太陽(yáng)系所在的銀河系是由超過(guò)1000億顆的恒星，以及比恒星數(shù)量更多的行星等組成的。

NASA/JPL-加州理工學(xué)院

?一篇新發(fā)表的研究論文指出：在人類(lèi)居住的銀河系中，在各種恒星系統(tǒng)之外可能存在地球以外的文明。

?這項(xiàng)研究為“費(fèi)米悖論”的“沒(méi)有發(fā)現(xiàn)外星智慧生物的接觸痕跡”這點(diǎn)提供了新的視角。

?該論文的作者們針對(duì)“雖然外星人存在，但與人類(lèi)沒(méi)有交流”的可能性，提出了各種情景假想。 比如說(shuō)，有可能外星人曾經(jīng)訪問(wèn)過(guò)地球，但在人類(lèi)開(kāi)始關(guān)注的“最近”沒(méi)有來(lái)。

?此外，該研究表明，預(yù)備穿越恒星系統(tǒng)的外星人可能正在等待與宜居恒星系統(tǒng)間的距離縮短的時(shí)機(jī)。

銀河系可能充滿(mǎn)了各種各樣的外星生命文明。而在這1000萬(wàn)年里卻沒(méi)有外星人訪問(wèn)過(guò)地球，原因也許只是我們沒(méi)有注意到。

2019 年 8 月，一篇研究論文在學(xué)術(shù)期刊《ASTROPHYSICAL JOURNAL》上發(fā)表了。論文指出：外星智慧生物有可能正在利用各個(gè)恒星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，以不怎么耗能的方式在太空中航行，花費(fèi)著時(shí)間在銀河系中進(jìn)行探索。

這項(xiàng)研究可以稱(chēng)得上是對(duì)名為“費(fèi)米悖論”的疑問(wèn)的新解答。這個(gè)悖論指的是這樣的矛盾：盡管覺(jué)得外星文明存在的可能性很高，但與外星文明接觸過(guò)的證據(jù)似乎又不存在。

這個(gè)悖論是由一如其名的物理學(xué)家——恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）在 1950 年最早提出的。 據(jù)說(shuō)費(fèi)米曾問(wèn)：“他們都在哪兒呢？”

測(cè)量銀河系中恒星位置的歐洲航天局（ESA）探測(cè)器“蓋亞”

歐洲航天局

費(fèi)米提問(wèn)時(shí)的討論主題其實(shí)是恒星間的航行是否可以實(shí)現(xiàn)。 但在那之后它的含義逐漸變成了對(duì)外星生物本身是否存在的疑問(wèn)。

1975 年，天體物理學(xué)家麥克爾·哈特（Michael H. Hart）發(fā)表了一篇這個(gè)問(wèn)題的研究論文。 哈特指出：自銀河系誕生以來(lái)，距今大約已有 136 億年。在這期間，盡管已有充足的時(shí)間讓智慧生命體將銀河系殖民化，但地球上沒(méi)有跡象表明有這樣的行動(dòng)。就此點(diǎn)來(lái)看，哈特得出結(jié)論：銀河系除了人類(lèi)之外應(yīng)該沒(méi)有其他擁有高度文明的生物。

而此次發(fā)表的研究成果為這一問(wèn)題提供了新的視角。該論文的作者們思慮道：外星生命體可能只是在消耗著時(shí)間，還在戰(zhàn)略性地探索著。

該研究論文的主要作者、計(jì)算科學(xué)家Jonathan Carroll-Nellenback在接受Business Insider 采訪時(shí)如下評(píng)論道：

“如果不考慮恒星的運(yùn)動(dòng)的話(huà)，剩下的結(jié)論只有兩個(gè)。一是沒(méi)有離開(kāi)自己出生和成長(zhǎng)的行星生物，二是這個(gè)星系中擁有高科技的文明只有我們?nèi)祟?lèi)。”

屬于銀河系的恒星（以及圍繞它們運(yùn)動(dòng)的行星和衛(wèi)星）各自按不同的軌道和速度，以銀河系的中心為軸轉(zhuǎn)動(dòng)著。所以，有時(shí)一個(gè)恒星系統(tǒng)會(huì)與另一個(gè)恒星系統(tǒng)擦肩而過(guò)。Carroll-Nellenback如是指出。因此，外星生物可能是在等待探索目標(biāo)接近自己。

若是如此，在宇宙中傳播先進(jìn)文明的所需時(shí)間將比1970年代時(shí)哈特推測(cè)的要長(zhǎng)。 這樣的話(huà)外星人可能還沒(méi)有訪問(wèn)過(guò)地球。或者他們可能訪問(wèn)過(guò)，但也是在遙遠(yuǎn)的過(guò)去，人類(lèi)進(jìn)化到現(xiàn)在這樣之前的事了。

星際航行的相關(guān)新概念

用于搜尋外星生物信號(hào)的射電望遠(yuǎn)鏡設(shè)施“艾倫望遠(yuǎn)鏡陣列 (ATA)”的拋物面天線(xiàn)

