费米悖论

篇一：费米悖论

费米悖论

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7.5x10^18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5x10^20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。

II型文明：有能力使用母恒星的全部能量。我们还没有办法理解这样的事情要怎样才能做到，但是人类还是尽量使用想象力来考虑这个问题的，一种可能是戴森球，这是包围母恒星的巨大球形结构，它可以捕获大部分或者全部的恒星能量输出。

篇二：关于费米悖论

关于费米悖论

1950年的一天，诺贝尔物理学奖得主费米有一次跟别人讨论外星人时突然说：

“如果真的有外星人，那么他们在哪呢？”

这就是著名的费米悖论：

A、假设外星人是存在的。

在浩瀚的宇宙里，根据概率来推算，应该有着众多的类似地球的适合于生命存在的星体，比如刚刚发现的开普勒452b。这些星球上肯定有一定概率会出现生命甚至智慧生命。

B、那么他们应该来到地球了。

根据科学家的估算，银河系大概有100多亿年的年龄，而银河系的直径只有10万光年，如果外星人以光速的千分之一翱翔太空，也只需1亿年左右的时间就可以横穿银河系。并且在银河系100多亿年的时间里，大部分星体的年龄要远远大于地球，因此，它们上面的生命进化，也要远远早于地球上的人类。

假设人类社会再发展100万年，那么我们的科技高度发达可以飞往银河系的各个星球。那么那些比人类进化早100万年的外星人应该已经能够来到地球了。

C、但他们在哪儿呢？

《三体》里的黑暗森林法则

现在，让我们看看《三体》里黑暗森林法则是如何解释费米悖论的。

基本假设

A：生存是文明的第一需要；

B：文明不断进化和扩张，但宇宙中的物质总量保持不变。

C：有的文明不主动攻击和消灭其他文明，即善文明；有的文明则会主动攻击和消灭其他文明，即恶文明。

推论1：猜疑链

一个文明不能判断另一个文明是善文明还是恶文明

一个文明不能判断另一个文明认为本文明是善文明还是恶文明

一个文明无法判断另一个文明判断自己对它是善意或恶意的

一个文明不能判断另一个文明是否会对本文明发起攻击

……

拿人类举例子，不同的人种之间有着相近的文化、同处一个生态环境中，

而且距离很近容易发现彼此，在这样的环境下，猜疑链在刚开始的一至两层可能会产生种族之间的冲突，但是随着交流的深入，这种猜疑链很快就会瓦解（这里的很快其实也花了几百年甚至上千年的时间）。但在太空中，文明甚至是存在维度之间的差距，无法沟通交流甚至完全不能相互理解，因此猜疑链是坚不可摧的。

推论2：技术爆炸

不同文明的发展速度是不一致的，弱小的文明有可能在短时间内超越强大的文明（比如意外获得了高级文明的科技）。

再拿人类举例子，大多数国家在工业革命后百余年时间取得了巨大的技术飞跃。比如日本在明治维新时期学习了西方先进科技之后迅速发展成为亚洲强国。 结论：黑暗森林法则

根据推论1和推论2，宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都尽可能的避免自己被发现同时一直盯着其他文明。就像森林里带枪的猎人，连呼吸都必须小心翼翼；森林中到处都是像他一样潜行的猎人，但互相不知道彼此的存在。如果他发现了别的文明，就会立即开枪消灭之。也就是说，在宇宙中，任何暴露自己存在的文明都将很快被消灭，这就是宇宙的法则，也是对费米悖论的一种解释。

开普勒452b上会有外星人吗？

回到刚开始的问题，人类现在的科技发展水平还不足以向森林中的其他猎人暴露自己的存在。虽然我们发射了很多探测器，基本上能跑出太阳系的都很少，即使在几万年之后飞到银河系某个角落被其他高等文明捕获，也几乎无法定位地球的存在。当然，以我们现在的科技水平就更不用说发现其他文明的存在了，因为他们都躲着呢。因此，开普勒452b上如果有比我们更高等的外星人，那么他们肯定不会让我们知道，或者那上面的生物才刚刚开始进化。

篇三：费米悖论

1950年的某一天，诺贝尔奖获得者、物理学家恩里科。费米和另外三位物理学家共进午餐，在饭桌上，费米突然冒出一句话：“他们都在哪呢？”其他人都意识到这是费米还在考虑着刚才有关外星人的问题。后来，这句话就成了著名的“费米悖论”。

“费米悖论”隐含着这样的意思：理论上讲，人类能用100万年时间飞往银河系的各个星球，那么外星人只要比人类早进化100万年，现在就应该来地球了，为什么他们还没来？他们究竟在哪里？

