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严肃科普:外星人真的存在吗,为什么我们还没有发现它们?
作者:赵斐
6月16日美国前总统克林顿在一档访谈节目中谈到,他在任期间曾派时任美国国家安全顾问Sandy Berger去51区调查外星人的真相,顿时引起了全世界的广泛关注。51区是内华达州南部的一个空军基地,是美军秘密研发和测试隐形侦察机和飞行器的地方。由于它过于神秘,因此一直以来总是和不明飞行物(UFO)扯上关系。
无独有偶,在上个月的5月17日,美国国会众议院情报委员会举行了50年以来的首次UFO主题听证会。这波疯狂的外星人大有再次霸屏的节奏。
今天,我们将从严谨的科学视角,来一起探讨外星人和地外文明的话题,这要从费米悖论和德雷克方程说起。
1. 费米悖论
费米悖论是指地外文明数量的过高估计与缺少现实科学证据之间的矛盾。
首先地外文明的数量为什么会在科学上被过高的估计呢?这是根据我们已知的可观测宇宙的直径达到约930亿光年,恒星的总数的样本十分巨大,约有1022到1024颗,其中我们银河系内有约2500亿颗恒星。通过对银河系内恒星光谱的巡天观测,我们知道构成生命的元素普遍存在于宇宙的各个角落,只要给他们足够的时间演化,宇宙中的生命应该无处不在,高等文明的数量按比例应该也是不在少数。但现实却比较骨感,人类至今没有获得任何地外文明存在的确切证据。
产生这个悖论的原因,目前还没有明确的答案,但天文学家提出了几种假说来试图解释费米悖论:
1) 稀有地球假说 (Rare Earth Hypothesis)
适合生命生存的行星远比想象的稀有。产生我们人类文明的很多条件其实非常苛刻,只要在无数个机缘巧合、恰到好处的条件同时满足的时候,才产生类似地球上的生命和文明。例如恒星的质量与温度要不大不小不高不低;行星轨道不远不近要恰好处于宜居带中,要有液态水;行星内部要有流体的内核和较差自转,从而产生磁场来抵御太阳风对大气的破坏等等。
另外,就算地球生命历经千辛万苦已经形成,外星人如果想探测到地球也同样困难重重。首先因为太阳较暗,绝对星等4.83等。从光谱上来说,地球对太阳的视向速度扰动只有9cm/s,基本淹没在噪声中。从测光或成像上来说,例如旅行者1号,距离地球60亿公里拍摄的暗淡蓝点(Pale Blue Dot),地球看上去就像一粒尘埃,75亿人口都挤在这粒“尘埃”上。在遥远的外星世界,地球可能仅是隐藏在外星人手里的测光图像里的一个无法识别的噪点。
2) 大过滤器假说。(Great Filter,牛津大学,罗宾·汉森)
这个假说首先承认了地外文明的存在,并且不同的文明处于不同的演化阶段。文明的演化要经历至少9个苛刻的物理条件的过滤。比如从无机物演化到有机物、从原核生物到真核生物,从单细胞到多细胞生物等,每一个演化门槛都相当于过滤器,无法通过这些考验的文明进程就被毁灭或淘汰掉了。地球文明已经通过了前8次严酷的筛选过滤,人类至今还没有发现外星文明是因为大多数其他文明可能并没有挺过层层的“过滤器”的筛选,在演化到高级文明前就被淘汰了,所以无法观测到。
3) 差异假说
简单的说就是文明之间的差异过大,导致无法探测,例如通讯的时间不重合,通讯方式有差距,或者信息无法理解。
人类用望远镜探索宇宙大约有400年,发射哈勃这样的空间望远镜观测宇宙只有30年,这个时间放在在宇宙的尺度下,只是短短的一瞬间。在这个短暂的时间范围内不足以找到外星文明的灯塔信号。
另外是通信方式不一样,或携带信息的方式不同,互相对不上眼。人类默认是通过电磁波进行调制之后来携带变化的信号用以传递信息,但外星文明可能并不是用某些特定波段的电磁波来传递信息,而是其他超出想象的方式。例如:我们在前线发现敌人,用无线电发射器发送了“有敌人”三个字到总部,但总部可能只能分辨前线是否点起了狼烟,对已经传达过来的无线电波视而不见。这样互相之间虽然都在试图去交流,但方式对不上。
2022年4月发表在《天体物理学杂志》上的一项最新研究,通过蒙特卡罗数值模拟的计算表明,人类文明至少需要存在40万年才能接收到银河系内其他智慧文明的交流信息。
4) 黑暗森林假说
