[비즈한국] 宇宙极其浩瀚，恒星不计其数。不仅如此，宇宙的历史长达138亿年。从太阳系和地球诞生，到如今人类文明的出现，最长也仅花费了50亿年。宇宙的年龄是这个时间的两倍多。如果拥有如此多的恒星和行星，且宇宙的时间也足够漫长，那么宇宙中理应存在像我们一样发达的外星文明，不是吗？但我们至今还没能捕捉到哪怕一个信号。他们究竟藏在哪里？这个问题便是众所周知的“费米悖论”。
然而，如果从不同的视角审视费米悖论，我们可能会找到更惊人的答案。如果我们不是问“为什么看不到外星文明”，而是问“看不到外星文明这一事实向我们传达了什么”，那么眼前的现实或许指向一个相当令人毛骨悚然的结论。最近，针对费米悖论提出了一个惊人的解答：或许宇宙中存在过的所有外星文明，都未能撑过5000年就消失了。
德雷克方程最直观地展示了外星文明的可能性。最初由卡尔·萨根推广的德雷克方程，由于需要逐一考虑各种变量，看起来相当漫长且复杂，但归根结底可以用简单的公式来表达。
如果我们用NEH表示银河系中具有与地球相似条件、可供生命居住的行星数量，那么该数值可以通过将银河系中所有恒星的数量N*，乘以恒星拥有宜居行星的概率，再乘以这些行星中具备与地球相似条件的概率来计算。
但这还不够。我们必须考虑最重要且最奥妙的变量，那就是时间。到目前为止计算的仅仅是行星的环境。实际上，我们需要衡量在其之上复杂的技术文明能够多频繁、多轻易地诞生，以及这样诞生的文明能够存续多久而不灭绝。假设在条件优越且与地球相似的行星上，诞生工业化智力文明的概率为f。那么，从一颗恒星诞生到灭亡的整个生命周期内，该处诞生智力文明的概率可以表示为NEH乘以f，再除以恒星寿命Ls，即NEH*f/Ls。在此基础上，乘以文明诞生后持续生存的时间L，就能估算出银河系中平均存在的智力文明数量N。
地球的人类文明进入成熟的技术社会大约已经过去了200年。未来人类文明是能再存续1000年，还是1万年，目前尚不可知，但简单地将人类被允许的寿命用10的幂次方来表示，可以说我们将生活10^n年。在此基础上，考虑到银河系中推测的所有恒星数量，以及过去20年通过系外行星探测推测出的宜居带内类地系外行星的频率，可以将N值表示为n的函数。换句话说，这意味着我们可以在银河系中找到的外星文明数量，可以表示为包括人类在内的智力文明平均寿命（10的多少次方）的函数。我们可以比较N值随n的变化情况。
现在代入现实。我们还没有发现任何外星文明。换句话说，N值未能超过1。将这一现实代入后的结果相当令人不寒而栗。为了使N不超过1，令人不安的是，技术文明的平均寿命L不能超过5000年。当n为3.7时，N超过1。10的3.7次方大约是5000年。也就是说，正因为银河系内可能存在的几乎所有技术文明在撑不到5000年时就消失了，所以我们至今才捕捉不到任何文明的信号。
银河系内虽然存在至少一个以上的不同技术文明，但多个文明却无法同时存在。一个文明诞生，另一个便消失，如此反复。最终，两个不同的文明没有机会在同时期存在并识别对方。在一个充满着撑不过5000年就消失的文明的银河系里，可能正在上演这种令人遗憾的时间差游戏。
5000年这一数值相当令人恐惧。它与人类有文字记载的历史全长差不多。这让人感到一种担忧，仿佛我们被给予的寿命已所剩无几，可能是一个临终文明。但眼下不必过于担心。本次论文在计算寿命的期间内，不包含原始农耕社会或古代文明。因为这是指具备了可以向宇宙收发信号的现代技术文明之后的寿命。本次论文认为，我们人类进入这种宇宙文明的门槛才仅仅200年左右。从工业革命以后，人类在宇宙的时间尺度上，仅仅是刚点燃了火苗的存在。但如果未来4800年时间流逝，那火苗可能会变成把家都烧毁的存在。
