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这种话题在网络上经久不衰，一直很热门，且一直也说不清楚。因为迄今为止，不要说地外文明，就是地外生命的一根毛也没有发现。

但这不能就此认定地外文明不存在。多数科学家认为，宇宙中绝非只有地球一个文明，只是还没有被人类发现，或者说由于宇宙太大，文明稀少，很难遇到而已。为什么会这样呢？这就得用有关外星人的四个理论来解释了。

在上世纪中叶，科学界对“外星人”的讨论很热烈，由此派生了四个与外星人有关的理论，根据提出时间的先后，分别为费米悖论、德雷克方程、戴森球、卡尔达舍夫等级等理论。现在我们就一起来学习了解一下这四个理论。

费米悖论

费米悖论又叫费米佯谬，是由美国著名物理学家、诺贝尔奖得主恩利克·费米在1950年提出来的，是一个有关外星人、星际旅行的科学悖论，阐述的是对地外文明过高估计与缺乏相关证据之间的矛盾。

费米悖论的核心思想就是：既然宇宙这么大，而且有138亿年的历史，应该产生了许多文明乃至高等文明，但它们在哪儿呢？悖论提出后，引起了科学界的热烈反响，许多科学家参与了讨论并提出观点，涉及的学科越来越广泛，囊括了天文学、生物学、生态学和哲学等学科，形成了跨学科的争论和研究。

有关费米悖论的讨论，大致形成了如下一些问题和回答：

1、宇宙尺度很大，仅银河系中就有约4000亿颗恒星，可观测宇宙可能有万亿个星系以上，至少有1000亿亿颗恒星，而地球只是一颗比较典型的普通行星，只有太阳质量33万分之一，在宇宙中并不特殊，因此仅银河系就应该有相当数量的文明，即便银河系只有地球一个文明，平均一个星系有一个文明，整个宇宙也有万亿个文明。

2、之所以现在找不到地外文明，可能有两点原因：一是文明太稀少，很难碰到；二是我们对生命和文明的理解有误，或许宇宙中其他文明与我们想象的完全不一样，所以即便相逢也不相知。

3、由于宇宙中存在着许多不确定风险和灾难，如伽马射线暴会定期或不定期清理掉宇宙中90%以上的文明，由此让文明存续时间受到限制，或者说很难发展出能够星际旅行的文明，因此，虽然宇宙诞生138亿年来可能孕育出许多文明，但这些文明很少在某个时间段同时存在，就难以遇到。

4、从地球生命和文明成长史来看，地球40多亿年的年龄，生命存在时间虽然有三四十亿年，但有形生命只有5亿年，无数的生物中只进化出了人类这唯一物种具有智慧和创造了文明。由此可见，即便有类似地球条件的星球存在，出现文明的概率也极小。

德雷克方程

德雷克方程又叫德雷克公式，是美国天文学家法兰克·德雷克在1960年提出的一个理论，实际上也是试图回答费米悖论的一个理论。这个理论的核心是提出一个推算人类有可能接触到地外文明数量的公式，天文学家、科幻作家卡尔·摩根也参与了方程的研究和讨论。

这个方程的表达式有两个，公式1为：N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL；公式2为：N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L。

公式1里面字母代表的意义是：N为银河系中可能与我们通讯的数量；Ng为银河系内恒星数量；Fp为有行星的恒星所占比例；Ne为每个行星系中类地行星数目；Fl为宜居行星比例；Fi为演化出高智慧生物的概率；Fc为高智慧生物能够通讯的概率；FL为科技文持续时间在行星生命周期中占比。

公式2与公式1的区别在于R*替代了Ng，L替代了FL。R*表示银河系形成恒星的平均速率；L表示科技文明的寿命。

德雷克方程看似并不复杂，但很难求解。因为方程里最大的不确定因素是科技文明的寿命，如人类现在科技文明的时间还只有几百年，可以与地外通讯的时间只有100多年，如果把这个时间作为科技文明的话，只是地球年龄的一亿分之四多点。未来的科技寿命还有多长呢？是几百年还是几千年，或者说长生不老，现在还不知道。