主要包括了两条公理:一是生存是文明发展的第一要务。二、文明不断扩张,但宇宙中总物质总量保持不变。不过,其实在动态宇宙中,宇宙的视界随时间扩大或变化,可观测宇宙内的物质总量会产生变化。只有将宇宙看作静态的,上述结论才成立。
另一个个重要概念是猜疑链,即两种文明双方都知道对方的存在,但无法获得对方的信息,需要互相猜测对方可能的动机,猜测是敌是友,从而陷入无止境的猜疑循环。根据两条公理,总物质资源有限,所以总有一天双方会陷入对有限资源的争夺,必须先下手为强,在对方技术爆炸之前提前消灭对方。
所以每个文明为了保证自己文明的传承,必须小心翼翼的隐藏自己,猥琐发育。谁沉不住气、谁先暴露,谁就会被更高级的文明先毁灭,所以大家都选择都不主动暴露自己。因此,目前没有发现地外文明是因为他们隐藏了自己,这就是黑暗森林法则的逻辑。当然,黑暗森林法则也存在着一定的局限性:这两条公理和猜疑链完全是按照人类的思想来架构宇宙;,也许外星文明超出了我们的思想规范的框架。
对于不同文明的研究,前苏联天文学家卡尔达肖夫按照文明能够利用能源的量级,来衡量某颗星球文明的先进程度,利用卡尔达肖夫指数(K)可以把文明的发展划分为三个等级:
I型文明:文明可以驾驭行星的全部能源:1016W,K=1
II型文明:可以掌控所属恒星的全部能量,例如通过建造戴森球:1026W, K=2
III型文明:可以控制所在星系的全部能量:1036W, K=3
目前人类还未达到I型文明,卡尔达肖夫指数约为K~0.73,大约在100至200年左右才能达到I型文明。
2. 德雷克方程
1961年,美国天文学家德里克提出了著名的德雷克方程,来估算银河系内具有星际通讯能力的高级智慧文明的数量:
R* :恒星形成的速率,数值约为1.5~3,(2010)
fp :恒星周围具有行星的比率:至少有一颗的比率:接近1 (2012,Kepler,Micrlensing)
Ne:行星位于宜居带,具备生命产生的条件:0.4(2013,Kepler)
fl:演化出生命的比率: 10-4 (2000,稀有地球假说)
fi:生命进化到高等智慧生物的比率: 10-9 (2010)
fc:文明发展出通讯能力的比率:0.2 (Drake)
L:文明能够持续的时间:304 (2002)
根据稀有地球假说的初始参考值,得到的保守估计值为9x10-13,这意味这在这种假说下,我们在宇宙中是孤独的。
近几年的研究中,天文学家通过蒙特卡罗数值模拟,根据最新的恒星和行星演化模型,得出德雷克方程N值的误差范围在均值可以限制在10的2次方的范围内。例如2020年Tom Westby等人发表在《天体物理学杂志》的一篇论文中使用了最新的天体元素丰度分布的数据,获得了最新的估算结果约为N~36个。
德雷克公式虽然类似于一个思想实验,虽然并不能直接解决费米悖论,但它的核心价值却提供了一种硬核的逻辑结构,把一个原本无从下手的问题,分解为一环扣一环的、可以定量研究的变量。德雷克方程的主要意义在于,由于宇宙中至少有一个已知的数据点,就是我们自己即地球文明的存在,这就证明宇宙中出现智慧文明的概率大于零。因此只要样本数量足够大(例如现在已证认的5000多颗系外行星,数量还在继续增加中),可探测到的智慧文明的数量会随着样本的增大而增大。
3. 总结
从科幻到科学,从电影到现实,外星人和外星文明永远是一个实力IP和流量担当;地外文明的探索将会长期是一个开放性的问题,每个人都可以给出自己的答案,在没有真正的外星文明的数据之前,没有人知道它的确切答案。如果放飞想象,让脑洞开的大一些,也许外星生物是硅基生命体,或者是非细胞结构的生物,甚至高维生物,没有形状和大小。
科学始终都是被观测、实验和数据所引导的, 我们需要主动寻求答案,就像哥伦布出海去探索新世界一样,答案存在于星辰大海。
参考文献
[1] J. T. Wright, S. Kanodia, and E. Lubar, “How Much SETI Has Been Done? Finding Needles in the n -dimensional Cosmic Haystack,” The Astronomical Journal, vol. 156, no. 6, p. 260, 2018, doi: 10.3847/1538-3881/aae099.
