为何我们不能排除地球大气层中存在外星飞船的可能性（尚待揭晓）

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翻译：尹天任

校对：蔡贺菁王茸

审阅：牧夫校对组

美编：周英杰

后台：胡永葳

1950年，著名物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）与其科研团队在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的户外区域共进午餐时，遭遇了沙漠地带特有的炽热与强风，致使其衬衫随风轻舞。在这样一个看似寻常却氛围轻松的场合下，费米突然抬头望向无垠的天空，提出了一个深刻的问题：“他们都在哪里？” 此言所指的“他们”即外星生命，由此引出了著名的费米悖论。尽管存在诸多关于外星生命或技术的传闻与猜测，但尚未有确凿证据表明太阳系乃至宇宙中存在除地球生命以外的智慧生命体。时至今日，费米悖论仍是科学界未解之谜。

图像来源：https://www.scientificamerican.com/

缺乏外星人存在的直接证据，可能归因于两种科学假设：一是外星生命体可能根本不存在于地球邻近区域；二是当前搜索技术的采样深度不足，即搜索的彻底性和敏感度尚未达到探测外星生命的阈值。此情形犹如以有限海水样本中无鱼推断整片海洋无鱼，强调了采样深度的重要性。费米悖论的价值在于其将可能性聚焦于这两点上，即外星生命远离或技术局限，从而引导科学探索深入反思。

这种二分法凸显了科学探索中的一个普遍难题：即如何判定当前的样本采集深度是否足以揭示某一效应，特别是当该效应的性质尚不完全清晰之时。以20世纪天文学家搜寻太阳系外行星为例，随着高灵敏度、大口径望远镜的专用观测，数千颗系外行星已被确认，但在这一发现之前，相关研究曾遭遇广泛质疑。乐观派主张，系外行星之所以难以发现，仅因其超出了当时的观测技术边界；而悲观派则预言，即便系外行星真实存在，其也可能远远超越当前乃至未来可预见的望远镜观测能力。此类推测不仅限于天文学，在包括星际探测在内的诸多研究领域中，类似推断屡见不鲜。这充分体现了在数据稀缺情境下，科学探索的复杂性与挑战性。

对于多数人而言，在邻近空间搜寻星际航行者的设想显得不切实际。以1977年发射的“旅行者2号”为例，其抵达海王星耗时12年，若要直航比邻星则需跨越约4光年的距离，耗时将长达约8万年。考虑到银河系直径约10万光年，我们怎么能指望外星飞船在空间和时间上与我们重叠呢？也许费米悖论并不那么矛盾。

然而，从宇宙演化的时间尺度来审视，银河系及其内部恒星与行星系统的历史却显得相对紧凑。银河系已存在约130亿年，而太阳系的历史也可追溯至约45亿年前，这意味着在银河系中，许多岩石行星的形成时间远远早于地球生命的出现。尽管与细菌生命相比科技生命的诞生可能极为罕见，但若在数十亿年前某颗行星上已孕育出技术生命，并发展出了星际探索技术，尤为值得注意的是，如果它们创造的这些探测器能够利用当地材料进行自我复制，以制造和发射更多探测器，它们的扩散速度将呈现指数级增长。最新的模拟研究已表明，即便这些探测器的速度受限于现有技术水平（如“旅行者”号的速度），它们在有限的寿命周期内仍然可以覆盖银河系的大片区域。

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那么，他们在哪儿呢？

如果星际扩张是合理的，那么我们就应该为科学重新考虑支撑费米问题的二分法。尽管此观念初听起来或许令人费解，但深入审视我们的探测能力与采样深度显得尤为重要。在此情境下，如果星际飞船就在附近，我们探测到它的几率有多大？我们是否忽略了什么？

这并非首次对既定认知的重新审视。历史长河中，众多重大发现皆源于对“可检测性”界限的重新界定与评估，彰显了科学探索中持续挑战既有观念、拓展认知边界的重要性。例如，1546年，意大利医生吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗前瞻性地提出了传染性微生物的存在理论，这一预见远超其时代科技水平，比微生物学家安东尼·范·列文虎克能够直接观测微生物早了整整一个世纪。当时，瘴气假说盛行，认为疾病源自“坏空气”或腐烂物质释放的毒气，因此弗拉卡斯托罗提出的小型传染性“孢子”概念遭遇了同时代人的广泛质疑。受限于缺乏显微镜辅助及无法肉眼观测细菌，其理论未能获得充分验证，采样深度不足导致弗拉卡斯托罗的远见未能即时获得认可。

这些历史案例应促使我们深刻反思：在探索宇宙生命时，我们是否过于草率地排除了附近存在星际飞船的可能性？我们的采样深度是否存在尚未被充分认知的局限性，以至于可能忽略了关键证据？

为了寻找答案，NASA于2022年委托进行了一项独立研究，旨在评估现有卫星与监视系统能否有效探测“不明异常现象”或称 UAP（政府对可能为外星飞船的说法）。研究发现，NASA地球观测卫星群虽数据量庞大，但空间分辨率不足以捕捉UAP等小型物体。相较之下，商业卫星星座虽具备与UAP尺寸相称的高分辨率，但覆盖不足，特定UAP事件难以被及时捕捉。

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地球大气层，其浩瀚辽阔堪比微生物之微小。对比地球海洋的有限深度（平均深度约2.3英里），大气层则绵延至6,200英里的高空，并逐渐融入太空。虽然大气层透明且近在眼前，但是其复杂性与未知性仍远超人类认知。

令人费解的是，面对如此广袤而复杂的大气层领域，尽管哈佛大学天体物理学家阿维·勒布及其伽利略项目在UAP（不明异常现象）研究上树立了典范，天体生物学界对此却显得兴趣寥寥，鲜有科学家深入这一领域进行探索。科学界在追寻技术物种的踪迹时，似乎重蹈了历史上对疾病本质误解的覆辙，正如弗拉卡斯托罗的同事基于有限认知对疾病本质做出种种假设，现代科学界在构想技术物种时也构建了一系列框架。其中，最为核心的一个假设是：外星飞船或宇宙文明会自然地发出显著的信号，这一观念或许正悄然阻碍着我们探索的脚步，使他们偏执于寻找那些壮观的宇宙技术展示，却错失了发现那些更为隐蔽、低调却可能更为普遍存在的外星技术形式的机会。

回顾历史，能源利用技术的飞跃总是伴随着效率提升与设备小型化。现代智能手机与昔日庞大计算机的对比，昭示着科技进步的必然趋势。因此，在寻找外星文明时，我们或许应跳出传统框架，聚焦于探索那些复杂而紧凑、高效利用能源的外星飞船，而非盲目追寻可能存在的巨大、低效的母舰。

在深入考量当前科学探索的广度与深度之际，我们有必要回溯至1950年代，重新审视费米悖论的核心问题：“为何我们没有观测到外星文明存在的显著且明确的迹象或信号？” 这一提问，即便置于现代科学语境下，依然发人深省——宇宙广阔无垠，理论上应充满外星活动迹象，实则不然。

『天文湿刻』 牧夫出品

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https://www.scientificamerican.com/article/the-fermi-paradox-may-have-a-very-simple-explanation/