为什么我们还没遇到外星人？
| 科学人 | 果壳网 科技有意思
为什么我们还没遇到外星人？
外星人在哪里？为什么我们遇不到外星人？
从宇宙诞生至今，已经过去一百三十多亿年。仅银河系中就有约 2.5 × 10 11 颗恒星，整个可观测宇宙中的恒星数量则约有 7 × 10 22 颗之多。一个理所当然的想法是，人类在宇宙中并不是独特的智慧生命，整个宇宙还会有其他的高等文明。但问题是，为什么我们还没发现外星人的踪迹？
当然，人类能够探索到的地方相对整个宇宙来所微不足道。但宇宙拥有悠久的历史和数量庞大的星体，我们有理由相信，存在某个外星文明的科技水平远超人类，他们（至少是他们发出的讯息）应该早已到达地球。可是迄今为止，还没有人发现外星人存在的证据。
1950年，物理学家恩里科o费米（Enrico Fermi）在吃午饭的路上和同事讨论起了这个问题。费米问：“他们在哪里？”（Where is everybody?）“他们”，自然就是指外星人。这个著名的问题现在被称为费米悖论，它完整的表述为：宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。然而，这个假设始终得不到充分的证据支持。
针对费米悖论，已经有了许许多多的研究和解释：或许智慧生命存在的稀少程度超乎我们想象；或许其他智慧生命的行为方式和我们的思维并不相同。而来自俄罗斯和乌克兰的两位科学家 Bezsudnov 和 Snarskii，则在自己的研究中建立了一个宇宙中智慧生物扩张的模型，试图解释这个问题。
宇宙文明的扩张
在这项研究中，两位科学家建立的自动机模型描述如下：
1.整个宇宙空间用一个有限大小的二维离散网格来模拟，每个格子都可能存在一个或多个文明，或者不存在文明；
2.模拟的宇宙中时间是离散的，最小时间单位为1；
3.每个格子在每一个时间都有 n （0
4.在一个文明产生后的 T 0 个时间内，文明将向外扩张，扩张的规律是：以最初产生文明的格子为中心，每个时间单位将四条边向上下左右各扩张一格，变成一个新的正方形；之后该文明将以同样的速度向内收缩，直到最终消失；
5.如果两个文明接触了（扩张时在某个格子中发生了重叠，只计算第一次接触），那么它们进行扩张的时间各自增加 T b 个时间单位；
6.当两个文明接触后，他们之间的交流不会中断；如文明A和B在某个时间接触了，若之后 B 又和 C 接触了，那么这时即使A和C并没有直接接触，文明 A 也会获得 T b 的扩张时间加成。
让我们来解释一下。研究者假设，每个文明都有特定的寿命，并都会会经历 发展——巅峰——衰退——灭亡或崩溃 的过程。当技术的发展遭遇限制时，文明开始衰退，由于没有新技术和资源，这个文明也就逐渐与外界终止了接触。在上面这个模型中，科学家就还提出了一种新的法则：当不同文明在空间和时间上相遇时，会相互交流，彼此促进发展，进而延长了各自文明的寿命。
而上面模型中的 T 0 ，就是孤立文明的寿命。当它和新文明交流时，相互促进使得其寿命延长的时间被设为 T b （为方便起见，这里假设所有文明的情况都是一样的）。
举个例子，如图所示，在某个时间 t1，宇宙中存在若干个文明，其中 2 号文明和 5 号文明正在收缩，其他文明都在扩张。到 t2 = t1 + 1 时， 3 号和 4 号文明在扩张的过程中接触了，此时 3 号和 4 号文明的扩张时间将各自增加 T b 。而到了 t3 = t2 + 1 时， 1 号文明和 3 号文明也接触了， 1 号、 3 号和 4 号文明各自获得 T b 的扩张时间加成。也就是说，最终 1 号文明获得了 T b 的总时间加成，而 3 号和 4 号文明则各自获得了 2T b 的时间加成。