[2] J. F. Kasting, “Peter Ward and Donald Brownlee’s ‘Rare Earth,’” Perspectives in Biology and Medicine, vol. 44, no. 1, pp. 117–131, 2001, doi: 10.1353/PBM.2001.0008.
[3] R. Hanson, “The Great Filter,” gmu.edu, 1998. https://web.archive.org/web/20100507074729/http://hanson.gmu.edu/greatfilter.html (accessed Jun. 28, 2022).
[4] S. D. Baum, J. D. Haqq-Misra, and S. D. Domagal-Goldman, “Would contact with extraterrestrials benefit or harm humanity? A scenario analysis,” Acta Astronautica, vol. 68, no. 11–12, pp. 2114–2129, Jun. 2011, doi: 10.1016/j.actaastro.2010.10.012.
[5] W. Song and H. Gao, “The Number of Possible CETIs within Our Galaxy and the Communication Probability among These CETIs,” The Astrophysical Journal, vol. 928, no. 2, p. 142, 2022, doi: 10.3847/1538-4357/ac561d.
[6] C. Liu, “The Worst of All Possible Universes and the Best of All Possible Earths: Three-Body and Chinese Science Fiction,” in Invisible Planets, 2017, pp. 361–367.
[7] F. D. Drake, “Project OZMA,” Physics Today, vol. 14, no. 4, pp. 40–46, Jan. 1961, doi: 10.1063/1.3057500.
[8] T. Westby and C. J. Conselice, “The Astrobiological Copernican Weak and Strong Limits for Intelligent Life,” The Astrophysical Journal, vol. 896, no. 1, p. 58, 2020, doi: 10.3847/1538-4357/ab8225.
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乔丹·皮尔(Jordan Peele)的第三部长片《不》(Nope)依然好口碑。这次的故事里有马、猩猩、人和外星动物,献给擅用手机和社交媒体,熟练玩转视觉影像的所有人。
《不》海报
《卫报》邀请诸位作者潜入记忆深处,一人贡献一部外星人电影,再次重温与外星人迎面相遇时的瞠目结舌。以下是片单。
1.《皮囊之下》(Under the Skin, 2013)
《皮囊之下》海报