SETI研究所

一直以來(lái)，為了探究費(fèi)米悖論，研究人員嘗試了各種方法。有的研究調(diào)查了地外生物在比地表低的海洋中生存的可能性。還有的作出假設(shè)：在能變得星際航行之前，文明可能已經(jīng)就變得失落并崩潰，并進(jìn)行了相關(guān)的研究。

此外還有一個(gè)猜想叫做“動(dòng)物園假說(shuō)”。這個(gè)假說(shuō)是指：在銀河系中，由智能生命體組成的社會(huì)有一個(gè)共同協(xié)議，即：不干預(yù)我們?nèi)祟?lèi)。這樣做的理由和人類(lèi)設(shè)立自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)與外界沒(méi)有聯(lián)系的原住民的理由是一樣的。

另一方面，牛津大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在2018年發(fā)表的一篇論文中提出：經(jīng)估算，人類(lèi)是銀河系中唯一的智慧生命體的概率是40%，甚至在整個(gè)宇宙中的概率大約是33%。

然而，這次發(fā)表的研究論文的作者們指出，這些過(guò)去的研究都少考慮了一個(gè)關(guān)于銀河系的重要實(shí)際。那就是銀河系中的恒星也是在移動(dòng)的。就像行星圍繞恒星旋轉(zhuǎn)一樣，每個(gè)恒星系統(tǒng)都圍繞銀河系中心運(yùn)動(dòng)。例如，人類(lèi)居住的太陽(yáng)系也在以每2億3000萬(wàn)年的周期繞銀河系旋轉(zhuǎn)著。

新論文指出，如果智慧生命文明在離其他文明很遠(yuǎn)的地方繁盛了起來(lái)（包括銀河系偏遠(yuǎn)地區(qū)崛起的地球文明），那么通過(guò)等待可居住的恒星系統(tǒng)接近自己，就可以縮短恒星間的航行距離。而在到達(dá)一個(gè)新的恒星系統(tǒng)后，外星人還會(huì)等與另一個(gè)恒星系統(tǒng)的航行距離達(dá)到最佳后再移動(dòng)到那個(gè)恒星系統(tǒng)。

距離太陽(yáng)系最近的恒星——比鄰星(Proxima Centauri)，距離地球約 4.25 光年。

歐洲航天局/哈勃/美國(guó)國(guó)家航空航天局

在這種情況下，外星人應(yīng)該不會(huì)在銀河系中高速移動(dòng)。等待它所在的恒星系統(tǒng)接近另一個(gè)擁有宜居環(huán)境行星的恒星是需要很長(zhǎng)時(shí)間的。

“如果這個(gè)'很長(zhǎng)的時(shí)間'是十億年，那么這就是費(fèi)米悖論的一種答案了?！盋arroll-Nellenback如是指出，

“由于具有可居住條件的天體是非常稀少的，文明可能在靠近這些天體到可以再次航行的距離之前就已經(jīng)滅亡了?！?

銀河系可能充滿(mǎn)了外星生命體居住的恒星系統(tǒng)

為了進(jìn)一步探索外星生命體存在的場(chǎng)景，研究小組使用數(shù)學(xué)模型模擬了文明在銀河系中傳播的速度。當(dāng)時(shí)綜合考慮了虛構(gòu)文明到新恒星的距離、星際航行時(shí)所用探測(cè)器的類(lèi)型和速度、以及探測(cè)器的發(fā)射頻率等各種各樣的因素。

NASA“旅行者”號(hào)探測(cè)器在外太空航行的想象圖。“旅行者二號(hào)”于1977年8月發(fā)射升空，2018年離開(kāi)日球?qū)舆M(jìn)入星際空間。

美國(guó)國(guó)家航空航天局

這次的研究小組沒(méi)有探究外星生命的動(dòng)機(jī)或其社會(huì)背景。因?yàn)橛腥酥赋鲞@些是研究人員在嘗試闡明費(fèi)米悖論時(shí)容易落入的陷阱。Carroll-Nellenback說(shuō)：“我們一直在努力創(chuàng)建一個(gè)模型，一個(gè)盡可能對(duì)（外星人的）社會(huì)少做出假設(shè)的模型。”

雖說(shuō)如此，圍繞“地外文明向銀河系傳播的速度”建模的話(huà)有個(gè)問(wèn)題：我們手頭的數(shù)據(jù)只有一個(gè)，即人類(lèi)的數(shù)據(jù)。所有推測(cè)都是基于人類(lèi)行為得出的。

但哪怕在這樣的限制條件下，這項(xiàng)研究也表明了銀河系可能充滿(mǎn)了人類(lèi)尚不知道的有生命體居住的恒星系統(tǒng)。即使很保守地估測(cè)地外生命的星際航行速度和頻率，這種可能性也是有真實(shí)性的。

Carroll-Nellenback指出：“所有恒星系統(tǒng)都是宜居的，甚至可能實(shí)際上已經(jīng)有生命體在居了。但是它們卻沒(méi)有訪問(wèn)地球，原因可能是距離太遙遠(yuǎn)了?！?同時(shí)他也指出，這個(gè)假說(shuō)雖然可能就是真的，但并不一定就是。