可以看出，这个模型中只有三个参数： T 0 、 T b 和 n。研究者据此建立了这样一个自动机。在他们的模拟中，宇宙的大小为 104×104， T 0 的取值范围是4至20， n的取值范围则是 3 × 10 -8 至 3 × 10 -5 。通过调整 T b 的取值并进行 320000 个时间单位的模拟后，科学家们发现了一些有趣的现象。
当宇宙是“黑暗森林”时会发生什么
科幻作家刘慈欣的《三体》中，曾提出“黑暗森林”理论。这个理论指出，由于猜疑链与技术爆炸，高等文明对低等文明都持有敌对态度，任何暴露自己存在的文明必将被消灭。虽然在本文介绍的模型并没有考虑文明间互相消灭或者敌对状态，但是我们可以考虑一种文明间互不干涉的情况。此时文明间的不存在相互交流和促进；对于整个模型来说，即为 T b = 0 的情况。
在这种状态下，每个文明持续的时间都是确定的：在文明产生后，先扩张再收缩，持续 T 0 个时间单位，最终这个文明会消失。如果将时间看做除了上面的网格图两个维度之外的第三维（如下图），那么这个模型中，存在文明的体积与整个模拟过程的体积之比（即图中有颜色的圆柱体总体积与整个空间的体积之比）为：
因为 T 0 远大于 1，我们可以做如下估算：
又因为 V 0 是给定的，所以可以认为宇宙中生命出现的体积与 n 和 T 0 的幂成正比，即：
通过以上分析可以估算出，α≈1，β≈3。更精确的计算指出，α = 0.91±0.005，β = 2.79±0.02。
在这种情况下，生命将各自独立地繁衍，很显然，宇宙在这个参数下，永远也不可能被生命填满。对于一个文明，在产生、发展直至消失的过程中没有遇到其它文明，大概也就是理所当然的事情了。
文明间的相互促进
虽然“黑暗森林”是一个非常具有想象力的理论，但是以人类的价值观来看，两个文明接触后相互交流（而不是互相打击），是很正常的事情。这种不同文明间相互交流的情况，也就是 T b & 0 的情况。
针对不同的 T b ，几位科学家分别进行了模拟，如下图：
途中横轴是宇宙的时间轴，而纵轴则是在某一个时刻宇宙被文明充斥的程度（即前文中计算的 V / V 0 ）。
当 T b = 0 的情况，模拟结果和之前的计算结果很相近，整个宇宙一直处于平稳发展的状态，文明不断地产生和消失。
当 T b = 28 时，可以看到宇宙比前一种情况下被填得更满了。而且在某些时刻， V/ V 0 的值会突然出现波动。这是因为文明的产生是随机的，可能在某一个时刻，几个相距很近的文明相遇了，这会让他们持续发展很长一段时间。在这段时间中，前一个情况下“自生自灭”的平衡被打破了，宇宙也会被存在生命的星体覆盖得更满。但是在这之后它们因为没有足够的机会遇到新的文明，这几个文明最终消失，宇宙恢复了原来的样子。
而当 T b = 38 时，图像就和之前的两种情况截然不同了。可以看到，在某个时间点，宇宙内的文明突然产生了暴增，并最终占满整个宇宙。这是因为 T b 的值比前两种情况更大，文明就会有更多的时间去扩张自己，从而在扩张的过程中遇到更多新的文明。在 T b 足够大的时候（例如 T b = 38），文明扩张的时间足够长，在扩张过程中遇不到新的文明、最终收缩的概率也几乎为0，此时就可以认为文明将一直扩张下去，直到整个宇宙都被文明占领。
现实中的宇宙
两位科学家的这个研究，提出了一些可能对费米悖论进行解释的途经。模型中的 T b 值与 n 值的大小，会显著的影响文明和文明相遇的可能性。可能因为宇宙中 T b 的值太小，人类文明没有足够的几率探索到其它文明；也可能因为人类文明产生的时间太短，还没来得及与外星人有接触。
虽然这个研究非常有吸引力，但是要知道，它只是一个极度简化的模型，并不能完全代表真实的宇宙。在人类探索宇宙，试图寻找外星文明存在的蛛丝马迹时，遇到的问题远比这个模型复杂得多。
