费米悖论

在1950年的一次非正式讨论中，诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人的问题时，突然冒出一句：“他们都在哪儿呢？”，如果银河系存在大量先进的地外文明，那么为什么连飞船或者探测器之类的证据都看不到。

对这个话题更加具体的探讨最早出现在1975年

费米悖论亦称费米佯谬，在费米提出之后，该佯谬得到了不断的发展，如今被称为“齐奥尔科夫斯基（K.Tsiolkovsky）·费米·维尤因（D. Viewing）·哈特（M. Hart）·蒂普勒（F. Tipler）佯谬”，这些人都曾参与了费米佯谬的讨论并提出了重要观点。

1959年，《Nature》发表了一篇想象力十足的文章《寻求星际交流》——它如今已被该领域研究者奉为“经典中的经典”，两位天文学家科科尼和莫里森提出，可以利用微波辐射来探测银河系其他文明的构想。之后天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)提出了两道方程解，被称为德雷克公式(又叫

费米悖论讲述的是有关尺度和概率的论点和稀缺的证据之间的矛盾，宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。但是这个假设得不到充分的证据支持。

费米悖论的第一点，即尺度问题，是一个数量级估计：银河系大约有2500亿(2.5x10^11)颗恒星，可观测宇宙内则有700垓（7x10^22）颗。即使智慧生命以很小的概率出现在围绕这些恒星的行星中，那么仅仅在银河系内就应该有相当大数量的文明存在。这也符合平庸原理的观点，即地球不是特殊的，仅仅是一个典型的行星，具有和其他星体相同的规律和现象。有人用德雷克公式来支持这个论点，尽管这个式子的基础正在受到质疑。

费米悖论的第二点是对尺度观点的答复：考虑到智慧生命克服资源稀缺的能力和对外扩张的倾向性，任何高等文明都很可能会寻找新的资源和开拓他们所在的恒星系统，然后是涉足邻近的星系。因为在宇宙诞生137亿年之后，我们没有在地球或可观测宇宙的其他地方，找到其他智慧生命存在的切实可靠的证据；可以认为智慧生命是很稀少的，或者说我们对智慧生命的一般行为的理解是有误的。

在物理学家史蒂芬·韦伯2002出版的《地外文明在哪儿？》一书中，列举了费米佯谬的50种解决方案，主要可以归纳为以下三个方面

一、宇宙中不存在别的文明。

二、外星文明是存在的（或曾经存在过），但它们迄今为止还无法和我们接触。

三、外星文明已经来到地球，只是我们不知道。

注：《三体》小说中的黑暗森林法则，也可以解释费米悖论。

费米悖论可以表述成两种形式。一种是“为什么没有发现外星人或者外星物品？”如果星际旅行是可行的话，即使是用人类造的飞船这样缓慢地旅行，也只需要5百万到5千万年去征服星系。就算不考虑宇宙尺度，在地质学尺度上这也是一个相当短的时间。因为有很多年龄比太阳更大的恒星，或者因为智慧生命可能进化得更早，这个问题就变成为什么星系还没有被殖民。即使殖民对所有外星文明来说是不合实际的或者是不想去做的，大规模的星际探索也应该是有可能（探索的方式和理论上的探测器会在下文具体讨论）。然而没有任何关于殖民和探索的证据得到承认。

星际旅行的次数问题就足以解释为什么地球上缺少外星生物的证据。但是问题就变成“为什么我们看不到智慧生命的迹象？”，因为足够高等的文明应该能在可观测宇宙的较大范围内被看见。即使这些文明是很稀少的，尺度问题的讨论暗示他们可能在宇宙历史中的某一段存在过。因为他们在相当长的一段时间内能够被观测到，我们视野范围内应该能找到很多他们起源地的迹象。然而没有任何确切的地外文明的观测证据。

相同的以尺度和机率的角度与视野来观察，地球属于适居带的行星，拥有且满足一切生物物种维持生命、生存和演化的所有条件，然而事实上从地球历史中的显生宙开始至今，在这长达五亿多年的岁月间和数百万的生物物种中，只有一个物种成功的演化成为高等智慧生命－“人类”，而非多种多元的高等智慧生物并存于地球上，这显示了在“相同条件”下，“高等智慧生命”并非如此的轻易出现和存在。同地球殊异假说一般，这或许为费米悖论提供了一个答案。

“费米悖论”自成，在天文学界就有着相当的影响，因为它是基于科学探知的事实：古老的银河系，已有约100多亿年的年龄，而银河系的空间直径却只有大约10万光年，就是说，即使外星人仅以光速的千分之一翱翔太空，他们也不过只需1亿年左右的时间就可以横穿银河系——这个时间远远短于银河系的年龄。而且仅从数学概率上分析，在浩瀚的宇宙里，应该有着众多的类似地球的适合于生命存在的星体。并且这其中，有些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。

