超越费米悖论
超越费米悖论
这个系列翻译自Universe Today的Beyond "Fermi's Paradox"专栏。专题将会更新16次，每次更新一个小节。译者们翻译水平有限，请大家多多包涵指教。
恩里科·费米在基于宇宙漫长年龄和庞大的星体数量的基本假设上，经过一系列的计算后发现——地外文明存在性过高的估计结果与缺少地外文明存在的相关证据相矛盾，于是在1950年夏天某个午餐间的闲谈中提出了"外星人它们都在哪里?"的著名问题。
当我们仰望头顶星空，对广漠而寂静的宇宙心生敬畏的时候，也许会感受到一种孤独感——来自一颗淡蓝色星球上智慧生物的孤独感。我们也许会和费米产生一样的疑问——宇宙间是否存在着外星生命，而它们又在宇宙中的何处呢?
在《超越费米悖论》的专栏里，我们会了解到费米悖论提出的前生今世，以及对于费米悖论给出各种可能的解释，我们将尽可能的介绍并探讨部分解释。虽然科普和科幻有些距离，但是我相信浩瀚的星空绝对可以承载起这距离，也可以承载我们人类的想象力。所以请各位读者最大限度地展开自己想象力的翅膀吧！
Where is everybody?
– Enrico Fermi
一次午餐的对话——恩里科·费米和地外文明|超越费米悖论
费米和他的著名问题已经成为一种传说，例如牛顿和苹果的传说，亦或乔治·华盛顿和樱桃树的传说。
1950年夏季的一天，伟大的物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory, LANL)的富勒小屋(Fuller Lodge)与同事共进午餐，并提出了关于存在地外文明的有力论据，即所谓的"费米悖论"。
但是像许多传说一样，只有部分是真的。罗伯特·格雷(Robert Gray)在最近的《天体生物学》(Astrobiology)杂志上发表了论文《费米悖论既不"费米"也不"悖论"》(The Fermi Paradox Is Neither Fermi's Nor a Paradox)解释了历史背后的真相。恩里科·费米作为1938年诺贝尔物理学奖的获得者，带领团队在芝加哥大学开发了世界上第一个核反应堆，并且为第二次世界大战期间研发原子弹的曼哈顿计划做出了重要贡献。他工作的洛斯阿拉莫斯实验室是曼哈顿计划项目的总部，富勒小屋在曼哈顿计划期间被征用做为参与计划人员的餐厅和客房。
在午餐时间的谈话中，费米的推理思路如下: 在我们的银河系中可能有许多宜居的类地行星。如果其中任何一个类地行星上出现了智能生命并且发展出了先进技术的文明，那么该文明将最终发明一种星际旅行的方式并将向附近的恒星系统殖民，而这些殖民地将又会派出自己的殖民探险队——这一过程将不可避免地继续进行，直到这个文明的足迹遍布银河系中每个可居住的星球为止。
而我们并没有在地球上发现过外星人，这个事实足以成为反驳外星人存在的有利证据。而外星人不存在的论点实际上不是费米提出的，而是在二十五年后由天文学家迈克尔·哈特(Michael Hart)发表的论文《对地球上没有发现外星生命的解释》(Explanation for the Absence of Extraterrestrials on Earth)中。这个观点由宇宙学家弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)在1980年发表的一篇论文《地外智慧生命并不存在》(Extraterrestrial intelligent beings do not exist)中进行了详细的阐述。
尽管费米在1954年因癌症去世，但那场午餐间的谈话在历史上确实发生了。物理学家埃里克·琼斯(Eric Jones)在35年后，也就是1985年整理并出版了1950年夏季那次午餐对话的回忆录《外星人他们都在哪里?——对费米问题的解释》。这些同伴中包括爱德华·泰勒(Edward Teller)，埃米尔·科诺宾斯基(Emil Konopinski)和赫伯特·约克(Herbert York)，他们都是曼哈顿计划中著名的物理学家和举足轻重的人物。泰勒在氢弹的研制中起着核心作用，科诺宾斯基则研究了原子核结构，而约克最终成为劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)的负责人。
