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發現宜居外星球,為什么是個壞消息?
發現宜居外星球,為什么是個壞消息?
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天文學家在天鵝座中又發現了一顆可能適宜生命生存的外星行星——開普勒 186f。不過,類似宜居外星球的發現,對我們人類文明來說,并不是一個好消息。圖為開普勒 186f 的示意圖。圖片來源:NASA

  2014 年 4 月 17 日,科學家宣布,他們在天鵝座方向 492 光年處發現了一顆行星:開普勒 186f。這顆行星的特別之處在于,它是在太陽系外發現的第一顆個頭幾乎和地球一樣,又位于所謂“宜居帶”內的行星。換句話說,它與恒星之間的距離剛剛好,我們可以期待這顆星球的表面存在液態水——搞不好還有生命。

  這并不是科學家宣布發現的第一顆可能宜居的外星行星。不過,這條新聞中沒有提到的一點是,我們所估計的人類文明在短期內滅絕的可能性,因為這一發現而略有提升。這一切都要歸因于一個概念,被稱為“大過濾器”(Great Filter)。

  費米-哈特悖論和大過濾器

  人類大概是害怕孤獨的。世界各地的很多古代傳說中都能找到有關其他可居住世界的臆想。而自從被近現代天文觀測證實,自己并非造物專愛的驕子,而是偏安于廣袤宇宙中平淡無奇的一隅,我們更是開始調用現代科學體系中大量可資利用之知識和技術,一方面認真地思考地外生命乃至地外文明存在的可能性,一方面尋找它們存在的蛛絲馬跡——包括在地球上被認為可與外星比擬的極端環境中尋找生命。

  于是我們發現了矛盾:根據目前掌握的物理、化學、生物學、宇宙學以及社會學知識,我們認為銀河系應該早就充滿了四處殖民的星際文明,然而不僅地球上找不到外星人曾經造訪的證據,我們在望遠鏡里也瞥不見絲毫外星飛船或工程稍縱即逝的身影——甚至連一個無線電信號都接收不到。

  美國物理學家恩里科·費米(Enrico Fermi)在 1950 年的一次非正式討論中指出了上述矛盾,認為這似乎有些不同尋常。宇宙已經有 100 多億歲高齡了,僅僅銀河系內便有幾千億顆恒星,而孕育了我們的太陽僅僅是其中較為年輕的一顆。所以哪怕考慮了光速的不可突破性,我們也不該如此寂寞。1975 年,美國天體物理學家麥克爾·哈特(Michael H. Hart)在論文中詳細探討了對此可能的解釋。之后,這一問題通常便被稱為費米-哈特悖論(Fermi-Hart paradox)。

  大過濾器這一概念,則是美國喬治梅森大學的助理教授羅賓·漢森(Robin Hanson)為了試圖解答費米-哈特悖論而提出的。他把從沒有生命的荒蕪之地到擴張性的星際文明的演進,大致劃分成如下 9 個階段:

  1. 合適的行星系統(存在有機物以及可能宜居的行星);
  2. 可自我復制的分子(比如 RNA);
  3. 簡單(原核)單細胞生命;
  4. 復雜(真核)單細胞生命;
  5. 有性生殖;
  6. 多細胞生命;
  7. 腦量較大、使用工具的動物;
  8. 我們目前這個階段;
  9. 星際殖民擴張。

  漢森認為,目力所及的宇宙寂寥無人這一事實說明,上述 9 個階段——或者可能被細分出的更多階段——中,至少有一個階段是難以實現的。無論是什么因素在哪個步驟阻止了第 9 個階段的最終實現,它都被稱為“大過濾器”。

  首先值得人類關心的問題是,大過濾器究竟是在什么位置起作用。如果它位于第 8 步之前,我們可以額手稱慶自己已經挺了過來,美好的未來還在前面,而且既然地球能夠做到,便沒理由認為其他行星不會抵達我們的階段乃至更進一步。如果它恰恰位于第 8 步和第 9 步之間,則意味著生死考驗還在后頭。有鑒于尚未發現其他文明抵達了第 9 步,我們或許不該對自己的命運太過樂觀。

  思前想后,上下求索

  歸根結底,要想盡量接近“大過濾器出現在哪里”這個問題的答案,還是需要先梳理出阻止第 9 步實現的瓶頸究竟可能有哪些。這個問題已經被爭論了 50 多年。以下是大過濾器之所以存在的幾個可能性,這些論點是由英國牛津大學的學者安德魯·施耐德-比蒂(Andrew Snyder-Beattie)和羅賓·漢森共同總結的。

  “稀有地球”假說

  說不定地球在宇宙中確實是孤獨的。盡管一些人認為,既然生命在地球上已經出現了,那么它一定是相對比較普遍的,但施耐德-比蒂指出,觀察選擇效應把對這個問題的分析復雜化了。樣本只有 1 個(作為觀察者的我們自己),很難確定生命出現的概率——我們完全有可能是特例。


小行星闖入地球大氣層的藝術想象畫,地球生命在演化歷史上不止一次熬過了這樣的災難。圖片來源:NASA

  通過考察地球生命的歷史,我們不難發現,復雜生命的演化需要的完美條件太多了。不光地球需要位于太陽的宜居帶內,太陽也要遠離銀河系中心以避開破壞性的輻射;我們的氣態巨行星質量必須大到足以掃除奔向地球軌道的小行星;我們大得出奇的月亮還要穩定住地軸傾角使我們能夠享受不同的季節。這還只是復雜生命需要的幾個先決條件。符號語言、工具和智能的出現,同樣需要這樣的“完美條件”。