例如一个著名的分布式计算项目 ，就是通过分析阿雷西博射电望远镜从宇宙中采集的无线电信号，试图以此找出外星文明的存在的证据。但很可惜，直到今天，这个项目也没能有所发现。先不论外星文明不一定会使用电磁波进行信息传递，即使真的有这样的电磁波存在，从宇宙的背景噪音中将其提取出来也并不像想象中那么简单。距离人类找到外星文明的那一天，似乎还遥遥无期。
但是，人类也不会因此就停下探索的步伐。对未知的渴求，正是推动整个社会发展的重要动力。在这个宇宙中，我们不能理解的事情还有很多；但是未来又为我们提供了无尽的可能性——有谁能说一定不会有这么一天，人们真的能够发现外星文明，甚至能够和他们见面，友好地握一握手呢！
其实人类曾努力向外太空发射过一段电波，向可能存在的外星人介绍了地球的大致情况。不过外星人不懂地球语，科学家是如何解决这个问题的呢？请看：
参考资料： Where is everybody? - Wait a moment… New approach to the Fermi paradox. I.Bezsudnov A.Snarskii
你可能感兴趣
也许是我们所在的第四悬臂，甚至是整个银河系，都处在一个巨大的慢光速区中，我们所观察到的一切，都是当时制造慢光速区的祖先为了保护我们制造出的假象。
因为星际大航海时代，还木有来到。
环境工程博士生，计算机爱好者
那是因为乃们地球人太不思进取了就凭乃们那弱弱的化学火箭想冲出太阳系都很难，何况第四悬臂那种蛮荒之地
显示所有评论
全部评论(220)
洗洗睡了来自
看来一个文明技术发展到巅峰也不足以扩张到整个宇宙
环境工程博士生，计算机爱好者
那是因为乃们地球人太不思进取了就凭乃们那弱弱的化学火箭想冲出太阳系都很难，何况第四悬臂那种蛮荒之地
好无聊…来自
因为星际大航海时代，还木有来到。
电力电子博士生，文史爱好者
有意思。。
也许是我们所在的第四悬臂，甚至是整个银河系，都处在一个巨大的慢光速区中，我们所观察到的一切，都是当时制造慢光速区的祖先为了保护我们制造出的假象。
的话：也许是我们所在的第四悬臂，甚至是整个银河系，都处在一个巨大的慢光速区中，我们所观察到的一切，都是当时制造慢光速区的祖先为了保护我们制造出的假象。把我们保护起来，不至于受到地外文明的惊吓，对“他们”来说不难。
也许是因为各个类银河系的中心黑洞拖动时空的速度高于外星人移动速度。
看来制造光速船很有必要啊。。。要达到星际间航行的目的，非要制造出光速船不可！！！。。。但是人类对于自己已经发现的物理法则的态度大多数时候是comply而不是去hack。。。这就是人类技术落后的本质原因！Only two things are infinite, the universe and human stupidity, and I'm not sure about the former...
的话：看来制造光速船很有必要啊。。。要达到星际间航行的目的，非要制造出光速船不可！！！。。。但是人类对于自己已经发现的物理法则的态度大多数时候是comply而不是去hack。。。这就是人类技术落后的本质原因！签名不错哦
嗯这个模型有点简单，他们没有考虑很多例如他们交流后+速毁灭或者是战争或者是能源技术瓶颈。
真心希望以我身上多余的十斤肥肉换来我数学能力的大提升啊
有意思，回去写个程序自己弄弄看
“每个格子在每一个时间都有n（0”打错了吧
无机化学研究生，天文爱好者
确实已经是一个极度简化的模型了，没有考虑到①不同文明的延续时间和扩张/收缩速度的差异②两个文明通过交流获得的信息价值的大小（正作用或者负作用）③两个文明发生交流的后果（互相学习、互相吞并或者直接毁灭另一方）④多个文明之间互相作用情形的复杂情况等。不过单从数学模型看来还是很有意思并且值得思考的。
