实时
德雷克方程 · 实时|银河系 · SOL-IIIb|~10¹¹ 颗恒星
如果他们真的存在
大家都在哪儿?
千亿颗恒星,数十亿年时间——银河系本应熙熙攘攘。调节德雷克方程,看它被文明填满,或是陷入黑暗。
探索这个悖论
进程费米悖论
这个问题

费米悖论

1950 年的一次午餐时,物理学家恩里科·费米提出了一个看似简单、关于地外生命的问题:“大家都在哪儿?”银河系古老而辽阔——拥有数千亿颗恒星,许多比太阳还要老上数十亿年。按几乎任何乐观的估计,它都应当遍布文明,其中至少有一些应当能被探测到。然而我们仰望星空,却一无所闻。这道横亘在期望与寂静之间的鸿沟,就是费米悖论。

它的尺度

为何这寂静如此震耳欲聋

悖论就藏在这些数字里。银河系大得、老得几乎超乎想象,而我们所广播过的一切,仅仅形成了一个不过一个世纪宽的气泡。这就是那道鸿沟,按比例呈现。

恒星
100–400
十亿颗,银河系
直径
100k
光年跨度
我们的气泡
90
光年的无线电
已覆盖银河系
3.2 × 10⁻⁴%
由我们的信号
最近的邻居
8.1k ly
当 N ≈ 30 时
缩小视野

这一切,不过是这其中的一粒微尘

上面整个悖论都在一个星系之内展开。沿着尺度阶梯向上攀登,我们的银河系 — 横跨一千亿颗恒星 — 竟离顶端只差一级,迷失在一个还有两万亿个星系的宇宙之中。

作为比例尺的观察者
1.7 m
地球
我们所知唯一孕育生命的世界
12,742 km
太阳系
直至海王星的轨道
~90 亿公里
银河系
1000 亿至 4000 亿颗恒星 — 上面整个舞台
100,000 光年
本星系群
约 80 个星系,我们的宇宙近邻
1000 万光年
可观测宇宙
约 2 万亿个星系 — 而且仍在增加
930 亿光年

每向上一步,都是数个数量级的飞跃。到了最后一级,我们在整页中身处其内的那个星系,已缩成一个看不见的点 — 而寂静则横贯所有这两万亿个星系。

希望的数学

德雷克方程

1961 年,弗兰克·德雷克写下了一种估算 N 的方法——即我们能探测到其信号的、银河系内的文明数量。它是一连串因子的乘积,每一项都是一个速率或一个概率。坦白说,我们只了解前面几项;其余皆是猜测,这也正是 N 会从数百万摇摆到不足一的原因。

N=R∗·fp·ne·fl·fi·fc·L
R∗
新恒星 / 年
银河系中新恒星形成的速率。
fp
……拥有行星
这些恒星中拥有行星的比例——如今认为几乎是全部。
ne
每系统宜居行星数
每个这样的恒星系统中潜在宜居行星的数量。
fl
……出现生命
宜居行星中实际出现生命的比例。
fi
……演化出智慧
其中生命进一步演化出智慧的比例。
fc
……进行广播
智慧物种中向太空发出可探测信号的比例。
L
广播持续时间(年)
一个文明持续广播的时长(以年计)——最大的未知数。

把它们相乘,就得到 N。前三项有天文学作为依据;后四项基本上未知,因此理性之人得出的答案可以相差一万亿倍。在控制台中拖动滑块,亲身感受一下。

大过滤器

从千亿到一

把德雷克方程重新看作一个漏斗。从每一颗恒星开始,每走一步都必须有某件事顺利发生,才能诞生一个可探测的文明。在这条链条的某处,数字可能会坍缩到接近零——一个“大过滤器”。令人不安的问题是:这个过滤器是在我们身后,意味着我们稀有而幸运;还是在我们前方,意味着某种力量往往会在文明扩散之前将其终结。

恒星
1.0 × 10¹¹银河系中
行星
2.0 × 10¹⁰多数恒星拥有行星
宜居
4.0 × 10⁹位于温带的岩质行星
生命
?生物学究竟会不会启动?
智慧
?它会不会演化出智慧?
可探测
?使用工具、进行广播
此刻的我们
1我们已知的唯一案例
提出的答案

那么,大家究竟都在哪儿?