我们知道的是，科技文明才几百年，人类生存已经是危机四伏，天灾人祸不断，尤其是对环境的破坏导致温室效应越来越严重，许多科学家惊呼，如果人类不加以控制和逆转，本世纪就有可能导致灭绝性大灾难。

而且从人类历史来看，隔三差五就会出现几个毒菜和反人类反社会的败类攫取了政权，就会撺掇人类相互屠戮。这样，随着科技文明的升级，文明自我毁灭的可能性就越来越大，如现在核战阴影时刻笼罩在人们头上，谁知道哪一天人类文明就终结了呢？

人类文明能够持续多久实在无法预料，而如果宇宙科技文明都在很短时间就毁灭，文明之间怎么可能能够相知相遇呢？

公式中有些项可以确定，比如银河系恒星数量或银河系形成恒星的速率；但也有些还没有定论，如宜居星球的条件、演化出文明生物的概率、发展出星际通讯的概率等等。因此无法准确计算出银河系和宇宙的文明数量，只能大致估计。

比较乐观的估计是银河系中可能存在着100万颗具有文明的星球，中等估计为存在10万个文明，最少估计为只有地球一个文明。

即便银河系中存在100万个文明，简单计算就知道平均距离在680光年左右，光速一个来回也需要1360年，如果人类科技文明时间很短，相互联系的电波还没有收到，就完了。如果银河系只有地球一个文明，那文明之间的联系就更渺茫了。

戴森球理论

戴森球理论是爱因斯坦曾经的副手、美国著名物理学家和数学家弗里曼·戴森提出的一种理论。他认为如果人类文明延续的足够长，总有一天所需能量达到太阳全部的输出能量，除了太阳本身，在太阳系任何地方都无法得到这种巨大能量，因此就必然要建设一个环绕太阳的装置，能够收集太阳的全部能量。

他的这种设想以名为《人工恒星红外辐射源的搜寻》的论文发表在1959年《科学》杂志上，其核心内容就是人造一个巨大的球状壳体装置，包裹着太阳。这个装置半径约1.5亿千米，也就是从太阳到地球轨道这么大，这样内壁就能够将全部太阳辐射能收入囊中，通过核聚变装置，转换成人类所需科技发展和星际移民的能量。

这种球状壳体装置就叫戴森球，戴森球不但可以进行核聚变能量转换，还可以在上面建设安装人类居住的生活设施，未来的人类都将生活在戴森球上。

这是一个无法想象的浩大工程，经过计算，需要拆解掉太阳系所有行星和大大小小的天体都不够，还需要将太阳系最多的氢和氦元素通过核聚变变成重金属，才勉强能够建成一个约20厘米厚，每平方米约600千克的壳体。

戴森球理论得到许多科学家的青睐，纷纷加入研究，发展延伸出许多种类的戴森球方案，主要有戴森壳、戴森云、戴森泡、戴森网等等。这些方式都是包裹太阳，但包裹的方式不一样，有的是密闭全包裹，有的是有缝隙的包裹。

戴森壳实际上就是前面说的主流戴森球，这种戴森球很难抵抗重力和旋转速度的拉扯力，戴森云则可以解决这个问题。所谓戴森云就是建造巨大数目环绕太阳的独立结构，每个结构由太阳能收集卫星和空间定居点组成，这些装置会有很多，就像环绕地球的白云一样环绕着太阳。

这类结构的优势是尺寸不固定，结构方式选择性强，可以在一个很长时间段逐个建设，最终形成环绕太阳的戴森云，而能量聚集传输则采用无线方式。戴森云的劣势是复杂的轨道模式可能会相互影响，增加了不稳定性和相互阻挡日光的日蚀现象，影响效率，且不能完全收集太阳能量。

戴森泡的设想类似于戴森云，也是由许多独立结构组成，同样可以分步长期建设。与戴森云不同的是采用巨大的太阳帆来收集太阳呢，太阳帆可以依靠接受太阳光压来抵消太阳重力拉力，分布在太阳路径的不同距离，太阳帆上牵挂着太阳能收集卫星，相互独立且静静不动的收集太阳呢。