科幻迷，天文爱好者，地质学本科生
的话：确实已经是一个极度简化的模型了，没有考虑到①不同文明的延续时间和扩张/收缩速度的差异②两个文明通过交流获得的信息价值的大小（正作用或者负作用）③两个文明发生交流的后果（互相学习、互相吞并或者直接毁灭另一方）④多个文明之间互相作用情形的复杂情况等。不过单从数学模型看来还是很有意思并且值得思考的。嗯，但是这个模型很有意思
虽然看懂，但我只能说，如果不能深入浅出，那就没有必要发出来了，专业术语不加以解释和形象比拟的话，大多数点进来的群众只会在看完你的第一段之后，上当般地点X
当我们和外星人接触之后，发现别人早就解决了能源危机，长生不死，宇宙探索等问题后，我们还在小小的地球上说着不同的语言，忙着解决家庭矛盾，国内国际经济危机，各种种族冲突。我们肯定会接受不了的，所以外星人考虑到我们的心情，就…………
这文章够有说服力
好象霍金也是持黑暗森林观点的，不知是不是大刘给他老人家看过《三体2》。
我们不是已经有喵星人了吗？
专业级业余天文爱好者
其实我们还没有等到外星人，本身就已经说明了很多问题了……
一直不理解，为什么费米悖论被称之为悖论。。。
为什么我们还没有遇到另一半……
虽不明，但觉历
的话：确实已经是一个极度简化的模型了，没有考虑到①不同文明的延续时间和扩张/收缩速度的差异②两个文明通过交流获得的信息价值的大小（正作用或者负作用）③两个文明发生交流的后果（互相学习、互相吞并或者直接毁灭另一方）④多个文明之间互相作用情形的复杂情况等。不过单从数学模型看来还是很有意思并且值得思考的。我个人觉得你说的第三条可以修正下相互吞噬和相互进步没什么区别。他模型的意思是他使得文明TD的时间更长了个体的T0无所谓了。但这个是不一定时间长。
显示所有评论
(C)2015果壳网&京ICP备号-2&京公网安备新浪广告共享计划>
外星人为什么还不出现？！
千颂伊遇到了都敏俊，火箭浣熊遇到了Groot，为什么我们还没有遇到外星人？！
从《异形》到《三体》，全世界的科幻作品中，都少不了外星人。可是，你是否想过，如果外星人真的存在，为毛我们现在还没有遇到他们？？这个问题被称为“费米悖论”。
为毛会这样呢？来看10个可能的原因。
1，根本没有外星人
有人认为，地球实在太特别了。它正好处在一个非常巧合的位置，拥有刚刚好的成分，才最终孕育了生命。这种想法叫做“地球特异假说”（Rare
Earthhypothesis）。这种观点认为，地球上多细胞生物的形成，需要不同寻常的天体物理及地质事件和环境的结合。因此，为什么我们没有遇到外星人？因为根本没有外星人嘛！
当然，卡尔·萨根提出了一种相反的理论叫“平庸原理”，认为地球只是一个普通的星球。旅行者1号从64亿千米外拍摄到的地球，只是一个“黯淡的蓝点”而已，没什么特别的。卡尔·萨根曾说过，“银河系可能有成千上万的文明的存在”。
反正，以“根本没有外星人”来解释“为什么没有外星人的消息”，是最简单的方法不是吗？
2，所有外星人都死掉啦
有人认为，外星人是存在的，但是智慧生物的发展过程中，存在着一个巨大的“筛子”，它可以是技术壁垒，也可以是技术发展或生物本性带来的灾难，总之，你不通过这个“筛子”就无法发展出星际旅行的技术。这个理论叫做“大过滤理论”（GreatFilter
Theory）。几乎所有智慧生命都被羁绊在这个筛子上——要么毁灭，要么技术停滞，总之，就是无法进入深空。
过去，地球上每隔一段时间都有一次大灾难（比如恐龙灭绝）。外星球也同样如此。外星人轻则回到石器时代，重则完全灭绝。另外，技术的发展也有可能带来灭顶之灾，比如核战争。所以，我们没遇到外星人的原因，可能是他们都死在了自己的筛子上。
