長的演化過程中一個極端困難甚至不可能跨過的階段，這個階段就是大過濾器。
如果大過濾器理論是正確的，那么問題的關(guān)鍵就是“大過濾器究竟發(fā)生在什么階段？”對于人類的命運來說，這個問題是很重要的。根據(jù)大過濾器可能出現(xiàn)的三個不同階段，我們有三種可能：我們是稀有物種，我們是第一批，或者我們有大麻煩了。
1.我們是稀有物種
有一種可能是我們已經(jīng)躍過了大過濾器階段，也就是說什么發(fā)展到我們這個階段是非常少見的。下圖展示了兩個物種躍過了大過濾器，而我們是其中之一。
這種情況可以解釋為什么沒有III型文明，但是它同樣表明我們是極少數(shù)發(fā)展到這個階段的物種，我們很有希望。當然，從表面來看，這就好像500年前的人認為地球是宇宙的中心一樣狂妄，不過有些科學(xué)家管這個叫觀測選擇效應(yīng)，也就是說不管是哪個文明在考慮到自己很特殊的這個問題，這個文明本身就是演化的幸存者，所以不管他們是真的稀有還是假的稀有，他們的思路和結(jié)論都會是一樣的。所以說，我們是稀有物種至少是有一定可能的。
既然我們很特別，那么我們究竟哪里特別呢？我們在演化過程中跨過的哪一步是絕大多數(shù)親們都沒能跨過的呢？
有一種可能是大過濾器發(fā)生在生命起源的最初——生命的起源本就是非常稀有的。這種可能是有道理的，因為地球生命花了將近十億年才出現(xiàn)，而我們試圖在實驗室里重復(fù)這個過程從來沒成功過。如果這就是大過濾器的真相的話，那不只表明沒有別的智能生命的存在，可能連別的生命都不存在。
另一種可能，大過濾器是從簡單的原核細胞到復(fù)雜的真核細胞的跳躍。原核細胞出現(xiàn)后，它們花了二十億年才演化成真核細胞。如果這是大過濾器的真相的話，那說明宇宙里到處都有原核細胞，單也僅此而已了。
當然還有其它的可能，有人甚至認為我們經(jīng)歷的比較近的演化是大過濾器。雖然從大猩猩到人類的演化看上不不是那么神奇，但是心理學(xué)家Steven Pinker認為物種的演化不一定是朝上發(fā)展的：演化不是為了目的而發(fā)生的，它就是發(fā)生了，它只是利用對于一個特定生態(tài)環(huán)境下最合適的一種適應(yīng)。地球上的演化只產(chǎn)生了一次技術(shù)智能（人類）可能說明自然選擇造成這種結(jié)果本就是罕見的。
大部分的演化跳躍不能算作大過濾器，任何一個可能的大過濾器都必須是十億分之一的事情，只有在各種機緣巧合的堆疊下才會發(fā)生——所以從單細胞到多細胞不能算，因為光在地球上這個過程就獨自發(fā)生了46次。同樣的，如果我們在火星上發(fā)現(xiàn)一個真核細胞的化石的話，那原核細胞到真核細胞的跳躍也不能算，同理原核細胞之前的事件也不能算——既然能在地球和火星上都發(fā)生，那就不能算十億分之一了。
如果我們真的很稀有，那可能是因為一個僥幸的生物事件，也可能是因為地球殊異假說(Rare Earth Hypothesis)——雖然有很多類似地球的行星，但是地球上的特有環(huán)境（包括與太陽系之間的特定關(guān)聯(lián)和與月亮的關(guān)聯(lián)），或者其它關(guān)于地球的種種，是非常適合生命存在的。
2.我們是第一批
對于相信第一類解釋的人來說，如果大過濾器不是發(fā)生在過去，那么我們的僅存的希望就是宇宙是直到最近才變得適合智能生命發(fā)展的。這樣的話，我們和其它物種都還在朝超級智能的方向發(fā)展，超級智能只是暫時還沒發(fā)生罷了。我們湊齊是第一批可能成為超級智能文明的物種之一。
一個例子就是很常見的伽馬射線暴，我們能從遠方的星系中觀測到。就好像地球花了幾億年才平息了火山爆發(fā)和隕石撞擊，很可能之前的宇宙都是充滿了這種災(zāi)難，比如會時不時出現(xiàn)的會焚燒所有東西的伽馬射線暴，這使得生命難以發(fā)展過特定的階段。現(xiàn)在我們可能正處在天文生物相變階段，所以這可能是生命第一次能不被打擾的發(fā)展這么長時間。