此次分析更进了一步。或许智力文明之间最频繁的交流方式是通过光和电磁波。银河系的直径是10万光年。电波穿越银河系直径所需的时间也是10万年。如果某个技术文明在过去10万年间，在银河系的某处哪怕一次发出了足够被探测到的强信号，原则上该信号完全可以传达给我们。也就是说，如果银河系中存在过足够长的时间、没有灭亡并发送稳定强电波的文明，那么我们现在面对的宇宙沉寂就难以解释。考虑到基于电磁波的宇宙通信可能性，宇宙的沉寂显得愈发可怕。
在发射电波之前，也可以考虑直接乘坐宇宙飞船访问我们的物理探测。假设外星文明派遣了宇宙飞船。如果一艘飞船随机从自己的恒星向其他恒星移动并探测银河系，这个过程类似于气体分子扩散的过程。能够扩散的最大距离与飞船移动次数的平方根成正比。为了简化计算，假设银河系内恒星与恒星之间的平均距离为1光年，银河系的大小为10万光年。那么如果一艘宇宙飞船移动10^10次，飞船可以探测到银河系内恒星总数的10%。问题是速度。即便该飞船以接近光速10%的速度移动，仅凭这种水平的探测，要把银河系全部翻遍也需要1000亿年。这是与宇宙年龄相比也无比漫长的岁月。
当然，发展到足以进行星际旅行的外星文明不可能只派出一艘宇宙飞船。如果同时派遣无数探测器，探测时间会大幅缩短。如果存在极度派遣大量宇宙飞船、相当具有侵略性的文明，搜遍整个银河系所需的时间可以缩短到100万年左右。因此，物理上亲自探测银河系所需的时间规模在100万年到1000亿年之间。虽然范围相当广，但教训很明确：要想真正一一巡查并探测银河系，仅仅能撑几千年的文明是不够的。只有能比那生存得更久的智力文明，才有机会亲自游历银河系。区区5000年对于征服银河系来说太短了。
让我们做一个稍微极端但简单的假设。假设银河系是一个半径为D的巨大圆盘形星系。如果其中同时存在的技术文明数量为N，那么技术文明的密度就是N除以银河圆盘的面积。基于此，相邻两个技术文明之间的平均距离就是银河半径除以文明数量N的平方根。让我们怀揣一点希望，假设银河系中同时共存至少两个技术文明，即N为2。如果双方都能将宇宙飞船加速到光速的10%，那么两个文明识别对方存在所需的时间大约为20万年左右。也就是说，两个文明要亲自拜访并识别彼此，技术文明的寿命至少需要达到几十万年。如果在此之前一方先消失，那么两个文明就无法相见。
这一有趣的分析让我们从不同的视角看待费米悖论。“有外星人吗？没有吗？”单凭这些不足以说明发现其他外星文明的可能性。重要的不是他们是否存在，而是他们是否能够存活得足够长久，以至于能与我们处于同一时代共存，这才是最重要的问题。
我们的银河系或许曾经拥有一个文明鼎盛的时期。可能度过了充满海洋、诞生单细胞生物、充满智力生物组成的城市星球的时光。甚至他们可能将各种电波流向故乡之外，勇敢地踏上了乘坐宇宙飞船的航海旅程。但如果那些灿烂的文明在区区不到5000年的时间里就崩塌了，那么就不会有任何相遇。在银河的尺度上，这仅仅是刹那。夜空各处虽然住着萤火虫，但如果它们每只都只闪烁一次，在对方察觉到彼此的光芒之前就全部熄灭了，结果就是这样。