当然，在未来，我们也可能非常幸运地通过“筛子”的过滤。这下，我们就能成为宇宙超级霸主了。哦也！
画外音：“请给我一块二向箔……”
3，外星人去了另一个时空
有一位叫约翰·斯玛特的人提出了一个“超越理论”（TranscensionHypothesis）：外星智慧生命曾经存在过，但是他们已经升级到更高级的生命形式。换句话说，他们的终极方向，不再是“外太空”，而是“内太空”。
为了理解这个概念，你可以想一下计算机的发展过程。最开始，计算机非常庞大，效率也很慢。随着科技的发展，计算机的体积越来越小，而计算速度却越来越强大。“超越理论”的支持者说，外星智慧生命的进化可能同样如此，他们对时间、空间和能量的运用越来越密集和高效。最后，他们可以在纳米尺度生存，于是创造出黑洞，并生活在里面，独立于时空之外。
小编觉得这种理论真是脑洞大开。不过，罗伯特·索耶在他的科幻名著《计算中的上帝》中也曾描述过一个类似的外星智慧种族，他们的星球空无一人，城市荒芜，他们组团去了一个神秘的地方……算了，剧透伤人品，还是快去看书吧！
4，外星人对地球不感兴趣
还有人认为，虽然地球山清水秀，但是在外星人眼里，它根本没那么特别，所以外星人不感兴趣好吗？宇宙中可能存在着许多比地球更适合生存或者资源更丰富的星球，称为“超宜居星球”，那些才是星球中的香蕉球。有点类似卡尔·萨根等人持有的“平庸原理”。
想想也挺有道理啊！你会花时间和一只苍蝇聊天吗？反正我不会。外星人跨越了茫茫星际空间来到这里，应该不会有闲情逸致来和我们聊天吃火锅。而且，假如他们能进行星际旅行，那显然拥有着超强大的高科技，一定不是烧煤炭和汽油的，地球上的能源对他们来说太低级了。就算他们需要一些特别的元素，那也没必要来地球，因为地球上的所有元素，在宇宙空间中都能找到。银河系中，有88亿颗类地行星呢！
5，我们生活在虚拟现实中
看了《黑客帝国》、《源代码》和《第十三层》这样的电影，你是否也曾怀疑过，我们生活在一个虚拟世界中呢？这也许是最令人难以接受的一种可能性了……
如果我们的世界是虚拟的，那我们所看到的、听到的一切，都是被设计好的“真实幻觉”。那么，我们没有遇到外星人，可能是因为他们还没被设计出来。
涉及到自由意志，一些哲学家对这个问题有过认真而严肃的探讨。哲学家希拉里·普特南在《理性、真理和历史》一书中曾提出过一个思想实验：“缸中之脑”——你怎么知道世界是真实的呢？也许你只是一个被放在缸中的大脑，以为自己活在真实的世界里。
“缸中之脑”更现代的版本是：我们生活在一种高级生物设计的计算机模拟程序中。这些高级生物有能力操控巨大的能量，来模拟物质原子、行星、恒星甚至星系的运动。可是，他们干吗要这么做啊？谁知道，可能是为了好玩吧……
6，外星人太远了
听说有人在北京上班，但是住在天津，每天通勤4小时，小编一口老血都要喷出来了。外星人也可能这么想：“地球太远了，又没有高铁，我才不来串门呢！”
这个理论来自一个看似毫不沾边的理论——逾渗理论(PercolationTheory)。这个理论最初用来解释多孔介质中流体的流动，后来被运用到各种方面。简而言之，这个理论是说，宇宙中会自然形成疏密分布，一些地方星系集中，另一些地方星系稀疏。而地球正好处在稀疏的地方，相当于住在六环之外，所以，住在城里的朋友自然不愿意去拜访它。
7，外星人的信号还没被发现
有一些科学家，比如法兰克·德雷克和卡尔·萨根认为，缺乏外星人存在的证据，不能成为外星人不存在的证据。但寻找外星人的项目，长期以来缺乏政府资金的支持，设备老化严重。搜寻地外文明计划(SETI)使用的射电望远镜都是借来的，严重直接制约了对外星人的搜寻。
当然，也有一些好消息。比如&#年，致力于搜寻地外生命的艾伦望远镜阵（ATA）投入使用。虽然2011年4月由于资金短缺而搁置，但2011年底，它获得了一些资金，重新开始运营。它是目前地球上最有可能发现外星人信号的望远镜。
