我们在宇宙中是孤独的吗3

老实说,我没有想太多,因为在任何有意义的意义上,我们都是。 地球以外的宇宙中是否存在智能生命并不重要,当物理定律如此我们不能可能前往宇宙中任何其他可能有它的地方,并在允许任何人报告他们可能看到、学到或发现的东西的时间尺度上这样做。我们可以合理地肯定地说,没有任何离我们最近的恒星上都有智慧生命,至少在我们可以以任何方式与之相关的形式和生活方式中。如果这样存在,那么我们就会找到他们技术的证据,就像我们已经向太空发送了一个多世纪的人造无线电波一样。就此而言,过去 19 年来,全球数百万台计算机一直在分析来自深空的无线电信号:SETI@home - 维基百科,但我们什么也没找到。相反的论点是它仍然只覆盖了天球的一小部分,而且只在北半球,但是如果生命和先进的智能在宇宙中像你所相信的那样普遍......?如果这样的事情存在,他们在进化尺度上离我们很远,或者他们没有以我们可以理解的方式使用技术,或者他们离得太远以至于他们的信号已经消失在宇宙背景辐射中并且无法识别。可能是所有这些东西的某种组合——如果它们存在的话。即使它们确实存在,我们也没有技术可以与它们交流或前往它们所在的地方,广义相对论说这在任何情况下都是不可能的。如果时间膨胀意味着某人可以去很远的地方并在他们有生之年回来,但说当他们回到家时已经过去了五千年,这有什么区别?五千年前,金字塔还没有建成。我们勇敢的探险家本身也可能是来自外太空的外星人;他们甚至可能无法与任何人交流。最后但并非最不重要的是,我们甚至没有认真尝试发现任何东西。 49 年前,我们登上了月球,然后人类坐上了集体桂冠——在一个一开始就完全错误的项目之后。有一位 94 岁的物理学家,名叫弗里曼·戴森(Freeman Dyson),他在 60 年前对太空探索有了更好的想法,我们之所以没有这样做是因为政治:猎户座计划(核推进)-维基百科。这家伙有一份来自世界各地的科学奖项清单,他认为我们可以在 1970 年之前访问土星。到 2018 年,我们本可以向半人马座阿尔法星发送任务。我们在宇宙中是孤独的吗?没关系,即使你只是想知道满足你的好奇心,你也永远不会知道,因为在太空探索方面缺乏世界领导力。也许埃隆马斯克可以改变这一点,但他无法挽回被浪费的半个世纪。

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规模。宇宙大得无法想象。当然,你可以用一个数字来量化它的大小,但它会涉及很多以“-illion”结尾的单词。只有当我们谈论从这里可以看到的宇宙部分,即“可观察的宇宙”时。虽然我们可以给它一个数字,但这并不意味着你的大脑可以理解它到底有多大令人难以置信。在那个宇宙中,有无数的行星。 “无数”我的意思是一个大到甚至不再以“-illion”结尾的数字,它是十的幂,其中指数有两到三位数。仅就可观测宇宙而言,我们谈论的可能是 10^{21} 颗行星。那是 1,000,000,000,000,000,000,000 颗行星。显然,如果宇宙是无限的,那也意味着有无限多的行星。因此,让我们暂时假设超出可观测范围的宇宙不是无限的。这意味着宇宙不是具有“平坦”的时空曲率,这意味着平行线将在各个方向上保持与无限平行,而是具有整体封闭、弯曲的时空,这意味着两条平行线最终会相遇,从而使宇宙变得有限。我们已经以相当高的精度测量了这个曲率,如果有任何曲率,它必须是一个非常大的尺度,一个我们只能在我们自己可观察的宇宙气泡中几乎察觉不到的尺度。在这种情况下,可观测的宇宙只是整个有限宇宙的一小部分。所以我们需要在我之前提到的行星编号上添加更多的零。所以,当我们认为地球只是宇宙中大量行星中的一个时,这似乎是不可思议的地球在生命发展过程中是独一无二的。说地球是独一无二的意味着导致生物发生(生命起源)的事件序列非常不可能,以至于地球上生命发展的机会是 1/1,000,000,000,000,000,000,000。如果宇宙真的是无限的,那就意味着有无数的行星系统与太阳系的初始条件相同,还有无数的行星系统以与地球相同的方式发展。而我们还没有甚至还考虑了异国情调的非地球生命的可能性。在研究生物发生时,我们只有一个数据点,我们甚至还没有完全了解地球上的生命是如何发展的。