“费米悖论”生成几十年来，人类对太空的探索已有长足的进展。宇宙飞船已经参观或探测了太阳系中绝大部分的行星及其主要卫星，天文学家还追踪了成千上万颗星球发出的微波信号。但是，这些搜寻行动一无所获，人类并没有发现能够证明外星人存在的生命信号。“费米悖论”的实质就是否定外星文明的存在：既然我们至今还未发现外星人的蛛丝马迹，为什么还要相信它呢？

“费米悖论”在天文学界广有市场，许多著名的科学家对此持赞成的态度。

中国作家刘慈欣的科幻小说《三体Ⅱ黑暗森林》以“黑暗森林”法则（宇宙社会学）对费米悖论进行了一种可能的解释。其大意是指：宇宙中诞生的文明，由于相互之间距离极其遥远，使得文明之间的沟通非常困难；各星球上诞生的文明，其思维方式、价值观、甚至基本逻辑思维方式和基本生命构成都有着巨大的差距。正由于各文明之间距离上的遥远性、互相所构成的猜疑链、以及各自在技术水平上发展的不均衡性，一旦被外星文明获知自己的存在，就很可能给自身的生存带来威胁。其结果必然导致：具有一定成熟度和技术水平的文明，都意识到宇宙的丛林法则，各文明不主动暴露自身的存在。“宇宙形如黑暗森林，各个文明形如黑暗森林中孤行的猎人”。依此解释了费米悖论“外星人在哪呢？”的问题。按照“黑暗森林”理论，成熟的文明都拥有“清理其他文明”和“隐藏自己”的本能。所以他们不会贸然出现，更不会暴露自己的位置。

解决费米悖论最显而易见的方法就是找到地外文明存在的证据。自1960年来有各种各样的尝试，很多项目仍在进行之中。因为人类没有星际旅行的能力，这种探索只能是远距离进行的，而且要求对细小的线索做仔细的分析。

这种限制导致我们只能去探索那些对环境造成显著影响的文明，或者是该文明产生了能被远距离探测的信号，比如射电辐射。对于没达到相应技术水平的文明，在不远的未来都不太可能被地球探测得到。

寻找地外文明要注意避免过于以人类为中心去看待线索。我们总是习惯地以为，探测到的现象会相似于人类活动能够产生的现象，或者会和人类获得先进科技之后能产生的现象一样。然而，智慧外星生物的行为可能不符合我们的预测，或者以对人类来说完全新颖的方式表现出来

外星人是不存在的——迄今为止，人类并未发现任何有关外星人存在的蛛丝马迹。费米悖论无论是对于天文学界，还是对于科幻圈来说，都是一个开放式问题。每个人都可以提出自己的答案，在真正接触到外星人之前，没有人知道这个问题的正确答案。不过从数学概率上分析，在浩瀚的宇宙里，应该有着众多的类似地球的适合于生命存在的星球。

美国天文学家雷克于1960年提出了一条用来推测“银河系内可能与我们接触的文明数量”的方程，这就是著名的“德雷克方程”——N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL(其中N代表银河系内可能与我们通讯的文明数量，Ng银河系内恒星数目，Fp恒星有行星的比例，Ne每个行星系中类地行星数目，Fl有生命进化可居住行星比例，Fi演化出高智生命的概率，Fc高智生命能够进行通讯的概率，FL科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例)。

美国天文学家、科普作家卡尔萨根估计，依据德雷克方程，存在地外智慧生命的星球数量应该为100万颗；美国科幻作家阿西莫夫则认为，这样的星球应有67万颗；而法兰克德雷克本人较为保守的估计为10万颗。

英国天体生物学家沃森曾参照地球智慧生命的演化过程，建立过一个数学模型，分析结果显示，在其他行星上找到智慧生命的可能性非常低。他认为，任何一颗行星都不会为生命的演化提供无限长的时间；像地球这样的行星，其适合生命生存的时期受太阳亮度的影响，超过一定的时间后，适合生命生存的时期将随之结束。其结论是：如果假定生命演化的时间为40亿年，那么，在一颗类地行星上出现智慧生命的可能性不超过0.01%。

虽然我们还没有掌握外星人存在的直接证据，但现代天文学确证：地球人的出现是宇宙演变的结果；由于自然法则在宇宙中具有普遍性，导致地球人诞生的因素也会出现在苍茫宇宙的某处。因此不少科学家坚信：宇宙中存在外星人。