这个悖论之所以具有说服力，是因为他基于银河系的两个事实：一、银河系非常古老，已有约100亿年的年龄；二、银河系的直径只有大约10万光年。所以，即使外星人只以光速的千分之一在太空旅行，他也只需要1亿年左右的时间就可以横穿宇宙——这个时间远远短于宇宙的年龄。如果真存在外星人的话，按道理他们早就应该到了。

“他们早该到了”，而现在的事实是没到。

因此这个悖论一直以来苦苦折磨着那些致力于探索外星生命的科学家们 但是，如果从另一种角度来思考这个问题的话，或许这个悖论所具有的说服力也会下降：

一、银河系的年龄非常古老，大约有100亿年，而且在广袤的银河系中有2000亿颗星星；

二、近年来，一些科学家努力寻找银河系中生命适合生命生存的场所，他们提出，在银河系中应该存在一个最适合生存的“环状适居带”。根据现代的天文学研究紧贴着银河系的中心稍微靠外一点，有一个狭窄的环状薄盘区域，这个区域的半径大约是2.5万光年。随着银河系的演化，这一个区域逐渐变的宽大，使得这里受到超新星爆发的威胁越来越弱，这个银河系中的薄盘就是人类要寻找的环状适居带。从理论上讲，那里复杂生命会

比地球上出现的更早。因此，地球孕育出了智慧生命，那么其他星球上也能孕育出更多智慧的生命。

证据的不存在，并非不存在的证据。只要人类坚持寻找外星人，也许在不久的将来，外星人会公开访问我们地球的。

篇四：费米悖论暗示可怕信号

费米悖论暗示可怕信号：文明或自我毁灭？ 哈勃深场向我们揭示了遥远星系的情景，科学家由此提出了疑问：为什么宇宙如此“安静”，费米悖论又向我们暗示了哪些信息呢？

据国外媒体报道，哈勃望远镜拍摄到许多宇宙深空图片，其中是否存在居住外星高级文明的行星呢？哈勃深场揭示了无数星系存在的宇宙时空，它们距离我们都非常遥远，即便抵达地球需要花上一百万年，那么比我们早进化一百万年内的文明是否就应该已经抵达地球了呢。

著名科学家斯蒂芬·霍金和卡尔·萨根都认为人类总有一天会开启殖民外太空的进程，人类并非宇宙中的唯一物种，然而到目前为止并没有关于外星生命的发现记录。物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）提出了一个著名的悖论：外星人在哪里？揭示了我们对地外文明存在的可能性估计与缺失相关观测证据之间存在差异性。

科学家已经发现几乎每一个恒星系统中都存在行星，即便是银河系中就存在庞大的类地行星，而它们之中与地球相似的行星数量也很庞大，我们已经在火星、月球等天体上发现液态水的痕迹，种种迹象表明人类并非是宇宙中唯一的生命，那么为什么宇宙深空如此“安静”，科学家通过各种手段都没有探测到不寻常的信号，这说明智慧文明可能是罕见的，一旦突破文明发展的瓶颈就会将自身隐藏起来，或者宇宙生命虽然普遍存在，但是能演化至高级文明的数量并不多，许多宇宙生命在未演化至文明阶段时就已经灭绝，当然它们也可能不存在。

如果人类是宇宙中唯一的生命，那么我们的决定可以影响到整个宇宙的命运，有研究认为费米悖论向我们暗示了一个可怕的规律，即高级文明在未发生接触之前就已经自我灭绝，该理论可能“预见”到了人类文明的未来，几乎所有由费米悖论推出的结论都让我们不太舒服。

在20世纪90年代初，科学家就推测太阳系之外应该还存在许多行星，但现在我们知道这个数字可以接近无限，比我们估计的要多得多，如果我们要开启外太空殖民的步伐，就需要解决文明发展自身的瓶颈问题。随着宇宙不断膨胀，遥远的星系将离我们越来越远，文明在扩张过程中还需要解决技术上的难题，比如如何获得更多的能量源等等。总之，费米悖论是一个不安的问题，其中的哲学奥秘或暗示宇宙文明命运。

篇五：外星文明都在哪？费米悖论告诉你可能的答案

外星文明都在哪?费米悖论告诉你可能的答案

每个人在美好的夜晚看到这样漫天璀璨的星光时都会有所感触?