雖然都稱(chēng)為類(lèi)地行星，但它們的大小或組成是各不相同的。

NASA/JPL-Caltech/R. 傷害（SSC-加州理工學(xué)院）

目前已觀測(cè)到將近4000顆太陽(yáng)系外行星，卻沒(méi)有一顆確認(rèn)到有生命體存在。雖說(shuō)如此，勘探活動(dòng)還是不充分的。僅太陽(yáng)系所屬的銀河系中就至少有1000億顆恒星，而行星的數(shù)量可想而知會(huì)更多。最近的研究表明，這些行星中估計(jì)有多達(dá) 100 億顆可能是類(lèi)地行星。

因此，此次研究論文的作者們寫(xiě)道：如果要下結(jié)論說(shuō)這些行星上完全沒(méi)有生命體存在的話(huà)，那不就像是以探索了海洋的極小的一部分后，以沒(méi)有海豚為由下結(jié)論說(shuō)全海洋沒(méi)有海豚一樣言之過(guò)早。

外星生命過(guò)去可能曾造訪過(guò)地球

關(guān)于外星生命的討論還有另一個(gè)要點(diǎn)。即麥克爾·哈特稱(chēng)為“事實(shí)A”的問(wèn)題：目前沒(méi)有跡象表明有從其他恒星來(lái)的生命形式正在訪問(wèn)地球，也沒(méi)有跡象表明過(guò)去曾訪問(wèn)過(guò)地球。

但此次的研究作者認(rèn)為并不能因此斷言外星人從未到過(guò)地球。

論文的作者們指出：就算擁有文明的外星人在數(shù)百萬(wàn)年前訪問(wèn)過(guò)地球，時(shí)至今日，他們?cè)L問(wèn)過(guò)的證據(jù)應(yīng)該也不會(huì)有什么還殘存著了（地球已經(jīng)誕生45億年了）。作者們這里注意到的是過(guò)去的研究成果：我們可能沒(méi)法找到過(guò)去地外生命體到訪過(guò)地球的證據(jù)。

此外，作者們還指出，外星生命體的想法可能偏向于“不想訪問(wèn)已經(jīng)有生命體居住的行星”。講述了想法“外星人應(yīng)該想去一個(gè)有生命的星球”是不經(jīng)深究，簡(jiǎn)單代入了將“擴(kuò)大居住地”視作"征服"的人類(lèi)思維的成果。

作者們綜合考慮了所有這些因素后創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，假設(shè)擁有文明的外星生物只在他們遇到的可居住天體中的很小一部分定居，做了一個(gè)預(yù)估。

論文的作者們表示：盡管如此，如果可居住天體的數(shù)量很充足話(huà)，外星生物已經(jīng)遍布整個(gè)銀河系了也不奇怪。

需要進(jìn)一步研究

研究小組的見(jiàn)解是，雖說(shuō)目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何地球外生命的行動(dòng)痕跡，但沒(méi)有必要感到失望。

“這并不意味著人類(lèi)在宇宙就是孤獨(dú)的。”Carroll-Nellenback如是提出，

“只能說(shuō)明具有具備生命體居住條件的行星恐怕很少見(jiàn)，且不能輕易到達(dá)?！?/p>

未來(lái)幾年內(nèi)，探測(cè)和觀察地球以外其他生命體宜居行星的能力估計(jì)將顯著提高。因?yàn)楝F(xiàn)在新的望遠(yuǎn)鏡已在建設(shè)中，發(fā)射到太空的望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)衛(wèi)星也已經(jīng)有很多了。

NASA開(kāi)發(fā)中的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的主鏡。 它由18個(gè)六角鏡組成。

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)已發(fā)射

美國(guó)國(guó)家航空航天局/Chris Gunn

2009年發(fā)射的太陽(yáng)系外行星探測(cè)衛(wèi)星開(kāi)普勒，在探索銀河系內(nèi)可能居住著生命體的系外行星方面有了飛躍性的進(jìn)步。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡 (Hubble Space Telescope: HST) 和凌日系外行星勘測(cè)衛(wèi)星 (Transiting Exoplanet Survey Satellite: TESS) 現(xiàn)在也仍在從軌道上探索著系外行星。

此外，目前美國(guó)宇航局正在開(kāi)發(fā)并計(jì)劃于2021年3月發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope: JWST）進(jìn)一步擴(kuò)大了可探索空間，甚至有希望能夠觀測(cè)到大爆炸那般時(shí)間的彼方。

提高想要推斷人類(lèi)是否是宇宙中唯一智能生命體的研究人員的能力，需要的是更多關(guān)于“星際航行宇宙船”的速度和航行范圍的數(shù)據(jù)。此外，更好地把握虛構(gòu)的“外星文明”可以存活多久也是有所幫助的。

Carroll-Nellenback表明：“我們完全沒(méi)有足夠的數(shù)據(jù)要點(diǎn)?！?/p>

BY: Morgan McFall-Johnsen

FY: 羽兀

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