解释从不缺乏——缺的只是证据。以下是几种主流的解答,从充满希望到令人不寒而栗。

稀有地球

简单生命也许很普遍,但复杂、智慧的生命却极其罕见。造就我们的那一连串偶然——一颗起稳定作用的月球、板块构造、宁静的恒星近邻环境——几乎不可能再次重演。按这种观点,大过滤器已在我们身后。

过滤器在前方

也许起步很容易,而过滤器就潜伏在我们的未来:文明总是会自我毁灭——通过战争、生态崩溃或失控的技术——在它们能够跨越群星而被看见之前。如此一来,银河系的寂静便是一则警告。

我们来得太早

宇宙仍然年轻。恒星还会持续形成数万亿年,因此将来终将存在的绝大多数文明都尚未出现。我们也许只是最早抵达这场盛会的几位宾客之一。

宇宙太大了

即便银河系中存在着数以千计的文明,它们彼此之间也可能相隔数万光年。信号会衰减,旅程要耗费千年,而寿命又如此短暂——每个人都在朝着一片大得无法跨越的虚空呼喊。

动物园假说

也许他们知道我们在这里,却有意让我们独处——观察一个年轻的文明而不加干涉,就像我们在保护区里观察野生动物一样。这份寂静是一种选择,而非缺席。

黑暗森林

如果没有哪个文明能确信另一个文明是友善的,那么最安全的做法就是隐匿自身、先发制人。在这幅冷酷的图景中,所有人都刻意保持沉默,银河系之所以寂静,是因为广播无异于自杀。

他们来过又走了

文明也许是短暂的。一个物种进行可探测广播的窗口,或许仅仅持续几个世纪,之后便归于沉寂、转向其他媒介,或彻底消亡——于是银河系中满是我们永远无从听闻的废墟。

我们看不见他们

他们也许无处不在,只是以一种我们无法识别的形式或信号存在——使用着远超我们的技术、信道或时间尺度,以至于在我们看来,他们的存在与一片空荡的星空毫无二致。

常见问题

什么是费米悖论?

费米悖论指的是:地外文明存在的概率很高,与完全没有它们存在的证据之间的矛盾。鉴于银河系中有数千亿颗恒星,许多远比太阳古老,智慧生命本应很普遍,其中至少有一些应当能被探测到——然而我们观测到的只有寂静。

恩里科·费米是谁,他问了什么?

恩里科·费米是一位诺贝尔奖得主物理学家。约在 1950 年的一次关于 UFO 和星际旅行的随意午餐谈话中,据说他问道:“大家都在哪儿?”——他指出,如果智慧生命很普遍,我们早就应该看到它们存在的迹象了。这个问题便成了该悖论的名称由来。

什么是德雷克方程?

德雷克方程由弗兰克·德雷克于 1961 年写下,它通过将七个因子相乘来估算我们银河系中可探测文明的数量:恒星形成率、拥有行星的恒星比例、每个系统的宜居行星数,以及出现生命、智慧和可探测技术的比例,再乘以一个文明持续广播的时长。由于后面几个因子都是未知数,其结果从数百万到不足一不等。

什么是大过滤器?

大过滤器是这样一种观点:在从一颗无生命的行星到一个横跨银河系的文明的路径上,某处至少存在一个极不可能跨越的步骤。如果这个过滤器在我们身后,那么智慧生命很稀有,而我们很幸运;如果它在我们前方,那么文明往往会在扩散之前被毁灭——这对我们自身的未来而言将是不祥之兆。

我们在宇宙中是孤独的吗?

没有人知道。坦白的答案是,我们手中只有一个生命的样本——地球——并且没有任何关于其他生命的确凿证据。费米悖论并不能证明我们是孤独的;它揭示的是,在如此宏大的宇宙尺度之下,这份寂静是多么奇异,并由此激励着人们去搜寻(SETI)任何能在一夜之间改变这个答案的信号。