有些传统的人会为这样的美景和浩瀚的宇宙而震惊,而我会觉得现实崩塌,接下来半个小时都行为异常?但是,每个人都会有所感触? 物理学家费米也有感触——“他们都在哪儿呢?”真正的星空似乎是广阔无垠的——但是我们所看到的一切离我们都很近?在非常晴朗的夜晚,我们最多能够看到2500颗恒星(大约是银河系所有恒星的万分之一),而几乎所有这些星星距离地球都不到1000光年(也就是银河系直径的1%)?所以我们真正看到的是这样的: 在讨论有关恒星和星系的话题时,让大多数人都感觉很抓狂的一个问题是,“其他的智慧生命都在哪里?”让我们用一些数字来说明一下—— 银河系中有很多恒星(1000亿到4000亿颗),而在可观测到的宇宙中,也有差不多这么多数量的星系——所以在可观测到的宇宙部分,就有大约1022到1024颗恒星?这就意味着,地球上每有一粒沙,宇宙中就有10000颗恒星?关于宇宙中到底有多大比例的恒星是“像太阳一样”(具有类似的大小?温度和发光度),科学界还没有形成一致的意见,一般认为是在5%到20%之间?即 使按照最保守的估计(5%),并且恒星的总量也选取最低的值(1022),那么宇宙也存在5万亿亿颗像太阳一样的恒星?关于有多大比例的像太阳一样的恒星周围,有像地球一样的行星(具有允许液态水存在的类似的温度条件,能够支持与地球上的生命类似的生命),也存在争 论?有人认为这个比例高达50%,不过我们在这里选择《美国科学院院报》最近的一项相对保守的估计——22%?也就是说,在宇宙中,至少有1%的恒星周围 围绕着像地球一样有可能适合生命存在的行星——即一共有10000亿亿颗像地球这样的行星?那么,地球上每有一粒沙,宇宙中就有100颗像地球一样的行星?下一次你去海滩玩儿的时候,可以想象一下这个数字有多么庞大?你脚下的这一摊可能就是几十个星系接下来我们只能完全靠猜测了?我们假设,在形成10亿年后,有1%像地球一样的行星上出现了生命(如果真是这样,地球上有多少粒沙,宇宙中就有多少存 在着生命的行星)?我们再假设,在1%这样的行星上,生命发展到了像地球上的生命这样高级的形式?那就意味着,在我们可以观测到的宇宙范围内,存在着1亿 亿个智慧的文明?回到我们所在的银河系,并对银河系中恒星的数量采用同样最保守的估计(1000亿颗),估计有10亿颗像地球一样的行星,有10万个智慧的文明?“地外智慧搜寻组织”(SETI)是一个专门接听其他智慧生命发出的信号的组织?如果银河系中真的存在10万个甚至更多的智慧文明,即使其中只有很小一部分发射过无线电波?激光或其他试图与其他文明联系的信号,SETI的卫星列阵是不是应该接收到过这样的信号呢? 但是没有?一个信号也没有?从来都没有?他们都在哪儿呢? 这是很奇怪的?我们的太阳是比较年轻的?有很多比太阳老得多的恒星,周围围绕着老得多的像地球一样的行星,这在理论上意味着,那里应该存在着比地球高级得如,让我们比较一下45.4亿岁

的地球,和一颗假想的80亿岁的行星X?

如果行星X的发展道路和地球一样,我们看一看他们今天的文明应该发展到了什么程度?(以橙色的时间跨度为参考,来表示绿色的时间跨度有多么大?)

一个文明的科技领先我们1000年,就足以使我们震惊,就像中世纪的人会对我们今天的世界感觉震惊一样?一个领先我们100万年的文明可能是我们完全无法想象的,就像大猩

猩无法想象人类的文明一样?而行星X的文明领先了我们34亿年?? 有一种叫做“卡尔达肖夫等级”的分类方法,根据智慧文明使用的能量,将他们分成了三个等级:

第一等文明能够使用他们所在的行星上的所有能量?我们还不属于第一等文明,但是我们已经非常接近了(Carl Sagan提出了一个公式,根据这个公式,我们处于0.7等的位置)? 第二等文明能够利用他们所在的恒星上的所有能量?我们还停留在第一等级的大脑,很难想象怎么有人能做到这一点,但是我们尽了最大努力,想象出了一个类似戴森球的第等

文明将另外两等远远甩在了后面,他们可以利用的能量相当于整个银河系的能量?

如果这听起来有些难以置信,你可以回忆一下前面提到的行星X,以及再发展34亿年可能导致的文明差距?如果行星X上的某个文明和我们人类类似,并且一直发展到了第三等

文明,他们当然有可能掌握了星际旅行技术,甚至可能在整个星系中建立殖民地?

关于星系内的殖民是如何实现的,有一个假设是制造能够行驶到其他行星的机器,用500年左右的时间在新的行星上用原材料进行自我复制?要殖民整个星系大约需要375万

年,对于以10亿年为单位来计算时间的宇宙来说,这不过是一眨眼的时间?(嗯,一眨眼的时间?)

我们继续来猜测,如果有1%的智慧生命能够存在得足够长,成为能够殖民整个星系的第三等文明,那么根据上面的计算,仅在银河系就有至少1000个第三等文明,他们的存在

很可能是非常引人注目的?但是我们没有看到任何信号,没有听到信号,也没有任何文明来探访我们?

他们都在哪儿呢?

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