作为一名科学家,我们真的无法确定地说出任何事情来断定不可能发生的事情,但我可以肯定地说,地球是整个宇宙中唯一一个有生命的地方,这是非常不可思议的,难以置信。我们只关心现在银河系其他地方是否有生命,而不是数十亿年前或未来,那么我们有一个更有趣的问题。就我们的家庭星系而言,我们还没有足够的知识来说明地球的稀有程度。虽然有这个公式称为德雷克方程:虽然我们还没有足够的知识来为这些公式中的每一个给出科学上准确的值公式中的数量,它是一个有用的估计工具。大多数有根据的估计表明,目前我们的银河系中存在一千到一亿个文明。这只是我们正在谈论的银河系。然而,在不了解地球上生物起源的完整故事的情况下,我们不能完全确定我们完全了解生命发展所必需的条件,以及这些条件在地球其他地方的普遍程度星系。因此,虽然我们可能无法准确量化地球上生命的稀有程度,但我认为可以肯定地说,就生命甚至智慧生命而言,我们在宇宙中并不孤单。

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那么,考虑以下。我们银河系中大约 4% 的恒星是 G 型黄矮星,质量等于我们太阳的 0.7-1.3 倍,表面温度与我们的太阳相同。银河系的恒星数量为1000亿,上限为4000亿。这给了我们 4-160 亿颗 G 型恒星。让我们悲观地说,还有 40 亿颗像我们的太阳这样的恒星。从最近 20 年的系外行星发现中,我们现在知道“开普勒观测到的大约 22% 的类太阳恒星有地球大小的、可能宜居的行星”(来源:研究表明,整个宇宙中常见的地球大小的宜居行星)这意味着银河系中大约有 10 亿颗可能宜居的行星。现在是未知数——有多少行星生命真的进化了?我们不知道。我们也不知道有多少人遭受了毁灭所有生命的灾难性事件,或者更有可能(因为生命非常顽强)只是重置了进化的时钟,比如大灭绝地球上的事件。所以你的问题归结为:十亿分之一的机会我们并不孤单。我个人相信我们不是。编辑:这让我一直在思考。您还可以考虑其他一些因素,以便确定我们在银河系中并不孤单的可能性。生命出现在 35 亿年前地球上——大约在我们的星球诞生后的 10 亿年。但多细胞生命最近才出现——大约在 5 亿年前。这意味着,对于我们已知的宇宙任何地方生命演化的唯一例子,从生命首次出现到演化出复杂的生命,大约需要 30 亿年。从现在起的 10 亿年后,太阳将亮 10%,平均温度为地球上的温度会上升到大约 48 摄氏度——这将导致我们大部分的海洋蒸发,并可能杀死最复杂的生命。 (来源:地球的未来 - 维基百科)。把这两个事实加起来,你会得到以下可怕的场景:地球上的复杂生命有 15 亿年的时间存在,在它的前 55 亿年中家园星球的存在,并“进化”出可能离开地球的智能生命,否则窗户就会关闭。从宏观上看,简单的单细胞生命形式在地球的大部分生命周期中主宰着地球,也许直到太阳变得如此炎热以至于碳基生命形式完全不可能。这是一个可怕的想法,我们不知道如果在复杂的多细胞生命出现的时间里,我们是例外或常态。哎呀,我们甚至不确定我们是否是生命出现的常态(虽然我相信生命出现得如此之快,在地质时间尺度上,在我们的星球形成之后,也许是一些简单的迹象类太阳恒星周围的类地行星上的生命形式可能很常见。也许,在其他行星上,多细胞生命形成的速度要快得多——仅仅 5 亿年之后。也许,它出现得更晚——在 50 亿年后。我们只是不知道。也许这种情况极其罕见,而且几乎从未发生过(如果您查看“费米悖论”的主题,请查看其中一种称为“大过滤器”的解决方案,它讨论了这些确切的问题)。但在地球上,5 亿年前,从那时起,多细胞生命似乎分别进化了 46 次——这意味着一旦发生,这种情况并不少见。为什么需要将近 30 亿年的时间才能启动?没有人确切知道。但让我们暂时假设 - 我们是平均水平。顺便说一句,当你说“孤独”时,我猜你是指智能生命——不仅仅是漂浮在某些外星海洋中的单细胞生物。但同样——让我们假设我们是平均水平。对于类太阳恒星,我们知道在 55 亿年后,处于宜居带的类地行星将开始经历同样的失控过程,变得不适合复杂的生命形式。所以如果我们假设我们是平均值,那么意味着所有这些类太阳恒星周围的行星在它们的寿命中只有15亿年的窗口来产生智能生命。