图1.爱德华·泰勒(Edward Teller)作为恩里科·费米(Enrico Fermi)的午餐同伴之一，见证了费米提出了一个著名的问题:"外星人它们都在哪里?" (图片来源: LLNL)
在一行人步行到富勒小屋用餐期间，物理学家们讨论了最近一次UFO目击事件以及《纽约客》杂志上的一幅描绘了外星人和飞碟的漫画。这个关于UFO和外星人的话题随着小组成员坐下来吃午餐而继续，但爱德华·泰勒回忆说："在谈话的中间，费米提出了一个非常意外的问题，'Where is everybody?(大家都在哪里?)'，对费米的问题，我们的回复是哈哈大笑。尽管费米的问题出乎意料，但是奇怪的是，在座的每一个人似乎都立刻知道他说的'大家'是在指'外星生命'。"
对于那场午餐会泰勒描述道："除非是因为我们与那些外星人居住的行星的距离可能非常遥远，所以我们没有看到外星人。所以我不相信从那次对话中我们达成了什么共识。而且就以我们的银河系为例，我们生活在银河系旋臂上的某个位置，离银河中心的很遥远"。
约克则回忆起那场午餐的讨论中更多的细节——在费米提出这个问题后，他进行了一系列计算，这些计算包括恒星系统中类地的行星出现的可能性，有了类地行星后生命出现的可能性，出现了生命后人类这样的高智慧生物出现的可能性，以及高科技的兴起并持续下去的可能性，并以此类推。他根据这些计算得出的结论是，我们应该在很久以前就被外星人造访过很多次了。
根据约克的说法，费米认为我们之所以没有被访问的原因"可能是星际航行是不可能的，或者如果星际航行可能的话，总被认为费力不讨好，或者出现技术的文明兴盛的时间不足以实现星际航行的壮举" 。因此费米与哈特不同，费米他并不怀疑外星人的存在，也不认为我们在地球上没有发现外星人是有谬误的。到1950年的夏季为止，并没有费米悖论出现，有的只是费米的一个问题"外星人它们都在哪里?"——对这个问题可能有很多答案。费米个人更倾向于要么星际旅行因为涉及的距离太远而行不通，要么根本就没有外星旅行者到访过地球的解释。
图2.赫伯特·约克是劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的第一任主任，也是费米提出著名问题那天一起共进午餐同伴之一.(图片来源: National Nuclear Security Administration, NNSA)
对现在的人类而言，恒星之间的距离仍然遥不可及。如果将海王星轨道上的整个太阳系减小到人的四分之一的大小，那么我们与除了太阳之外最近的恒星——比邻星(Proxima Centauri)的距离仍然大约有足球场的长度。实际上飞船要么需要以接近光速飞速行驶，要么需要长时间生命维持系统支持其机组人员生存。尽管从理论上讲两者皆有可能，但对当今人类而言星际旅行似乎是一项艰巨任务，尚不清楚任何文明是否能够或愿意为了星际航行而消耗所需的大量生存资源。
我们又是在何时将费米的问题与哈特的论点混淆起来的呢? 卡尔·萨根(Carl Sagan)在1963年发表的一篇论文《相对论速度星间飞行与银河系间文明的直接接触》(Direct contact among galactic civilizations by relativistic interstellar spaceflight)的脚注中提到了费米的问题。在1975年哈特的论文发表后，费米的问题和哈特的投机性的回答被很多科幻作家在无意识中关联起来——费米的问题似乎期求哈特的回答——"费米悖论"由此诞生。根据罗伯特·格雷(Robert Gray)的说法，该术语是由史蒂芬森(D. G. Stephenson)在哈特的论文发表两年后提出的。
但重点是为什么恩里科·费米从未真正提出过哈特的论点?难道迈克尔·哈特(Michael Hart)和弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)确实提出了令人信服的理由来证明我们银河系中不存在外星文明?我们将在第二辑——《对哈特-蒂普勒猜想的回击|超越费米悖论》中回答这些问题。请各位读者继续关注这个翻译专栏，再次感谢大家的阅读。