8，我们看不懂外星人的信号
有的人认为，外星人不仅和地球人长得像，而且可能长得很帅！比如都敏俊和超人什么的。
可是这种想法是没有根据的。我们凭什么认为，外星人是和我们类似的生命形式呢？有可能他们发的信号，我们根本就看不懂，甚至没法把它从其他信号中区分开。比方说，蝙蝠就用人类听不见也看不见的超声波来“看见”周围的世界。对于外星人发出的信号，我们可能既看不见，也听不见，机器也可能无能为力——如果他们用中微子和引力波来发信号的话。如果是这样，我们可能永远无法发现外星人。千颂伊，请不要再等了。
9，智慧生命必将走向毁灭
在许多文艺作品中，地球都被描绘成慈祥有爱的母亲形象，这种观念来源于英国科学家詹姆斯·洛夫洛克在1972年提出的“盖娅假说”。简而言之就是说，生命与环境相互作用，能使得地球适合生命持续的生存与发展。这是一种“正能量”的观念，对大众文化产生了巨大的影响。
然而，有的人却没这么乐观。美国古生物学家皮特·沃德就提出了一个“反盖娅假说”，并用希腊神话中杀死自己孩子的女巫命名为“美狄亚假说”。这个假说与“大过滤理论”相似，认为地球就是“美狄亚”，它孕育的智慧生命本身就埋藏着毁灭的种子。在我们与外星人接触以前，就会灭绝。
沃德相信，生物的影响已经造成了几次大灭绝。比如说，他认为冰河时期就是由于生物吸收了太多二氧化碳而导致全球变冷。而今天，人类对地球环境的改变是史无前例的，因此我们正在通往地狱的路上一路狂奔。而外星人，显然远在路的尽头之外的某处。
10，外星人就在你身边！
这也太科幻了！可是有的人对此坚信不疑。比如说曾担任加拿大国防部长的保罗·赫勒。今年，他在一次采访中声称，地球上有80多种外星人生活在我们身边，包括北欧金发人。他们和人类看起来非常相似，而那些看起来和人类不一样的“小绿人”都躲起来了。
可不止他一个人这么想呢。美国亚利桑那州立大学的物理学家保罗·戴维斯和北肯塔基州大学的罗伯特·特兰德尔博士也持同样观点。在他们眼里，“费米悖论”压根就不是悖论，它已经被解决了。正在阅读这篇博客的你，也可能就是外星人。（你猜主页妞是外星人吗？）
虽然受到很多批评和嘲笑，但是他们还是坚信自己的观点。
结束语尽管一些人积极地搜寻外星人，但也有一些人持反对意见，比如斯蒂芬·霍金。他认为，我们应该保持低调。就算我们接到了外星人的信号，也不应该贸然回复，否则可能会引来灭顶之灾。就像美洲印第安人所经历过的那样。
那么，你怎么看呢？
作者/S. GRANT
扩展：想了解外星人在哪里，就得先了解我们自己的地球和太阳。最新第11期《科学世界》特别策划“太阳系的诞生”将带你回到太阳系诞生的初期，目睹太阳和行星初生的瞬间。点击本段文字或下方图片了解本期《科学世界》的内容。&
【科学世界博主编译，转载请注明】
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。为什么没有发现过外星人，会不会地球只是个玩具，人类只是被圈养的生物？
宇宙尺度上人类出现到现在仅仅一瞬，为什么没有外星人已经占领了全宇宙？
按投票排序
首先，占领宇宙是件很困难的事，因为宇宙太大太长太空了。为什么我们不可能是第一拨？如果不是，那么你认为地球很大还是太阳系很大还是银河系很大呢？我们太小了，假设有很多种类的外星生物，如果爱因斯坦是对的，我们肯定很难见到对方。另，我们不可能是圈养生物，话说科学家们不是吃干饭的，他们扫描的无生命区已经很大了，如果我们被圈养的话，那么圈养我们的一定是位科学家，因为它圈养的要么是微生物级别的宠物，要么是量子级别的宠物，这不太可能。
上帝的保护。。。
无限恐怖看多了把
我也这么想过}