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[其他] 发现宜居外星球,为什么是个坏消息?

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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2014-5-24 12:37:31 |显示全部楼层
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    天文学家在天鹅座中又发现了一颗可能适宜生命生存的外星行星——开普勒 186f。不过,类似宜居外星球的发现,对我们人类文明来说,并不是一个好消息。图为开普勒 186f 的示意图。图片来源:NASA

      2014 年 4 月 17 日,科学家宣布,他们在天鹅座方向 492 光年处发现了一颗行星:开普勒 186f。这颗行星的特别之处在于,它是在太阳系外发现的第一颗个头几乎和地球一样,又位于所谓“宜居带”内的行星。换句话说,它与恒星之间的距离刚刚好,我们可以期待这颗星球的表面存在液态水——搞不好还有生命。

      这并不是科学家宣布发现的第一颗可能宜居的外星行星。不过,这条新闻中没有提到的一点是,我们所估计的人类文明在短期内灭绝的可能性,因为这一发现而略有提升。这一切都要归因于一个概念,被称为“大过滤器”(Great Filter)。

      费米-哈特悖论和大过滤器

      人类大概是害怕孤独的。世界各地的很多古代传说中都能找到有关其他可居住世界的臆想。而自从被近现代天文观测证实,自己并非造物专爱的骄子,而是偏安于广袤宇宙中平淡无奇的一隅,我们更是开始调用现代科学体系中大量可资利用之知识和技术,一方面认真地思考地外生命乃至地外文明存在的可能性,一方面寻找它们存在的蛛丝马迹——包括在地球上被认为可与外星比拟的极端环境中寻找生命。

      于是我们发现了矛盾:根据目前掌握的物理、化学、生物学、宇宙学以及社会学知识,我们认为银河系应该早就充满了四处殖民的星际文明,然而不仅地球上找不到外星人曾经造访的证据,我们在望远镜里也瞥不见丝毫外星飞船或工程稍纵即逝的身影——甚至连一个无线电信号都接收不到。

      美国物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)在 1950 年的一次非正式讨论中指出了上述矛盾,认为这似乎有些不同寻常。宇宙已经有 100 多亿岁高龄了,仅仅银河系内便有几千亿颗恒星,而孕育了我们的太阳仅仅是其中较为年轻的一颗。所以哪怕考虑了光速的不可突破性,我们也不该如此寂寞。1975 年,美国天体物理学家麦克尔·哈特(Michael H. Hart)在论文中详细探讨了对此可能的解释。之后,这一问题通常便被称为费米-哈特悖论(Fermi-Hart paradox)。

      大过滤器这一概念,则是美国乔治梅森大学的助理教授罗宾·汉森(Robin Hanson)为了试图解答费米-哈特悖论而提出的。他把从没有生命的荒芜之地到扩张性的星际文明的演进,大致划分成如下 9 个阶段:

    • 合适的行星系统(存在有机物以及可能宜居的行星);
    • 可自我复制的分子(比如 RNA);
    • 简单(原核)单细胞生命;
    • 复杂(真核)单细胞生命;
    • 有性生殖;
    • 多细胞生命;
    • 脑量较大、使用工具的动物;
    • 我们目前这个阶段;
    • 星际殖民扩张。

      汉森认为,目力所及的宇宙寂寥无人这一事实说明,上述 9 个阶段——或者可能被细分出的更多阶段——中,至少有一个阶段是难以实现的。无论是什么因素在哪个步骤阻止了第 9 个阶段的最终实现,它都被称为“大过滤器”。

      首先值得人类关心的问题是,大过滤器究竟是在什么位置起作用。如果它位于第 8 步之前,我们可以额手称庆自己已经挺了过来,美好的未来还在前面,而且既然地球能够做到,便没理由认为其他行星不会抵达我们的阶段乃至更进一步。如果它恰恰位于第 8 步和第 9 步之间,则意味着生死考验还在后头。有鉴于尚未发现其他文明抵达了第 9 步,我们或许不该对自己的命运太过乐观。

      思前想后,上下求索

      归根结底,要想尽量接近“大过滤器出现在哪里”这个问题的答案,还是需要先梳理出阻止第 9 步实现的瓶颈究竟可能有哪些。这个问题已经被争论了 50 多年。以下是大过滤器之所以存在的几个可能性,这些论点是由英国牛津大学的学者安德鲁·施耐德-比蒂(Andrew Snyder-Beattie)和罗宾·汉森共同总结的。

      “稀有地球”假说

      说不定地球在宇宙中确实是孤独的。尽管一些人认为,既然生命在地球上已经出现了,那么它一定是相对比较普遍的,但施耐德-比蒂指出,观察选择效应把对这个问题的分析复杂化了。样本只有 1 个(作为观察者的我们自己),很难确定生命出现的概率——我们完全有可能是特例。

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    小行星闯入地球大气层的艺术想象画,地球生命在演化历史上不止一次熬过了这样的灾难。图片来源:NASA

      通过考察地球生命的历史,我们不难发现,复杂生命的演化需要的完美条件太多了。不光地球需要位于太阳的宜居带内,太阳也要远离银河系中心以避开破坏性的辐射;我们的气态巨行星质量必须大到足以扫除奔向地球轨道的小行星;我们大得出奇的月亮还要稳定住地轴倾角使我们能够享受不同的季节。这还只是复杂生命需要的几个先决条件。符号语言、工具和智能的出现,同样需要这样的“完美条件”。