降临地球的外星人,获取性工作者的皮囊后游荡在格拉斯哥街头狩猎男性,以不可思议的方式吞噬他们,虚无像墨水般洇开。导演乔纳森·格雷泽充满好奇心的超自然主义与B级片的毛骨悚然结合,使熟悉的日常景象变形。他用各种视觉实验达成使命——一团抽象的混乱凝聚成眼球;一块巧克力蛋糕变为空洞;外星人探究地注视这具人类皮囊的阴部。通过这位天外来客惊奇的目光,日常渐渐化作充满敌意和诱惑的谜团。
这部电影被视作跨性别的体验。格雷泽抓住这种全新的体验,令旁观者亦有机会分享重活一次的惊叹。谜团很脆弱,因为我们将会发现,在一个不友好的世界里,惊奇终会遇见残酷。
2. 《异形》(Alien, 1979)
《异形》海报
1979年的《异形》像一个母体,源源不断地产出前传、后传、衍生品和仿品,但没有哪部比它更优雅和深刻。雷德利·斯科特在科幻片的身体里装了一颗恐怖的心脏。恐惧是一点一点蔓延的。第一个小时的紧张过去后,阴茎形状的异形才终于现身。
从人体内部诞出怪物,斯科特不是第一个想出这种恶心画面的人(我们对体内寄生虫都有或多或少的了解),却是他让这个画面在影史上薪火相传。
《罗伊诉韦案》被推翻后,人们又想到这部电影中强迫性交和生育的指向。女英雄蕾普利用不想生育的意志战胜阳具形状的异形,成为飞船上的唯一幸存者;飞船上的主控计算机叫“母亲”;是军方设下陷阱,把船上的人当作诱饵送去赴死。《异形》众多的指涉固然有很强的冷战时代背景,它也的确抓住了人类与生俱来的恐惧之源——漆黑的外面有什么,我们的心里又有什么。
3. 《钢铁巨人》(The Iron Giant, 1999)
《钢铁巨人》海报
布拉德·伯德少为人知的首部动画长片,原著作者泰德·休斯有一个悲伤的故事。他在伴侣、诗人西尔维亚·普拉斯自杀身亡后写下这个故事,用生死的循环安慰他们的孩子们。“谁人”乐队的彼得·汤森以此为灵感创作出摇滚歌剧专辑《The Iron Man: The Musical》和1993年的舞台剧版本。
伯德在电影里用了专辑里的歌,但他对故事作了改动,为钢铁巨人加上来自外太空的身世。拥有超强力量的钢铁巨人和孤单小孩结下友谊,共同对抗冷战中草木皆兵的美国政府。
结局虽然美好,故事使人心碎。它展示了人类惊人的犯错能力和冷酷的心,以及一个小男孩和一个外星人的爱所具有的修复力量。
4. 《怪形》(The Thing, 1982)
《怪形》海报
回头看,《怪形》是一部生不逢时的电影。它和《E.T.外星人》(E.T. the Extra-Terrestrial, 1982)在同一个夏天上映。人们都被吃彩虹糖的小ET迷住,无形又阴冷的“怪形”所制造的虚无恐怖,在那个夏天被彻底打败。
在之后的四十年,《怪形》逐渐成为公认的经典。导演约翰·卡朋特粗暴的恐怖视觉,因为一组蓝领人士孤身涉险,彼此间的猜疑愈浓而放大。“怪形”无形,擅长模仿宿主,意味着它能制造你意想不到的怪诞(恶心)景象,四十年后仍是很多人的噩梦。
5. 《老师不是人》(The Faculty, 1998)
《老师不是人》海报
这一次,外星人入侵地球的首选落脚地是一所学校。老师先被感染,然后是优秀学生,普通学生……他们的身体被侵占后变成冷峻无情、但却无比优雅美丽的新型物种。外星母体想让我们变成完美无缺的生物。
导演罗伯特·罗德里格兹和编剧凯文·威廉姆森的合作抓住了cult片的精髓:廉价气息中流露真挚情感。看过的人都说好看。尽管一个俗套接着一个俗套,但是,把俗套拍好难道不是更需要功力?在九十年代的小众文化考古列表上,这部电影绝对有一席之地。
6. 《天外来客》(The Man Who Fell To Earth, 1976)
《天外来客》海报
尼古拉斯·罗伊格古怪离奇的太空奥德赛之旅是一部隐晦的科幻小说。来自缺水星球的外星人来到地球,凭母星的先进技术创办了公司,落脚在这颗充满水的蓝色星球。
扮演外星人的是大卫·鲍伊。他的脆弱和天真让角色具有令人信服的外星人特质,他温暖的人性使他比任何人都更像人类。
《天外来客》让这个世界显得不可捉摸,又很美,就像大卫·鲍伊本人的音乐。