如果宇宙文明无法跨越5000年这道墙的骇人推测是事实，那么原因究竟是什么？为什么技术文明不能持续更久？可能是小行星撞击、巨大的火山爆发，或者不幸地被附近爆发的伽马射线淹没。但除了这种自然灾害等外部因素外，更大的危险可能是文明自身制造的危险。可以想象核战争、大流行病、无法控制的人工智能和生命工程、资源的滥用等。在地球历史上，也已经有罗马、玛雅等多种文明因自身原因而崩溃的案例。当然，那种崩溃只是一个城邦国家的崩溃，并未走向全人类的灭绝。但如今的世界与过去不同。经济、能源、粮食、信息，一切都像一个巨大的城邦国家一样纠缠在一起。现在，一个文明的失败不再仅仅是该地区的问题。
当然，本次分析植根于一个非常重要的乐观前提：即在具有与地球相似条件的行星上，几乎必然会诞生生命和智力文明。相反，如果这种概率本身就相当低，即即使是条件优越的行星也几乎无法诞生生命，或者即使诞生了生命，诞生智力的概率也极低，甚至即使有智力也难以迈向技术文明的话，那么每个文明被允许的寿命就会变长。如果f不是1而是0.01，技术文明的寿命就会延长到10^5.7年，即大约50万年。当然，对于期待人类永恒繁荣的人来说，这依然是一个相当令人毛骨悚然的时间。
我们可以抱有最后一丝微薄的期待。也许外星文明幸运地跨越了5000年、50万年的围墙而长久存活，但他们可能与我们不同，使用的是不依赖电波的通信方式。又或者他们只向非常窄的方向发射信号，而我们生活在阴影区域。他们可能正在使用我们完全无法看到的频率。也许已经意识到暴露自己的位置相当危险的宇宙文明，现在已经进化为不再故意在宇宙中留下自己痕迹的方式。如果像这样，如果宇宙文明故意不选择通信，或者正在进行我们无法触及的通信方式，就没有必要被5000年这一过于短暂的限制时间所束缚。
总之，人类尚未到达5000年的围墙。作为技术文明，我们才仅仅过去了200年。但在那短暂的时期里，我们已经拥有了改变行星气候的力量，核武器也足以瞬间摧毁一座城市。我们正在迈向编辑基因、通过人工智能改变知识与权力结构的时代。从宇宙的角度来看，这是相当快速的变化。200年内，一个物种就在自己的行星上拥有了地质学级别的力量。问题是我们是否成熟到足以明智地驾驭自身拥有的强大力量。
让德雷克方程成名的天文学家卡尔·萨根对此持悲观态度。他称人类是一个像在玩危险玩具、可能会伤到自己却毫无畏惧的“技术青春期”文明。而且看到今天我们所面临的种种混乱和现实，这次分析对人类文明被允许的时间预测为至少5000年，即使是最绝望的计算，也让人感到像是一种乐观的期待。
某天当我们消失之后，迟到的后辈文明可能会向我们的银河系侧耳倾听。他们也会像现在的我们一样，看着与期待不同、过于安静的天空这样反问：“大家都去哪儿了？”在那之前如果我们还存在，并且如果我们存活得足够久，在恒星与恒星之间留下了我们的痕迹，那么那个问题的答案一定会变得不同。希望沉寂不是宇宙的法则，而仅仅是尚未被打破的一段历史。或许费米悖论的答案并不取决于外星文明。答案在我们身上。揭开银河系安静原因的最确凿的方法，就是我们不要静静地消失。
参考
https://academic.oup.com/mnras/article/548/3/stag405/8499605?login=false
作者池雄培（音译）是谁？热爱猫和宇宙。童年时期看了《银河铁道999》后，产生了向人们传达宇宙之美的梦想。目前作为世宗大学自由专业学部助教，同时从事讲演与写作等多种科学传播活动。著有《关于天文学者的无用之处》、《我们都是作为天文学者出生的》、《看到宇宙时浮现的奇怪问题》等书籍，并翻译了《我是如何杀掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等。