3. 我們有大麻煩了(大過濾器就在我們前面)
如果我們既不是稀有，又不是第一批的，那么第一類解釋的唯一可能就是大過濾器會出現(xiàn)在我們的未來。也就是說生命常常能夠進化到我們這個階段，但是有一些因素阻止絕大多數(shù)生命繼續(xù)發(fā)展到更高等的文明——人類不太可能是特例。一個可能的大過濾器是經(jīng)常出現(xiàn)的自然災(zāi)變。比如上面提到的伽馬射線暴，不過伽馬射線暴還沒完，說不定哪天地球生命就突然被滅絕了。另一種可能是智能文明到達一定的技術(shù)水平后不可避免的把自己毀滅了。
這就是為什么牛津哲學(xué)家Nick Bostrom認為：“沒有消息就是最好的消息。即使我們在火星上發(fā)現(xiàn)簡單的生命也將是災(zāi)難性的信號，因為這將大大減低我們已經(jīng)越過大過濾器的這種可能性，如果我們在火星發(fā)現(xiàn)復(fù)雜生命的化石，那將是人類歷史上最糟糕的新聞，因為這說明大過濾器幾乎肯定會發(fā)生在我們的未來——這將導(dǎo)致物種的毀滅。”Bostrom認為在費米悖論這個事情上，“夜空的沉默是金。”
第二類解釋：II型和III型智能文明是存在的，因為一些原因我們還沒和他們?nèi)〉寐?lián)系
第二類解釋拋棄了我們是稀有的或者我們是第一批這種觀點，他們認同平庸原理，也就是說除非有證據(jù)能夠證明，不然人類、地球、太陽系、銀河系，都沒什么特別的。他們也不把高等智能存在的證據(jù)的缺失等同于高等智能的不存在——我們對于非地信號的搜索只有達到100光年的范圍而已，是銀河系直徑的千分之一。以下是十種常見的第二類解釋：
可能1：超級智能可能已經(jīng)造訪過地球，但是那時候我們還不在。智能人（sentient humans）只存在了5萬年左右，算不上什么。如果和外星智能的接觸發(fā)生在人類之前，那發(fā)生了什么我們無從得知——有記錄的人類歷史只有5500年，在那之前就算發(fā)生了什么牛逼的接觸也沒有辦法流傳下來。
可能2：銀河系已經(jīng)被殖民了，我們只是生活在一個荒蕪的角落里而已。就好像歐洲國家殖民了美洲很久之后，加拿大北邊的因紐特部落才知道這個事情。高等物種的城市化可能已經(jīng)在周圍幾個恒星系發(fā)生了，這些相鄰的恒星系已經(jīng)被殖民并且有交流，那專程跑到懸臂的一個莫名的角落（太陽系所在）實在沒什么意義。
可能3：對于高等物種來說，物理殖民是個很落后的概念。還記不記得前面提到的II型文明能建造的戴森球？有了那么多的能源，他們完全可以給自己建造一個完美的生存環(huán)境。或者他們有很先進的辦法來減少對資源的需求，從而沒有理由離開自己生活的烏托邦去探索冰冷、空白、未開化的宇宙。
一個更高等的文明可能把物質(zhì)世界看做很原始的存在。當他們戰(zhàn)勝了自身的生理，然后把大腦上傳到虛擬現(xiàn)實的永恒天堂之后，生活在物質(zhì)世界就好像我們看待原始物種生活在暗無天日的深海中一樣無趣。
可能4：存在著很有攻擊性的文明，絕大部分智能生命都好自為之，不向外廣播自己的位置。也就是大家熟悉的黑暗森林理論，這也可以拿來解釋為什么SETI生命信號都收不到。這同樣表明向外發(fā)送信號的人類圖森破，拿衣服?，F(xiàn)在有關(guān)于METI（Messaging to Extraterrestrial Intelligence，主動搜尋地外文明計劃）的討論，大部分人認為不應(yīng)該做這個事情。霍金認為如果外星人造訪我們，結(jié)果就會像哥倫布登陸美洲一樣，對于美洲土著來說結(jié)果很糟糕。甚至是相信高等文明里面好人多的卡爾薩根也認為METI是很不明智很不成熟的，“初到新地方的小孩應(yīng)該安靜的傾聽很久，耐心學(xué)習(xí)，然后再對著那未知的森林發(fā)聲。”
