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??之前說到，為了尋找像地球這樣擁有固態(tài)表面并處于宜居帶內的金發(fā)女郎行星，在美國天文學家威廉·博魯基的推動和領導下，人們建造了開普勒太空望遠鏡（簡稱KST），用它去監(jiān)視天鵝座、天琴座和天龍座交界處的15萬顆主序星。利用凌星法，KST把人類發(fā)現系外行星的速度從一年幾十顆直接提升到了一年上千顆，從而開創(chuàng)了系外行星探索時代的新紀元。 要想發(fā)現一顆系外行星，需要經過下面兩個步驟：1. 發(fā)現系外行星候選者。研究人員會檢索KST所監(jiān)視的那15萬顆主序星的星等數據，然后從中篩選出亮度在一段時間內發(fā)生過微弱下降的恒星。這些亮度發(fā)生過微弱下降的恒星，就有可能擁有系外行星。2. 對候選者進行確認。研究人員會對列入觀察名單的候選恒星進行持續(xù)跟蹤。如果發(fā)現這顆恒星后來又重復出現三次亮度下降，而且其亮度下降的時間還具有周期性，就可以確認此恒星擁有自己的系外行星。 前面說過，恒星視星等發(fā)生一輪明暗變化的時間，恰恰就是它的系外行星繞恒星公轉一圈的周期。而系外行星的大小，又會影響恒星亮度下降的幅度（如果地球發(fā)生凌日現象，大概會使太陽的亮度下降萬分之一）。綜合這兩大因素，就可以確定此系外行星是否是固態(tài)行星，以及它是否處于能讓液態(tài)水存在的宜居帶內。
事實上，金發(fā)女郎行星已經被找到了。正如下圖所示，截止到2015年1月，人類確認發(fā)現的金發(fā)女郎行星已經達到了8顆之多?；贙ST的觀測數據，天文學家估算整個銀河系大概擁有400億顆金發(fā)女郎行星。這不禁讓人浮想聯翩：這些金發(fā)女郎行星上會不會存在智能生命？它們會不會與人類發(fā)生接觸？
其實在1950年，也就是早在人類發(fā)現系外行星的四十多年前，就已經有人深入思考過這個問題了。此人就是意大利著名物理學家恩利克·費米。
費米有一個很響亮的綽號：原子核時代的建筑師。事實上，無論在理論領域還是在實驗領域，他都有登峰造極的造詣，這在整個物理學史上都是極為罕見的。比如說，1933年費米提出，除了引力和電磁力以外，自然界還存在第三種力（也叫第三種相互作用）。這種相互作用最開始叫費米相互作用，后來改稱弱相互作用（即弱力）。這個發(fā)現讓費米在37歲那年就獲得了諾貝爾物理學獎。而在實驗方面，費米也造出了世界上第一個核反應堆。 再講一個關于費米的傳奇故事。二戰(zhàn)期間，作為最核心的成員之一，費米參與了著名的曼哈頓計劃。第一顆原子彈在美國新墨西哥州的沙漠里試爆的時候，他就呆在一個離試爆地點不太遠的觀察哨所里。當爆炸的沖擊波傳來的時候，費米掏出了一把紙片，向空中撒去。這把紙片被沖擊波吹到了他身后大概兩米遠的地方?；谶@個距離，費米估算出了原子彈爆炸的威力約為2萬噸TNT（一種常用的烈性炸藥）。而這個用紙片估算出來的結果，竟然與用精密儀器測到的結果相差無幾。 言歸正傳。1950年的一天，費米和幾個同事一起去食堂吃午飯。走在半路上的時候，大家聊到了關于UFO的新聞報道。結果在吃飯的時候，費米突然大聲驚呼到：“那它們（外星人）都在哪呢？” 聽起來似乎挺無厘頭的，對吧？但這其實是一個極為深刻的問題。前面說過，光是一個銀河系，差不多就有400億顆適宜生命存在的金發(fā)女郎行星。假設地球只是其中普普通通的一員，那么這些行星上也都會存在生命。其中有很大一部分行星，都比地球要年長好幾十億年；換言之，生活在這些古老行星上的外星人，很可能早在幾十上百億年前就已經開始發(fā)展自己的科學。而對于擁有星際旅行能力的外星文明而言，穿越銀河系可能只需要幾百萬年。綜合考慮這些因素，就可以對外星人造訪地球的概率進行了估算。費米的估算結果表明，外星人來到地球的概率要遠遠高于地球人出國旅游的概率。換句話說，要是真的存在能進行星際旅行的外星人，那它們應該已經無數次光臨地球！那么問題來了：我們?yōu)楹握也坏酵庑侨舜嬖诘淖C據？ 我們不妨來做個類比。地球上生活著眾多生物，除人類以外，沒有哪種生物有能力理解人類文明；盡管如此，由于人類在地球上已經遍地都是，稍微高等一點的生物都可以感知到人類的存在。類似地，要是真的存在能進行星際旅行的外星人，它們在地球上也應該遍地都是；既然如此，我們?yōu)槭裁锤兄坏酵庑侨说拇嬖冢?/p> 這就是著名的費米悖論。它告訴我們，宇宙其實遠比我們想象的要荒涼和冷清。宇宙的這種極度荒涼冷清的狀態(tài)，就是所謂的“大寂靜”。 為了回答費米悖論，人們已經提出了很多理論，其中最有影響力的是以下三個。 第一個理論是稀有地球假說。這個理論是由美國華盛頓大學的兩個教授（古生物學家彼得·沃德和天體生物學家唐納德·布朗利）在2000年提出的。其核心觀點是，放眼整個宇宙，地球都是一個極為特殊的存在。