7.《2001太空漫游》(2001: A Space Odyssey, 1968)
《2001太空漫游》海报
《2001太空漫游》的主题是:外星智慧体指引人类的进化和太空探索。其天才之处在于,它从未揭露外星人为何要引领我们走向命运。外星人以前所未有的神秘形象出现——只是一块巨石,周身笼罩迷雾。凭人类的见识,或许永远无法参透。
库布里克利用谜团让电影有了纯粹的寓言性。他迫使观众与无法理解的存在相逢于影院,在死亡来临前为他们预演跌入无知的感觉(如果还有感觉的话)。
电影还为我们介绍了另一种形态的智慧体——AI电脑HAL 9000,影史上最早也是最棒的人工智能。HAL发展出类似自由意志的意识时,他的创造者——人类亦在努力保持思想的独立。如此这般似涟漪,泛起可以一直延续下去的思辨。
8. 《火星人玩转地球》(Mars Attacks!, 1996)
《火星人玩转地球》海报
《火星人玩转地球》在《独立日》(Independence Day)上映六个月后登陆影院。它们的关系有点像《怪形》和《E.T.外星人》,都是B级片完全被主流片遮住光芒,却最终赢得一些影迷的长久喜爱。
卡司闪亮,从皮尔斯·布鲁斯南、安妮特·贝宁、格伦·克洛斯到杰克·尼克尔森……一闪而过的小角色也是快乐的大牌。他们全都乐意在这部全面展示蒂姆·伯顿怪才的作品里玩一把。电影有一种无忧无虑的恶棍气质,不时露出尖牙利齿,是风行几十年的外星电影中的异类。
9. 《星际宝贝》(Lilo & Stitch, 2002)
《星际宝贝》海报
在设计外星人的形象时,绝大多数电影都是二选一:极度吓人,或者极度可爱。迪士尼2002年推出的动画长片《星际宝贝》糅合了这两种形象,推出既吓人又可爱的外星狗“史迪仔”。
六条腿的邪恶外星人登陆地球时,正在躲避他的追杀者。他嘴毒话多,曾直接逼吐这些星际执法者。是的,史迪仔是个外星危险分子,可他不巧遇上孤独的地球小女孩丽洛。
两个边缘者建立友谊,故事在温情动人和“史迪仔”天生的危险暴戾之间跳转。对动画人来说,创造“史迪仔”这样的角色是梦想。他让梦想实现,俘获了地球人的心。影片上映后的二十年间迪士尼亦不断有佳作。在疯狂和可爱之间的平衡能够超过本片的,尚未诞生。
10. 《天外魔花》(Invasion of the Body Snatchers, 1978)
《天外魔花》海报
面对未知,人的本能总是想分清敌我。未知是敌,同类是我。《天外魔花》打破这种模式,让“他们”和“我们”混为一体,难以辨别。主角们必须保持清醒,时刻提防自己被外星人同化。
1954年的版本和1978年的改编版都有各自紧张的时代背景,外星人不过是地球人政治恐惧的折射。阴郁的小镇氛围,凝练成察觉异己时刺破耳膜的尖叫。《天外魔花》最大的贡献是:它把好莱坞电影中的阴谋论推向噩梦般的终点,一举结束1960年代大银幕上的乐观情绪。
11. 《降临》(Arrival, 2016)
《降临》海报
2016年,丹尼斯·维仑纽瓦把泰德·姜的同名小说搬上大银幕。艾米·亚当斯扮演的语言学家破译出一种超越了时间的外星语言。习得这门语言使她亦能超越时间的维度,所有的过去和未来一齐扑面而来。语言学家知晓了未来,但她的肉身不能穿越,不能瞬抵未来,仍然需要一秒一秒走向已知结局的未来。
人类的感知和语言之间有巨大的鸿沟。语言所能描述的,仅仅是感知的九牛一毛。《降临》用诗意而非对抗,来面对比人类高级得多的外星生命。它把壮观(飞船、语言的视觉化呈现、时间)融入到一张人类面孔之中。艾米·亚当斯的脸上,云的阴影般飞掠过语言、时间和情感。
《降临》创造了外星人影史的思想高峰,在一瞬间把人从时间中解放出来,让我们仿佛触到永恒。
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