在这 15 亿年的窗口中,不应该有像伽马射线爆发、附近的超新星爆发,或者会摧毁地球上所有复杂生命形式的巨大地幔清算小行星撞击之类的灾难性事件。此外,如果我们是平均而言,那么我们必须假设银河系中那些类太阳恒星周围的类地行星中有一半,或者说这 10 亿颗行星中的 5 亿颗,比我们年长一些,而 5 亿颗则更年轻。这极大地缩小了此刻在那个 15 亿年窗口中的类太阳恒星周围的类地行星数量。举个例子:我们最近的恒星之一——半人马座阿尔法星 A,与我们的太阳相似。它是一颗质量和亮度非常相似的 G 型黄矮星。然而,估计它的年龄为 5-60 亿年,而不是 45 亿年。如果它确实有 60 亿年的历史——我们可能已经错过了它假想的类地行星上的“支持复杂生命”的窗口。那会很糟糕,很难。 (关于半人马座阿尔法星年龄的资料来源:半人马座阿尔法星)。我什至不打算开始辩论智慧、文明形成生命形式有多普遍,因为在地球上它只存在了最后 200,000 年,实际上创造了一个文明 10,000几年前。 这只是表明,虽然生命实际上可能在我们的银河系中非常普遍,甚至可能在我们自己的太阳系中(我们没有讨论在气态巨行星周围的冰卫星上的海洋中形成生命的可能性,这可能是木星的卫星欧罗巴和土星的土卫二的情况),复杂的生命可能要少得多,因为你必须确定可以支持光合作用的类地行星上的条件和年龄的确切窗口(比化学合成更好的能源-基于生命形式的生命形式不需要来自其母星的能量来发展和存在,但可能没有足够丰富的能量进化成复杂的生命形式——我们只是不知道)找到它们。如果它没有制造工具,有情众生,可以离开那个星球并迁移到一个新家,那么在那个假设的 15 亿年窗口关闭之后——当恒星的亮度足够高时,失控的温室过程就会开始- 那颗行星不能再产生智能生命形式,这或许可以解释它在我们银河系中的稀有性。但是,我再次相信我们作为一个有知觉的、具有太空能力的物种可能是罕见的,但我很乐观我们并不孤单银河系。编辑第 2 号:嗯,我实际上发现了大气中氧气的积累与地球上复杂生命仅在 5 亿年前出现的原因之间存在相关性,而生命本身开始的时间要早​​得多,大约 3.5 – 40 亿年前。因此,尽管由蓝藻产生的氧气在我们星球的大气中已经存在了大约 25 亿年,但它大部分时间都被水和其他氧吸收器吸收,并且仅在大约 8.5 亿年前才完成所有这些氧吸收器被填满,它可以在我们的大气中积累。基于氧气的新陈代谢产生比厌氧过程更好的能量来源 - 效率高约 15 倍,并且还创造了我们的臭氧层,使陆地生命得以出现。所以问题似乎应该是——生命进化到多早才能产生游离氧。在地球上,它出现的时间很早——在生命本身出现之后大约 1-15 亿年。所以我想这个答案中给出的估计对于其他地方的类地行星来说应该是正常的。来源:氧气的地质历史 - 维基百科来自同一篇文章,请看下图。作为基本规则,我总是倾向于更悲观的估计——所以坚持绿色图表。奖励:对于细心的读者,我还提供了我自己的“费米悖论”解决方案,称为“1.5为复杂的生命窗口提供数十亿年的长期支持”。

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可能不是。宇宙是一个非常非常非常大的地方。但真正与其他人交谈的几率非常低。宇宙很大,但也很空虚。行星之间的空间是史诗般的;星星之间的空间令人难以置信;星系之间的空间简直是疯了。此外,与这些距离相比,光速限制了现在和可预见的未来的通信。除非生命如此无处不在,以至于它位于附近的数百颗左右的恒星上,否则消息的滞后时间将在数百或数千年之间。从好的方面来说,我认为我们没有理由不能至少得到一点暗示。你不必真正与他们交谈就知道他们在那里。能够观察遥远的行星并观察生命迹象属于可预测的技术领域。你看不到个人,但你可以看到他们的废物,这与非生命过程产生的废物不同。具有讽刺意味的是,在地球上,最容易发现的是氧气,它是植物的废物。动物最明显的污染产物 CO2 很容易通过无机过程产生。我们不知道完全不同的生命形式会产生什么迷人的产品。最有可能的第一个生命迹象是大气化学成分,看起来有点滑稽,最有可能的是经过多年的努力,试图构建一种产生相同特征的非生命方式。一旦排除了这一点,我们就会知道那里有一些东西。我不知道这是否会让你感觉不那么孤单。幸运的是,地球上有很多人,你甚至无法在有生之年遇到他们。