可能5：只存在一個高等智能生命——一個超級捕食者，一個比其他文明都要發(fā)達很多的文明，他們會消滅所有發(fā)展到了一定程度的文明。這是個很糟糕的可能性。消滅所有新生文明是很沒有效率浪費資源的，很多新生文明自己就把自己玩死了，但是當一個文明越過了一定階段后，超級文明就開始行動了。對于超級文明來說，一個新生的智能物種會像病毒一樣成長和傳播。這個理論表明第一個達成超級文明的種族會長贏下去，這也解釋了為什么我們收不到任何信號。
可能6：其實有很多活動和信號存在，只是我們的技術(shù)太原始，聽到的都是錯的東西。就好像我們走進一個現(xiàn)代化辦公樓，然后打開一個對講機，然后因為大家都是用手機和電腦的，所以你的對講機什么都聽不到，然后得出辦公樓是空的這個結(jié)論。也可能如卡爾薩根所說，我們的大腦運作速度遠遠快過或者遠遠慢過別的文明，例如對方說一句你好要花12年，那我們接收到那個通訊的時候聽上去就是白噪音罷了。
可能7：我們已經(jīng)和其它只能生命接觸了，但是政府不讓我們知道。這是個傻逼理論，列在這里純粹是因為有很多人談。
可能8：高等文明知道我們的存在，并且在觀測我們，就像觀測動物園的動物一樣。也就是說高等文明們存在于一個管制嚴格的星系，而地球是一個受保護的“國家公園”的一部分，對于這個“動物園”里面的我們，其他文明都要遵守一個“只能看不能摸”的規(guī)定。我們沒有辦法注意到觀測者，因為如果一個遠比我們聰明的物種想要觀測我們，他們應(yīng)該能很輕易的不讓我們察覺到。就好像星際迷航里面的最高指導(dǎo)原則（Prime Directive）一樣，超級智能生物不可以和人類這樣的低等物種進行直接接觸，直到人類發(fā)展到了一定程度為止。
可能9：高等文明已經(jīng)在我們身邊了，但是我們太原始，以至于無法接觸他們。物理學(xué)家加來道雄有這么個比喻：“比如說在森林中間有一座螞蟻山，螞蟻山旁邊正在建造一條十車道的高速公路，螞蟻會明白十車道高速公路是什么嗎？螞蟻會明白建造高速公路的技術(shù)，和建造公路的物種的意圖嗎？”
所以也許不是我們接收不到行星X發(fā)來的信號，而是我們根本不能理解行星X的生物是啥、想做什么。我們和對方的差距太遠，就算對方想要給我們點指導(dǎo)，也會像教螞蟻造高速公路一樣沒有意義。
這可能是對于“既然有那么多III型文明，為什么他們還沒跟我們聯(lián)系”這個問題的回答，當西班牙殖民者皮薩羅來到秘魯?shù)臅r候，他有沒有停下來試圖和螞蟻山上的螞蟻交流？他有沒有幫助螞蟻？他有沒有對螞蟻動武而延誤他原本的使命？還是說，螞蟻山上的螞蟻，和皮薩羅完全、徹底、永遠沒有關(guān)系？
可能10：我們對于現(xiàn)實的理解是完全錯誤的。有很多種可能性導(dǎo)致我們對于所有一切的想法都是錯的。宇宙可能只是個投影，或者我們就是外星人，而只是被投放在地球做實驗小白鼠的。甚至我們和黑客帝國里面一樣，只是活在電腦的模擬現(xiàn)實中，而程序員忘了寫其它物種的代碼。
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在我們繼續(xù)很可能無果的對非地智能的搜索過程中，我不知道該支持什么。實話說，不管我們是宇宙中唯一的智能生命，還是我們不是唯一，都感覺怪怪的。不管是哪種情況，都很神奇。
除去科幻的要素，費米悖論讓人很謙卑。不是尋常的“我就是微不足道的短暫存在”這種感覺，而是在一種更私人的謙卑。當筆者花費幾個小時研究這個課題，然后看到我們?nèi)祟愔凶顑?yōu)秀的科學(xué)家給出的看似異想天開的理論、不斷改變自己的立場、和同僚觀點完全不符等等，提醒我未來的人們會看我們的笑話，就好像我們看把星星當作天堂底盤的古人的笑話一樣。
而對于II型和III型文明的討論，更是對我們物種自尊的打擊。地球上，我們是快樂的山大王，是地球食物鏈的頂端。在這個氣泡中我們沒有對手，也沒有外人來評價我們，我們很難感受到作為一種低等物種的感覺。但是筆者寫作時候研究II型和III型文明，感覺人類的力量和驕傲實在是有點滑稽。
（編輯：蔡夢瑩；責(zé)編：楊修）
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