  先進文明很難形成

  漢森不相信這一條。如下兩個步驟都是比較容易實現的:一個是普通智力的哺乳動物演化出和人類一樣的能力,另一個是和人類一樣的能力創造出先進的文明。普通智力的動物演化到人類僅僅花了幾百萬年。他說:“如果你殺死地球上所有的人類,但是留下生命——包括有較大腦容量的動物——智能無需太久就能夠再次出現。”不過在這之前的一些過濾步驟,倒可能會花費更長的時間。從簡單的原核細胞(沒有特化細胞器的細胞)到更復雜的真核細胞的跨越,在地球上耗費了超過 10 億年,多細胞動物以及腦的出現也都差不多歷時 10 億年。

  “狂暴戰士情境”

  在這種情景中,強大的外星人隱在暗處等待消滅出現的任何可察覺智能。漢森認為這個也說不過去,因為如果有多種狂暴戰士種族,就會有對立方。他說:“作為一種均勢,你得讓這些競爭中的狂暴戰士全都試圖互相消滅。”

  自然活動掩蓋了地外文明

  說不定,那些地外文明星球上發生的大規模活動,看起來正好如同自然現象一般。漢森說這聽起來不大可能,因為所有被我們解釋為自然發生的宇宙現象,不論是脈沖星還是暗物質,如果都是由先進的人工過程造成的,那將是一種“異乎尋常的巧合”。

  自然災害

  僅僅身為地球人顯然便是有風險的。一顆小行星的撞擊、附近一顆超新星射過來的一束輻射,或者一座足夠大的火山,都可以終結我們所知的文明——甚至大部分的生命。“不過一點共識就是,我們已經挺過了一系列這樣的災難。”所有生命都被徹底消滅的可能性不大。漢森說:“如果一些人類幸存下來,要過 10000 年他們才會重建文明,這可不是眨眼之間的事情,那做不到。”此外,從統計角度來看,這些事件會發生,但不會發生得很頻繁。施耐德比蒂表示,“未來一個世紀或者 300 年內都不大可能發生一次這種極為罕見的事件。”

  終結文明的“基本技術”

  這是最值得探討的一個論點,同時也確實最受關注。它意味著大過濾器果然是我們必須在未來面對的挑戰,而如果對它的探討能夠促使我們對技術采取更加自省和審慎的態度,便能夠增加我們沖破挑戰的可能性。過去 20 萬年的時間里,人類挺過了超級火山、小行星撞擊和天然存在的流行病。但是核武器出現之后,我們的生存記錄只有區區幾十年。本世紀可能出現的一些全新技術之后,情形會如何,自然更是難以斷言。熬過了自然災害的我們,未必不會在自己發明的自殺性技術上失足。

  很多有名望的科學家,比如劍橋生存風險研究中心的皇室天文學家馬丁·里斯(Martin Rees)認為,生物技術的進步有造成災難的可能。其他一些科學家,比如斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)、麥克斯·泰格馬克(Max Tegmark)和斯圖亞特·羅素(Stuart Russell),以及劍橋中心,對于機器超級智能誘人但缺乏充分研究的可能性,表達了嚴肅的關切。

  不過就很多具體的技術領域而言,能否形成全宇宙普適的大過濾器,仍是值得進一步論證的問題。比如施耐德比蒂認為,氣候變化可能是滅絕的催化劑,然而所有文明都遭遇差不多的政策失敗,聽上去比較離譜。機器智能或者分布式生物技術的崛起,確實可能導致人類文明的終結,卻未必會阻止星際文明的形成——若是機器人取代了我們,想來它們也會向宇宙進發,留下它們自己的文明足跡。


就算機器智能的崛起取代了人類文明,也未必會阻止星際文明的形成。圖片來源:變形金剛海報

  開普勒 186f 還是一毛不拔比較好

  漢森認為,對于我們這個文明的命運,關鍵是要專注于我們能夠控制的事情。這意味著,我們應當把理論上可能殺死我們的事情列一個表,然后想方設法去解決它們。

  除此之外,我們還可以通過天文觀測,從整個銀河系的宏觀角度去估算,大過濾器到底更有可能在我們的身前還是背后。

  費米-哈特悖論剛剛被提出之時,人們曾認為行星本身就很稀少。然而從那之后,天文學工具已經發現了數以千計的外星行星,而且這似乎還只是冰山一角。

  不過,每發現一顆位于宜居帶內的類地行星,比如開普勒 186f,地球是能夠維系生命的唯一行星的可能便要減小一分。大過濾器便更有可能潛伏在宜居行星和繁盛文明之間的路途之上。

  若是開普勒 186f 上生存著智慧生命,對人類來說將是一個委實糟糕的消息,因為那會把大過濾器的位置進一步推后到文明發展過程中的技術階段。這將暗示,我們和我們的外星同伴都面臨著災難。

  具體就開普勒 186f 而言,我們仍有很多理由認為智慧生命可能并沒有出現。大氣層可能沒有濃厚到足以阻止冰凍,或者這顆行星已經被潮汐鎖定,造成了一個相對靜止的環境。發現這樣的惡劣條件的確應該慶賀一番。

  正如哲學家尼克·俾斯特羅姆(Nick Bostrom)所言——

  夜空的寂靜最是寶貴……在對地外生命的探索中,沒有消息就是好消息。那預示著人類的美好未來。

  (編輯:Steed

  編譯自:arstechnica.com,Habitable exoplanets are bad news for humanity;Universetoday.com,Where Are The Aliens? How The ‘Great Filter’ Could Affect Tech Advances In Space

 

2014-07-14 18:15

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