在破案之前,需要介绍一下案情,我们这里通过一种逻辑分析的方式来分析一下,费米悖论为何会成其为一个悖论?
费米悖论之所以成其为一个悖论,是因为有两个我们都认为为真,但是却互相矛盾的命题存在。
命题一:我们应当发现外星人。
命题二:我们没有发现外星人。
命题二是一个事实,而命题一是一个高确信度的推论,这个推论是由两个我们普遍相信为真的前提推导出来的。
由前提1,平庸原理,我们能够近乎必然地推导出,外星文明存在。由前提2,文明必然向外扩张,我们能够近乎必然地推导出,我们能发现外星文明。
什么是平庸原理(MediocrityPrinciple)?亦即哥白尼原则,这就是说,人类并不是宇宙的中心,我们并不是天选之子,我们并不是被钦定的,我们也是按照基本法演化出来的,我们和万物一样都是要遵从这个宇宙普适的数学和物理学的,我们在本质上并不比万物更高级。所以,按照这个宇宙的基本法,既然这个宇宙能演化出我们人类文明,它在理论上就可以演化出其他外星文明。
当然,这个宇宙能演化出智能文明是很小概率的,比如,它要求有稳定燃烧的恒星,又要求地球处在宜居带,又要求有水有大气……但是,再小概率的事情,只要样本量足够大,大到一定程度,就会是一个近乎必然发生的事情。这就好比说,中彩票是一个小概率事件,但是如果你从宇宙诞生起这138亿年的时间里每天坚持买彩票,那么你中头奖就近乎是一个必然会发生的事件。
大家要知道,我们这个宇宙是多么地大,它的样本量简直就是天文数字(这个“天文数字”就是字面意思)。下面我们就从整个宇宙138亿光年的空间尺度,和138亿年的时间尺度看看,我们地球这个看似不平庸的星球,放在这种超级大样本下里面看,是多么的平庸!
首先看空间尺度,我们就不用放眼整个可见宇宙了,只说我们银河系。银河系里面目前公认大约有2000亿到5000亿颗恒星,我们就保守地取1000亿颗,在这1000亿颗恒星中,科学家推算有5%到20%颗和太阳有类似的质量、温度和光度的恒星,我们也保守地取,只取1%,那么1000亿×1%=10亿,也就是说,银河系中至少有10亿颗和太阳有类似质量、温度和光度的恒星。在这10亿颗恒星中,科学家推算有20%到50%颗类似于地球这样距离适当、气温适宜并且有液态水的行星,我们还是保守地取,只取1%,那么10亿×1%=1000万,也就是说,银河系中至少有1000万颗类似于地球这样适宜生命生存的行星。
再来看时间尺度,我们知道,因化出智能生命需要漫长的演化时间,比如我们地球就是花了8亿年才诞生出生命,然而又经历了38亿年才演化出智能生命,那么我们也给外星球足够多的演化时间,在刚刚算出来的那1000万颗类地行星里,我们挑出那些寿命比地球还长的行星。我们知道,地球在银河系中算是一个比较年轻的星球,只有46亿年的年龄,而整个银河系已经诞生了约130亿年了,银河系中多半的行星都比地球年龄要大,我们依然保守地取,只取1%,那么1000万×1%=10万,也就是说,在银河系中至少有10万个不同的外星智能文明,而且这10万个外星文明比地球多发展了数万年到数亿年不等。我们知道,人类也就是200前进行的科学革命,200年时间就科技大爆炸了,而人家外星文明比我们多发展了好几百万年,因此诸如无线电、能够穿越星系的宇宙飞船之类的科技肯定是不在话下了。
这就是前提1,由此我们能推导出,外星文明近乎必然地存在,这一点大部分科学家都是深信不疑的,宇宙这么大,怎么可能只有我们人类这么一个智能文明。那么关键问题就在于,我们能不能发现这些外星文明,这就要说到前提2了。前提2告诉我们,我们必然会发现它们,因为科学家们普遍相信,随着一个智能文明的发展,它必然会向外扩张,从而进行星际殖民。
这并不是硬拿外星人和我们人类做类比,说外星人非得像我们智人那样,随着文明的发展,从非洲扩张到整个亚欧大陆,然后从欧洲扩张到美洲,如今马斯克等人现在又要去殖民火星……外星人完全可以采取和人类不同的生存方式,但是无论是什么样的生存方式,你的底层逻辑必须是受到全宇宙都普适的热力学定律的限制,也就是说,外星文明的生存和发展是需要利用能源的,而任何星球乃至星系的能源都是有限的,等外星文明发展到一定阶段,它