[비즈한국] 宇宙極其浩瀚，恆星不計其數。不僅如此，宇宙的歷史長達138億年。從太陽系和地球誕生，到如今人類文明的出現，最長也僅花費了50億年。宇宙的年齡是這個時間的兩倍多。如果擁有如此多的恆星和行星，且宇宙的時間也足夠漫長，那麼宇宙中理應存在像我們一樣發達的外星文明，不是嗎？但我們至今還沒能捕捉到哪怕一個訊號。他們究竟藏在哪裡？這個問題便是眾所周知的“費米悖論”。
然而，如果從不同的視角審視費米悖論，我們可能會找到更驚人的答案。如果我們不是問“為什麼看不到外星文明”，而是問“看不到外星文明這一事實向我們傳達了什麼”，那麼眼前的現實或許指向一個相當令人毛骨悚然的結論。最近，針對費米悖論提出了一個驚人的解答：或許宇宙中存在過的所有外星文明，都未能撐過5000年就消失了。
德雷克方程最直觀地展示了外星文明的可能性。最初由卡爾·薩根推廣的德雷克方程，由於需要逐一考慮各種變數，看起來相當漫長且複雜，但歸根結底可以用簡單的公式來表達。
如果我們用NEH表示銀河系中具有與地球相似條件、可供生命居住的行星數量，那麼該數值可以透過將銀河系中所有恆星的數量N*，乘以恆星擁有宜居行星的機率，再乘以這些行星中具備與地球相似條件的機率來計算。
但這還不夠。我們必須考慮最重要且最奧妙的變數，那就是時間。到目前為止計算的僅僅是行星的環境。實際上，我們需要衡量在其之上覆雜的技術文明能夠多頻繁、多輕易地誕生，以及這樣誕生的文明能夠存續多久而不滅絕。假設在條件優越且與地球相似的行星上，誕生工業化智力文明的機率為f。那麼，從一顆恆星誕生到滅亡的整個生命週期內，該處誕生智力文明的機率可以表示為NEH乘以f，再除以恆星壽命Ls，即NEH*f/Ls。在此基礎上，乘以文明誕生後持續生存的時間L，就能估算出銀河系中平均存在的智力文明數量N。
地球的人類文明進入成熟的技術社會大約已經過去了200年。未來人類文明是能再存續1000年，還是1萬年，目前尚不可知，但簡單地將人類被允許的壽命用10的冪次方來表示，可以說我們將生活10^n年。在此基礎上，考慮到銀河系中推測的所有恆星數量，以及過去20年透過系外行星探測推測出的宜居帶內類地系外行星的頻率，可以將N值表示為n的函式。換句話說，這意味著我們可以在銀河系中找到的外星文明數量，可以表示為包括人類在內的智力文明平均壽命（10的多少次方）的函式。我們可以比較N值隨n的變化情況。
現在代入現實。我們還沒有發現任何外星文明。換句話說，N值未能超過1。將這一現實代入後的結果相當令人不寒而慄。為了使N不超過1，令人不安的是，技術文明的平均壽命L不能超過5000年。當n為3.7時，N超過1。10的3.7次方大約是5000年。也就是說，正因為銀河系內可能存在的幾乎所有技術文明在撐不到5000年時就消失了，所以我們至今才捕捉不到任何文明的訊號。
銀河系內雖然存在至少一個以上的不同技術文明，但多個文明卻無法同時存在。一個文明誕生，另一個便消失，如此反覆。最終，兩個不同的文明沒有機會在同時期存在並識別對方。在一個充滿著撐不過5000年就消失的文明的銀河系裡，可能正在上演這種令人遺憾的時間差遊戲。
5000年這一數值相當令人恐懼。它與人類有文字記載的歷史全長差不多。這讓人感到一種擔憂，彷彿我們被給予的壽命已所剩無幾，可能是一個臨終文明。但眼下不必過於擔心。本次論文在計算壽命的期間內，不包含原始農耕社會或古代文明。因為這是指具備了可以向宇宙收發訊號的現代技術文明之後的壽命。本次論文認為，我們人類進入這種宇宙文明的門檻才僅僅200年左右。從工業革命以後，人類在宇宙的時間尺度上，僅僅是剛點燃了火苗的存在。但如果未來4800年時間流逝，那火苗可能會變成把家都燒燬的存在。
