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UFO爱好者

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
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[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).
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[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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相信大家对央视多年以前的一档栏目非常熟悉，那就是《走近科学》。节目中经常会介绍一些神秘的现象，最终被证明只是日常生活中的一些常见事物所引起的。

很多人因此都喷这个节目，认为节目糊弄观众。不过，实际情况是，现实生活中的确会有很多正常的事物因为特殊的时间、地点、角度而被认为是超自然现象。尤其是所谓的外星人UFO，最终基本都被证明是已知的现象。
多年以来，通过对ufo事件进行整理分析，科学家们发现，虽然容易被误认为UFO的现象有很多，但普遍集中于以下七种。那么，到底是哪七种正常的事物，容易被误认为是UFO呢？
闪电

（图片说明：精灵闪电）
这里说的闪电，并不是通常我们看到的闪电，而是非常特殊的一种，我们通常称之为精灵闪电。这种现象出现的时间甚至不足1/30秒，而且没有征兆。通常的闪电都是自上而下地劈下来，而精灵闪电却是在30-80公里的高空向上闪耀。这些神奇的特征，让它得到了一个特殊的称号——精灵闪电，又叫闪灵。
精灵闪电的出现通常源自于雷雨天气下闪电激发了上方的电场，有时候呈现出条纹状，有的时候也会出现卷曲的形状。而且，精灵闪电还有蓝色、红色之分，其中蓝色的尤其罕见。

（图片说明：精灵闪电爆发瞬间）
金星金星是天空中除了太阳和月亮之外最亮的天体，在天空中非常显眼。由于它的轨道在地球内侧，和太阳几乎在同一个方向，因此我们只有在清晨和傍晚的时候能够看到。并且由于它在清晨和傍晚分别位于东方和西方的天空，我国古人甚至还将它误认为是两颗星星，分别称为启明星和长庚星。
虽然西方人没有给它起两个不同的名字，但是类似的现象也会让人们对它产生误解。尤其是傍晚的时候，金星就像是一个释放出耀眼光芒的飞行物。加上一定的特殊角度，非常容易被误认为是UFO。

（图片说明：位于昴星团下方的金星）
导弹试验2009年12月，挪威的上空突然出现了一道蓝色的光束，同时头部伴随着巨大的白色螺旋，引起了所有人的关注。人们对此议论纷纷，开始猜想这是不是外星人的UFO来探访地球。
随后，研究结果表明，尽管这个现象非常奇怪，但绝不是所谓的UFO，而是俄罗斯发射失败的一枚导弹所产生的现象。这枚“布拉瓦”洲际弹道导弹因为失控而发生旋转，于是就产生了这样螺旋形的光芒。

气球2010年10月13日下午，美国曼哈顿切尔西地区的上空突然出现了非常神秘的银色发光飞行物。很快，目击者们就开始报告自己的发现，有人说自己看见了一个巨大的发光物体在天空中缓缓移动，甚至还有人说看见了十几个。
这个画面已经很像所谓的UFO，但最终也被证实和外星人没有任何关系。经过调查，这些UFO其实是距离此处24公里外的一名教师在订婚party上准备的气球，结果在当天下午一点的时候有12只气球飞了出来，大约1点半的时候，纽约的人们就看见了这个神秘的画面。

飞机作为经常在天上飞的交通工具，飞机自然也少不了被误认为是UFO。
美国加利福尼亚州就曾经有过一条报道，说是在天空中发现了一枚导弹飞过的痕迹，虽然没有看到导弹本体，但是它留下的痕迹非常明显，在天空中停留了很久。然而，根据美国国防部的说法，当时他们并没有发射任何导弹。随后的调查也表明，附近的其他国家在当时也没有类似的导弹或者是火箭的发射。于是，这一下子就成了未解之谜，成为了不明飞行物。

经过长时间的调查，专家们基本达成共识，那就是这个条纹只是来自于一架普通的喷气式飞机，只不过由于各种因素的作用，留在天空的时间比通常情况要长一些。尤其是在日出或日落的时候，在特殊的角度下，这种尾迹更容易呈现出特殊的颜色，被人们误认为是UFO。
而且，身处飞机上的飞行员，也经常会看到诡异的UFO现象，在自己的下方看到诡异的光芒。最终，这些光芒基本都被证实是其他飞机的航行灯或者是气象飞船投下的信号弹。当然了，去年美国五角大楼曝出的视频中UFO比较暗，目前还没有得到合理的解释。

（图片说明：美国五角大楼在去年4月份公布的UFO视频）
军事实验这大概是最著名的一种了，其中尤为著名的就是1947年的罗斯威尔事件了。当时，有新闻报道，美国新墨西哥州罗斯威尔发现了坠落的外星人飞碟，甚至说发现了外星人的尸体。根据描述，飞碟呈圆形，直径大约15米，中间凸起。报道声称，外星人尸体很快被美国军方带走，并封锁了消息。

（图片说明：外星人尸体艺术品）
尽管这个消息直到今天仍然广为流传，是UFO史上最重要的事件。但美国军方的解释很明确，那就是一个军事气球坠落，而非所谓的外星人飞碟。
云没错，连云层都有可能被认为是UFO。比如2009年10月份的时候，莫斯科的上空就出现过一个巨大的光环。它的颗粒感非常强，而且还有人隐约看到似乎有黑色物体呼之欲出。再配上爆料视频里听起来有些紧张的广播，更让人感觉到了它的神秘。

不过，很快就有气象学家出来进行了解释。他们指出，这个现象叫做穿洞云，通常都是发生在由过冷水构成的卷积云中。当喷气式飞机或者是风等造成干扰时，就会产生结晶核导致中间的水滴瞬间结晶或者蒸发，从而形成了穿洞云。再加上阳光的照射，就形成上面这幅画面了。
总结目前来说，90%以上的UFO事件都可以利用自然现象来解释。诚然，还有一部分目前原因不明，但不代表就一定是外星人，可能只是已经难以追溯了。不管怎么说，如果外星人真的来地球，谁也瞒不住这条消息。鉴于人类对于自然还有许多不了解的方面，或许那些未知原因的UFO事件，也与大自然的神秘莫测有关吧。

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