外星文明会在什么时候出现？新研究指向一个令人不安的结论

如果文明在宇宙中很普遍，那么99.9%以上的星系将被“感染”。但是，他们在哪？

他们在哪？NASA

“费米悖论（Fermi's Paradox）”通过粗略计算认为，假设星际航行可行，外星文明应该早就造访过地球。但这与现实相矛盾。

“费米悖论”催生出了大量解释方案。其中之一是所谓的“哈特-蒂普勒猜想（Hart-Tipler Conjecture）”。

20世纪70年代中期至80年代初，物理学家迈克尔·哈特（Michael Hart）和弗兰克·蒂普勒（Frank Tipler）通过一系列颇具争议的论文，认为地外智慧文明并不存在。该观点遭到了包括卡尔·萨根（Carl Sagan）和威廉·纽曼（William Newman）在内的诸多学者的反驳。

而最近美国哥伦比亚大学天文学家大卫·基平（David Kipping）通过建立新模型升级了这一猜想——在将宇宙的膨胀因素考虑在内后，研究人员发现了一个令人不安的可能性。

“费米悖论”及后续的很多解释建立在大量的假设基础上，它们还有一个通病——即它们往往假设先进文明具有动机的同一性，所有智慧生命都有相似的发展模式——且默认会制造冯·诺依曼（Von Neumann）构想的能够自我复制的“通用构造器（Universal Constructors）”。随着技术的发展，现在已经有不少人认为，这种通用探测器必然会出现，甚至马上就要出现。

鉴于这种情况，基平选择了一个不同的切入角度，刻意脱离了“通用构造器”的语境，引入了一个更加广义的概念——“人造感染（Artificial Infection）”。

这种“感染”可以通过星际殖民、星际病原体、AI驱动的能够自我复制的机器，甚至可以是某种我们完全无法想象的东西来进行。感染的过程遵循一个包含三个参数的简易模型。这三个参数分别是“智慧生命的自发涌现率（λ）”、“传播速度（u）”和“起始时间（t）”。模型的有效范围是整个可观测宇宙，因此宇宙的膨胀也被考虑了进去，而此前的所有讨论都只局限于银河系。

基平认为，如果“哈特-蒂普勒猜想”中的探测器可以在30万至2000万年内横穿银河系，那么它们自然也能“感染”其他星系。但宇宙在膨胀，且速率达到了每百万秒差距每秒73.7千米，对于无法超越光速的飞行器来说，其效应不容忽视。

基平表示，宇宙的膨胀几乎可以像摩擦一样，对抗“人造感染”在宇宙尺度上的完成。虽然直觉让人认为大多数星系在这种情况下很有可能无法被“感染”，但模拟结果却恰恰相反——即使探测器的飞行速度只能达到光速的10%，宇宙中依然有大量星系被“感染”。只不过“感染源”随机分布在宇宙各处，而非来自单一的源头。

模型假设每个星系有两种状态——一种是未感染（U），另一种是已感染（I）。星系可由本星系产生的文明通过发射探测器或殖民感染，也可被来自其他星系的文明感染。

但在对星系被感染的比例进行了计算之后，基平发现文明在宇宙中的涌现，亦即所谓感染源的产生率必须极低——在宇宙的整个演化史上，大约每100万个星系才出现一个，否则就只有一个令人不安的可能——人类在宇宙中是孤独的。

基平表示，如果感染源的产生率高于10万分之一，那么在感染速度为光速10%的情况下，宇宙的99.9%就已经被感染——这与我们以为的观测结果不一致。如果要强行吻合我们的观测经验，产生感染源的行星系（Star Systems）比例必然低于1万万亿分之一。这一结果对外星文明在宇宙中的存在作了极为严格的约束，也是目前SETI领域所能作出的最强统计学论断。

当然，也有其他可能。比如以萨根为代表的乐观派认为，地外文明其实大量存在，只是他们想要“感染”其他星系的概率很低。但这同样也建立在动机同一性的假设基础上——只要有一个文明选择打破沉默，这个解释就不成立了。

对于悲观派而言，解释可能会容易一些。要么地外文明根本不存在，要么存在“大过滤器”。但基平认为，这也站不住脚。基平认为，“大过滤器”不可能在我们身后——因为地球生命起步极早，这实际上暗示我们， 或许某些步骤比较困难，生命起源于无机自然（Abiogenesis）仍然是相对快速且容易的；同样，“大过滤器”也不会在我们前方——即使我们无法发展出“感染”其他星系的能力，但也很难想像未来的“过滤”能够把生存概率压缩得如此之低——文明延续有诸多途径，未来一定在某处会出现某些更有智慧的人，能够战胜我们今日面临之挑战。

参考

The Cosmological Hart-Tiper Conjecture

https://arxiv.org/pdf/2606.04044