此次分析更進了一步。或許智力文明之間最頻繁的交流方式是透過光和電磁波。銀河系的直徑是10萬光年。電波穿越銀河系直徑所需的時間也是10萬年。如果某個技術文明在過去10萬年間，在銀河系的某處哪怕一次發出了足夠被探測到的強訊號，原則上該訊號完全可以傳達給我們。也就是說，如果銀河系中存在過足夠長的時間、沒有滅亡併傳送穩定強電波的文明，那麼我們現在面對的宇宙沉寂就難以解釋。考慮到基於電磁波的宇宙通訊可能性，宇宙的沉寂顯得愈發可怕。
在發射電波之前，也可以考慮直接乘坐宇宙飛船訪問我們的物理探測。假設外星文明派遣了宇宙飛船。如果一艘飛船隨機從自己的恆星向其他恆星移動並探測銀河系，這個過程類似於氣體分子擴散的過程。能夠擴散的最大距離與飛船移動次數的平方根成正比。為了簡化計算，假設銀河系內恆星與恆星之間的平均距離為1光年，銀河系的大小為10萬光年。那麼如果一艘宇宙飛船移動10^10次，飛船可以探測到銀河系內恆星總數的10%。問題是速度。即便該飛船以接近光速10%的速度移動，僅憑這種水平的探測，要把銀河系全部翻遍也需要1000億年。這是與宇宙年齡相比也無比漫長的歲月。
當然，發展到足以進行星際旅行的外星文明不可能只派出一艘宇宙飛船。如果同時派遣無數探測器，探測時間會大幅縮短。如果存在極度派遣大量宇宙飛船、相當具有侵略性的文明，搜遍整個銀河系所需的時間可以縮短到100萬年左右。因此，物理上親自探測銀河系所需的時間規模在100萬年到1000億年之間。雖然範圍相當廣，但教訓很明確：要想真正一一巡查並探測銀河系，僅僅能撐幾千年的文明是不夠的。只有能比那生存得更久的智力文明，才有機會親自遊歷銀河系。區區5000年對於征服銀河系來說太短了。
讓我們做一個稍微極端但簡單的假設。假設銀河系是一個半徑為D的巨大圓盤形星系。如果其中同時存在的技術文明數量為N，那麼技術文明的密度就是N除以銀河圓盤的面積。基於此，相鄰兩個技術文明之間的平均距離就是銀河半徑除以文明數量N的平方根。讓我們懷揣一點希望，假設銀河系中同時共存至少兩個技術文明，即N為2。如果雙方都能將宇宙飛船加速到光速的10%，那麼兩個文明識別對方存在所需的時間大約為20萬年左右。也就是說，兩個文明要親自拜訪並識別彼此，技術文明的壽命至少需要達到幾十萬年。如果在此之前一方先消失，那麼兩個文明就無法相見。
這一有趣的分析讓我們從不同的視角看待費米悖論。“有外星人嗎？沒有嗎？”單憑這些不足以說明發現其他外星文明的可能性。重要的不是他們是否存在，而是他們是否能夠存活得足夠長久，以至於能與我們處於同一時代共存，這才是最重要的問題。
我們的銀河系或許曾經擁有一個文明鼎盛的時期。可能度過了充滿海洋、誕生單細胞生物、充滿智力生物組成的城市星球的時光。甚至他們可能將各種電波流向故鄉之外，勇敢地踏上了乘坐宇宙飛船的航海旅程。但如果那些燦爛的文明在區區不到5000年的時間裡就崩塌了，那麼就不會有任何相遇。在銀河的尺度上，這僅僅是剎那。夜空各處雖然住著螢火蟲，但如果它們每隻都只閃爍一次，在對方察覺到彼此的光芒之前就全部熄滅了，結果就是這樣。
