费米悖论警示!这本书,用概率思维为你揭秘

2022-06-29 10:08:43 阅读 230 次

费米悖论警示!这本书,用概率思维为你揭秘-湛庐

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上个月,美国国防部就“不明飞行物”举行了公开听证会。会议集中展示了自2004年以来,美国海军飞行员目击到的144次所谓“不明航空现象”。

在被问到飞行物究竟是什么时,美国海军情报部门副主任Scott Bray表示“无法解释”。但他强调,这些事件正在“频繁而持续”地发生着

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就在这个月,日本科学家在小行星探测器“隼鸟2号”采集的样本中检测到了20多种氨基酸。根据天体生物学教授小林宪正的观点,在地球以外的天体上发现多种氨基酸“史无前例”,甚至可能暗示地球以外存在着生命

宇宙中到底存在多少智慧物种?大家都在哪儿呢

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大家都在哪儿呢?”

一个灿烂的夏日,在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯,物理学家恩里科·费米提出了这个问题,把大家逗乐了。在这个问题里,大家指的是外星人。

为什么其他行星的智慧生物不乘坐飞船来访问地球呢

那正是1950年的一天,当时费米在洛斯阿拉莫斯国家实验室的富勒小屋吃午餐,他半开玩笑半正式地提出了这个问题。

一方面,他是在玩笑式地评论《纽约客》上一则有关“飞碟”新闻的漫画;另一方面,这其实也是他认真完成数学计算之后心中的疑惑

我们的银河系中有数十亿颗行星,其中肯定有一些与地球类似。其中的某些行星应该在地球产生文明之前就拥有了智慧生命,并且科技水平远远超出人类现有的科技。

费米还怀疑,更先进的文明应该已经找到了超越光速的办法。“未来10年内,我们可能找到证据证明有比光传播速度更快的物体存在吗?”费米问道。

这个问题被抛给了物理学家爱德华·泰勒,他的答案是:这个概率仅有百万分之一。费米说:“这个估算太低了。我认为概率更接近于10%。”

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恩里科·费米(左)与爱德华·泰勒(右)

媒体称费米为“原子弹的设计师”,称泰勒为“氢弹之父”。费米于1942年在芝加哥大学的一个壁球场上创造了世界上第一台可控的核反应堆。该地点现在变成了一个网球场,而费米曾是一位狂热而好斗的网球选手。

费米倾向于相信外星人已经发现了超光速旅行。来自无数个不同星球的外星人应该早已把整个星系探索透彻了,其中当然也包括地球。因此,他在愉快的午休时间提出了这个不着边际的问题。

一位亲历者回忆道:

“在谈话的间隙,费米提出了一个让人非常意外的问题,‘大家(外星人)都在哪儿呢?’……结果大家都哈哈大笑,而他们之所以大笑,是因为一个奇怪的事实——尽管费米是在地球上问出这个问题,他桌子周围的每个人似乎都立刻明白了他是在谈论外星生命。”

费米问题的“大家都在哪儿呢”是一种修辞的说法。它也常常被描述为一个悖论,因为这个问题最显而易见的答案“智慧生物比我们想象得稀有得多”是许多人难以接受的

在洛斯阿拉莫斯国家实验室里,这群核裂变与聚变的元老给出了一个解释。智慧生命和高科技社会可能确实很少,因为它们往往不会持续很长时间。智慧生命在有能力探索银河系之前,就在全球战争中自我毁灭了

费米曾经说过:“我们所有人都怀着强烈的希望,那就是人类能很快成熟并且好好运用那些从自然界中获得的力量。”

私底下,费米认为原子武器会引发战争。他在曼哈顿计划的同事,数学家约翰·冯·诺伊曼对此一言不发,因为他认定:

绝对会发生核战争②****每个人绝对都会因此丧命

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生物学家和剧作家的共识是,我们并不孤单,这已经是人们的老生常谈了。

哥白尼的支持者、多明我会修士布鲁诺断言,恒星就是太阳,周围环绕着拥有智慧生命的行星。教皇克雷芒八世于公元1600年将他烧死在火刑柱上。教会的神父们认为布鲁诺的教义是异端,因此不允许他留下遗言,他的舌头就那么被铁钉钉在了嘴唇上。

到了20世纪初,许多人接受了火星上有智慧生命的可能。伽利尔摩·马可尼希望通过无线电波这样的新技术与火星人取得联系。

1919年在地中海上,马可尼在他的游艇伊莱克特拉号上接收到了从那颗红色星球传来的信号。至少,他认为他听到了。

在1922年,火星有一次靠近了地球,世界各地的广播电台都静默了一段时间,以帮助马可尼和其他人接受火星上的信号。不过,没有人听到任何令人信服的消息。

1960年春天,美国无线电天文学家弗兰克·德雷克再次尝试探测来自外星人的信号。

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伽利尔摩·马可尼(上)