      先进文明很难形成

      汉森不相信这一条。如下两个步骤都是比较容易实现的:一个是普通智力的哺乳动物演化出和人类一样的能力,另一个是和人类一样的能力创造出先进的文明。普通智力的动物演化到人类仅仅花了几百万年。他说:“如果你杀死地球上所有的人类,但是留下生命——包括有较大脑容量的动物——智能无需太久就能够再次出现。”不过在这之前的一些过滤步骤,倒可能会花费更长的时间。从简单的原核细胞(没有特化细胞器的细胞)到更复杂的真核细胞的跨越,在地球上耗费了超过 10 亿年,多细胞动物以及脑的出现也都差不多历时 10 亿年。

      “狂暴战士情境”

      在这种情景中,强大的外星人隐在暗处等待消灭出现的任何可察觉智能。汉森认为这个也说不过去,因为如果有多种狂暴战士种族,就会有对立方。他说:“作为一种均势,你得让这些竞争中的狂暴战士全都试图互相消灭。”

      自然活动掩盖了地外文明

      说不定,那些地外文明星球上发生的大规模活动,看起来正好如同自然现象一般。汉森说这听起来不大可能,因为所有被我们解释为自然发生的宇宙现象,不论是脉冲星还是暗物质,如果都是由先进的人工过程造成的,那将是一种“异乎寻常的巧合”。

      自然灾害

      仅仅身为地球人显然便是有风险的。一颗小行星的撞击、附近一颗超新星射过来的一束辐射,或者一座足够大的火山,都可以终结我们所知的文明——甚至大部分的生命。“不过一点共识就是,我们已经挺过了一系列这样的灾难。”所有生命都被彻底消灭的可能性不大。汉森说:“如果一些人类幸存下来,要过 10000 年他们才会重建文明,这可不是眨眼之间的事情,那做不到。”此外,从统计角度来看,这些事件会发生,但不会发生得很频繁。施耐德比蒂表示,“未来一个世纪或者 300 年内都不大可能发生一次这种极为罕见的事件。”

      终结文明的“基本技术”

      这是最值得探讨的一个论点,同时也确实最受关注。它意味着大过滤器果然是我们必须在未来面对的挑战,而如果对它的探讨能够促使我们对技术采取更加自省和审慎的态度,便能够增加我们冲破挑战的可能性。过去 20 万年的时间里,人类挺过了超级火山、小行星撞击和天然存在的流行病。但是核武器出现之后,我们的生存记录只有区区几十年。本世纪可能出现的一些全新技术之后,情形会如何,自然更是难以断言。熬过了自然灾害的我们,未必不会在自己发明的自杀性技术上失足。

      很多有名望的科学家,比如剑桥生存风险研究中心的皇室天文学家马丁·里斯(Martin Rees)认为,生物技术的进步有造成灾难的可能。其他一些科学家,比如斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)、麦克斯·泰格马克(Max Tegmark)和斯图亚特·罗素(Stuart Russell),以及剑桥中心,对于机器超级智能诱人但缺乏充分研究的可能性,表达了严肃的关切。

      不过就很多具体的技术领域而言,能否形成全宇宙普适的大过滤器,仍是值得进一步论证的问题。比如施耐德比蒂认为,气候变化可能是灭绝的催化剂,然而所有文明都遭遇差不多的政策失败,听上去比较离谱。机器智能或者分布式生物技术的崛起,确实可能导致人类文明的终结,却未必会阻止星际文明的形成——若是机器人取代了我们,想来它们也会向宇宙进发,留下它们自己的文明足迹。

    c.jpg


    就算机器智能的崛起取代了人类文明,也未必会阻止星际文明的形成。图片来源:变形金刚海报

      开普勒 186f 还是一毛不拔比较好

      汉森认为,对于我们这个文明的命运,关键是要专注于我们能够控制的事情。这意味着,我们应当把理论上可能杀死我们的事情列一个表,然后想方设法去解决它们。

      除此之外,我们还可以通过天文观测,从整个银河系的宏观角度去估算,大过滤器到底更有可能在我们的身前还是背后。

      费米-哈特悖论刚刚被提出之时,人们曾认为行星本身就很稀少。然而从那之后,天文学工具已经发现了数以千计的外星行星,而且这似乎还只是冰山一角。

      不过,每发现一颗位于宜居带内的类地行星,比如开普勒 186f,地球是能够维系生命的唯一行星的可能便要减小一分。大过滤器便更有可能潜伏在宜居行星和繁盛文明之间的路途之上。

      若是开普勒 186f 上生存着智慧生命,对人类来说将是一个委实糟糕的消息,因为那会把大过滤器的位置进一步推后到文明发展过程中的技术阶段。这将暗示,我们和我们的外星同伴都面临着灾难。

      具体就开普勒 186f 而言,我们仍有很多理由认为智慧生命可能并没有出现。大气层可能没有浓厚到足以阻止冰冻,或者这颗行星已经被潮汐锁定,造成了一个相对静止的环境。发现这样的恶劣条件的确应该庆贺一番。

      正如哲学家尼克·俾斯特罗姆(Nick Bostrom)所言——

      夜空的寂静最是宝贵……在对地外生命的探索中,没有消息就是好消息。那预示着人类的美好未来。

      (编辑:Steed


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    发表于 2014-5-24 13:43:45 |显示全部楼层
    大过滤器~~~~~~~~~~~~~~~
    第五年了,这次一定要坚持到底,不留遗憾!!!
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    我自己是沙发........
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    谢谢楼主分享!
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    发表于 2014-6-3 22:23:14 |显示全部楼层
    很酷啊。。。。
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    发表于 2014-9-9 07:11:10 |显示全部楼层

    谢谢楼主分享!
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