如果宇宙文明無法跨越5000年這道牆的駭人推測是事實，那麼原因究竟是什麼？為什麼技術文明不能持續更久？可能是小行星撞擊、巨大的火山爆發，或者不幸地被附近爆發的伽馬射線淹沒。但除了這種自然災害等外部因素外，更大的危險可能是文明自身製造的危險。可以想象核戰爭、大流行病、無法控制的人工智慧和生命工程、資源的濫用等。在地球歷史上，也已經有羅馬、瑪雅等多種文明因自身原因而崩潰的案例。當然，那種崩潰只是一個城邦國家的崩潰，並未走向全人類的滅絕。但如今的世界與過去不同。經濟、能源、糧食、資訊，一切都像一個巨大的城邦國家一樣糾纏在一起。現在，一個文明的失敗不再僅僅是該地區的問題。
當然，本次分析植根於一個非常重要的樂觀前提：即在具有與地球相似條件的行星上，幾乎必然會誕生生命和智力文明。相反，如果這種機率本身就相當低，即即使是條件優越的行星也幾乎無法誕生生命，或者即使誕生了生命，誕生智力的機率也極低，甚至即使有智力也難以邁向技術文明的話，那麼每個文明被允許的壽命就會變長。如果f不是1而是0.01，技術文明的壽命就會延長到10^5.7年，即大約50萬年。當然，對於期待人類永恆繁榮的人來說，這依然是一個相當令人毛骨悚然的時間。
我們可以抱有最後一絲微薄的期待。也許外星文明幸運地跨越了5000年、50萬年的圍牆而長久存活，但他們可能與我們不同，使用的是不依賴電波的通訊方式。又或者他們只向非常窄的方向發射訊號，而我們生活在陰影區域。他們可能正在使用我們完全無法看到的頻率。也許已經意識到暴露自己的位置相當危險的宇宙文明，現在已經進化為不再故意在宇宙中留下自己痕跡的方式。如果像這樣，如果宇宙文明故意不選擇通訊，或者正在進行我們無法觸及的通訊方式，就沒有必要被5000年這一過於短暫的限制時間所束縛。
總之，人類尚未到達5000年的圍牆。作為技術文明，我們才僅僅過去了200年。但在那短暫的時期裡，我們已經擁有了改變行星氣候的力量，核武器也足以瞬間摧毀一座城市。我們正在邁向編輯基因、透過人工智慧改變知識與權力結構的時代。從宇宙的角度來看，這是相當快速的變化。200年內，一個物種就在自己的行星上擁有了地質學級別的力量。問題是我們是否成熟到足以明智地駕馭自身擁有的強大力量。
讓德雷克方程成名的天文學家卡爾·薩根對此持悲觀態度。他稱人類是一個像在玩危險玩具、可能會傷到自己卻毫無畏懼的“技術青春期”文明。而且看到今天我們所面臨的種種混亂和現實，這次分析對人類文明被允許的時間預測為至少5000年，即使是最絕望的計算，也讓人感到像是一種樂觀的期待。
某天當我們消失之後，遲到的後輩文明可能會向我們的銀河系側耳傾聽。他們也會像現在的我們一樣，看著與期待不同、過於安靜的天空這樣反問：“大家都去哪兒了？”在那之前如果我們還存在，並且如果我們存活得足夠久，在恆星與恆星之間留下了我們的痕跡，那麼那個問題的答案一定會變得不同。希望沉寂不是宇宙的法則，而僅僅是尚未被打破的一段歷史。或許費米悖論的答案並不取決於外星文明。答案在我們身上。揭開銀河系安靜原因的最確鑿的方法，就是我們不要靜靜地消失。
參考
https://academic.oup.com/mnras/article/548/3/stag405/8499605?login=false
作者池雄培（音譯）是誰？熱愛貓和宇宙。童年時期看了《銀河鐵道999》後，產生了向人們傳達宇宙之美的夢想。目前作為世宗大學自由專業學部助教，同時從事講演與寫作等多種科學傳播活動。著有《關於天文學者的無用之處》、《我們都是作為天文學者出生的》、《看到宇宙時浮現的奇怪問題》等書籍，並翻譯了《我是如何殺掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等。