弗兰克·德雷克(下)

德雷克拥有更先进的技术,他对火星上的生命也没有抱有任何幻想。

他将西弗吉尼亚州一架直径近26米的格林班克射电望远镜对准了附近的两颗类似太阳的恒星:鲸鱼座恒星天仓五和波江座恒星天苑四。结果他没有发现外星人,但媒体对该尝试的报道激发了公众的想象

1961年,德雷克在格林班克召开了一次学术会议,邀请了感兴趣的科学家参会。他请参会者思考我们银河系中存在多少种智慧的物种。

德雷克说,这个数字是由7个未知数共同决定的:

  1. 每年银河系中有多少恒星出现。

  2. 这些恒星中,有多少恒星拥有行星。

  3. 典型的恒星系统中行星有多少。

  4. 这些行星中,能孕育生命的有多少。

  5. 有生命的行星中,能演化出智慧生命的有多少。

  6. 在智慧物种中,可以发射无线电信号(或者用其他方式向外界揭示其存在)的有多少。

  7. 智慧物种交流的持续时长**。**

德雷克的思想完全是哥白尼式的。除非其他情况得到证明,他默认我们的地球、太阳和智人都没有什么特殊性。

你可以将德雷克方程的因子(上述7个未知数数)分为两组。因子1至3是天文学问题,其基础是数据。而因子4至7则涉及对外星人的生物学、历史和动机的观测。尤其是因子7,它被认为是最大的变数

外星人愿意并且能够发射无线电波的持续时间会大大影响我们检测到相关信号的可能性。德雷克研究小组认为,因子4合适的行星能演化出生命的可能性基本上是100%。他们对因子5有生命存在的行星进化出智慧生命的可能性同样乐观。

实际上,据粗略的估计,前6个因子的乘积非常接近1。因此,至关重要的是最后一个因子,即文明的持续时间

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在这一点上,观点千差万别,大家的猜测从1000年到1亿年都有。这给出了一个十分宽泛的最终估计,即目前在银河系中存在1000至1亿个沟通中的文明

由7个未知数计算得出的结果很难是准确的,参加会议的科学家并不是没有意识到这一点,而且他们也意识到他们是一群对外星生命极度感兴趣的人,所以很有可能,他们对这些数量的估计,偏向于会有许多外星物种。

但是宇宙的广阔性似乎依旧占了上风:如此宽广的宇宙中,本来就应该有很多外星人。自从德雷克设想出该公式以来,很多事情都发生了变化。

目前,人们已经发现了3800多颗围绕附近恒星运行的行星。8这个发现提供了令人信服的证据来证明,几乎所有类似太阳的恒星都有行星(见因子2),并且恒星系统中几乎总是有多个行星(见因子3)。

在这些方面,格林班克那群科学家的估计是保守的。但是正如当年一样,现在德雷克估算中的大部分不确定性都来自最后一个末日因子。

外星科技文明能持续多久呢

剑桥大学的宇宙学家、天体物理学家马丁·里斯表示:“缺乏证据并不意味着没有证据。”仅仅因为我们没有发现外星人存在的证据,并不能证明他们不存在。

天文学家、科幻小说家格伦·戴维·布林称缺乏证据是“大沉默”。多年来,大家已经提出了许多解释。其实,人们不难想到一些可信的理由来解释为什么某些外星人可能不想与我们交流,或者它们为什么对探索(“殖民化”)其他宇宙空间不感兴趣,或者它们为什么早早灭绝了。

真正的挑战在于,提出一种适用于所有外星人的解释。即便只有0.1%的外星物种喜欢四处游荡,在银河系中就可能会有很多这样的外星人,因此我们依然无法回答费米问题。

可能人类就是如此孤独地生活在银河系中,甚至是宇宙中,而这和科学界目前的观点也并不冲突。“大家都去哪儿了呢?”牛津大学的学者们认为,外星人可能超越了宇宙学的视野,因此我们或许永远都无法触及他们

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我们的爱情还能存续多久?百老汇的音乐剧还能上映多久人类生活在一个虚拟的世界中吗?真的存在多重世界吗?宇宙中还有其他智慧生命存在吗?隐藏在这些问题背后的,就是概率思维。

作者庞德斯通从贝叶斯定理入手,向读者展示了如何用概率思维预测未来。只有了解那些看似疯狂的语言,我们才能更好地面对现在的生活。我们必须变得比以往更聪明、更明智、更善良、更小心、更幸运,才能赢得长远的未来。在这样的时代,每个人都必须掌握概率思维。