地球能成為生命綠洲的主要原因包括：1. 銀河系的中心相當平靜，沒有處于危險的活動狀態(tài)。2. 太陽系與銀河系中心的距離適中，處于所謂的“星系宜居帶”內。3. 太陽的質量大小適中，既不是表面溫度過高還特別短命的藍巨星，也不是表面溫度過低還經常爆發(fā)超級耀斑的紅矮星。4. 地球是一顆典型的金發(fā)女郎行星，不但擁有固態(tài)表面，還處于能存在液態(tài)水的恒星宜居帶內。5. 地球有木星這個保護神，為其擋住了大量的小行星和彗星。6. 地球偶然獲得了月球這個大型衛(wèi)星，從而擁有了穩(wěn)定的自轉軸以及合適的自轉速度。7. 地球擁有合適的大氣和磁場，從而阻止了水的蒸發(fā)，并且把危險的太陽風拒之門外。要想孕育生命，以上7個條件缺一不可。 稀有地球假說認為，在整個宇宙中，能同時滿足這7個條件的行星可謂鳳毛麟角。有人甚至認為，能達到此標準的行星，說不定就只有地球一個。如果其他的系外行星上都不存在生命，費米悖論自然就迎刃而解了。 第二個理論是大過濾器假說。這個理論是由美國經濟學家羅賓·漢森在1996年提出的。其核心觀點是，即使一個行星上真的出現了生命，它們也很難突破一些被稱為大過濾器的關卡，因而無法進化成可以進行星際旅行的超級文明。
為了便于理解，你不妨把生命的進化史當成是一款有很多關的大型游戲。每一關的最后都有一個特別難對付的大BOSS把守，那就是所謂的大過濾器。如果一直打不過某一關的大BOSS，生命的進化就卡在了這一關，而無法進入更高的層次。漢森認為，可能是由于一個特別恐怖的大過濾器，才導致整個宇宙都處于“大寂靜”的狀態(tài)。 稀有地球假說和大過濾器假說都有一定的道理。不過在我看來，對費米悖論解釋地最合理的，其實是第三個理論。我管它叫光速最快原理的普適性。 在地球上，人類已經發(fā)現光速（約為每秒30萬千米）是世界上最快的速度。下面，我簡單解釋一下其中的道理。 在日常生活中，我們經常能看到這樣的現象：一個帶著很多行李的旅客，走起路來會步履蹣跚；而一個什么行李都沒帶的旅客，走起路來會身輕如燕。在微觀世界也存在著類似的規(guī)律：質量越小的微觀粒子，它所能達到的速度上限也越高。舉例來說，質量較小的電子所能達到的速度上限，就遠遠超過質量較大的質子和中子。那么，速度上限最高的微觀粒子是什么呢？答案是光子。這是由于光子的靜止質量為0。因為不存在質量為負數的物質，所以光速就是世界上最快的速度。 自然科學界有一個共同的信仰：物理定律具有普適性。說的通俗一點，一個在地球上發(fā)現的基本物理定律，應該適用于整個宇宙。事實上，如果物理定律的普適性不能得到保證，那么整個天文學都會土崩瓦解。 既然在地球上發(fā)現的物理定律也適用于整個宇宙，那么制約地球文明的光速最快原理，同樣也會制約所有的外星文明。換言之，在正常情況下，宇宙中所有的生物都無法以超越光速的速度進行星際旅行。 還不止如此。前面已經說過，光速是靜止質量為0的光子所能達到的速度上限。要進行星際旅行的宇宙飛船是一個宏觀物體，其質量肯定遠遠大于0。這意味著，即使是再發(fā)達的外星文明，也很難讓它們的飛船以接近光速的速度進行星際旅行。有可能撐死也只會達到光速的1/10或1/100。 我們知道，宇宙中相距最近的恒星，其距離也要以光年計。這意味著，即使是已經高度發(fā)達的文明，去最近的恒星也要花幾十年甚至上百年的時間，在此期間還要保證飛船的生態(tài)系統(tǒng)和能量供應的穩(wěn)定。如果相距最近的文明不在幾光年之外，而在幾十、幾百乃至幾千光年之外，動身前往另一個世界就更是匪夷所思了。 換句話說，如果光速最快原理在全宇宙都適用，那么宇宙的巨大尺度將無情扼殺各個文明直接交流的可能。 這可能就是宇宙“大寂靜”的真正原因，也是整個宇宙的真實寫照。宇宙本身可能并不荒涼，但智能生命注定要永遠孤獨。 ????? |
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