这个技术的难点是光帆的密度要求达到每平方米0.78克，而现在人类只能做到每平方米3克。这项技术的优势是消耗的材料极少，整个包裹太阳的戴森泡总质量约需2.17*10^20千克，只要拆解一颗直径560千米的小行星智神星就够了。

戴森球理论虽然只是一个思想实验，但许多科学家相信很可能是人类文明升级到二等时的必然途径，而且有不少科学家对此作了论证，认为在未来100年就有可能要走这条路，而且是可行的。

戴森球理论还成为了科学界寻找外星人的一个依据。因为如果戴森球必然会导致恒星光芒大大下降，只要找到这种恒星，就可以证明宇宙中存在高等级文明。因此，从上世纪中叶开始，人们就利用射电望远镜扫描了成百上千万颗恒星，企图寻找银河系戴森球存在的证据，

曾经有几次惊喜发现，科学家认为找到了疑似戴森球的现象，但后来都被否定了，到现在还没有找到戴森球确切存在的证据。

卡尔达舍夫等级

卡尔达舍夫等级是指苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫在1964年创立的一个理论，这个理论设想将宇宙文明分为三等，即一等文明为母星文明，二等文明为恒星文明，三等文明为星系文明。

文明等级的衡量度标是能量的消耗量，而且主要是指用于星际通讯或星际活动消耗的能量。卡尔达舍夫认为，根据不同文明所在的行星以及行星系统、星系不一样，其文明等级的能量消耗标准也不一样，以各自的实际状况确定。

以地球人类文明为例，一等文明说的母星文明，就是指地球文明，达到这个等级的文明就能够完全掌控地球的一切资源和能源，应对地球上一切灾害；活动范围在太阳系以内，可达地球附近星球；能量消耗量达到太阳辐射到地球的全部能量，即太阳总辐射量的22亿分之一，约为1.75*10^17焦耳/秒。

二等文明说的恒星文明，是指太阳文明，达到这个等级的文明就能够完全掌控太阳和太阳系的一切资源和能源，应对来自太阳系的一切灾害；活动范围可达太阳系每个角落以及周边附近的恒星系统；能量消耗达到太阳的总辐射量，约为3.86*10^26焦耳/秒。

三等文明说的星系文明，是指银河系文明，达到这个等级的文明就能够完全掌控银河系的一切资源和能量，可以应对来自星系的一切灾害；这时的人类除了意识消散和宇宙大爆炸，几乎成了不死之身，活动范围可达星系团甚至更广泛的星际空间；能量消耗达到银河系的总辐射量，约为4*10^37焦耳/秒。

一些科学家经过对目前人类能源使用量的计算和分析，认为目前人类文明还只达到0.73等，要达到一等文明，能量利用还需要增加数千倍，需要200年的努力；要达到二等文明，能量利用还需要增加成千上万亿倍，还需要奋斗5000年。

这也是要实现二等文明必须建设戴森球的原因，除此之外任何能源都无法满足这种需求。

三等文明被认为是神级文明，现在的人类完全无法想象，因此需要多久也无法知道。有科学家预测可能要亿年以上，甚至更长的持续努力。要实现高等级文明的前提条件是，科技文明能够持续足够长的时间，不会被各种灾害所毁灭。

科技文明是一把双刃剑，既可以增强人类抵御灾害的能力，也可能成为反人类团伙毁灭人类的武器。但总体上来说，人类文明等级越高，被灾害毁灭的可能性就越小，长期延续的概率就越大。

当然，这个理论本身也只是一种猜想，且后来还出现了许多其他的有关宇宙文明的理论，如将宇宙文明分为四等、七等。但科学界最多认同的还是卡尔达舍夫的等级理论，而且采用这个理论广泛用于寻找地外文明。

那么，根据这四个理论，能得出结论了吗？

还是不能，只能假定。鉴于上述理论，我认为地外文明存在的概率是很大的，但总体是十分稀有的。由于距离和文明种类、文明的持续时间等原因，文明之间很难相知，更难相遇，或许人类整个生存史都不会遇到所谓“外星人”。

这样我们只能假定人类文明是宇宙中第一个文明，甚至可以说是唯一文明。当然，发现地外文明或“外星人”的概率虽然很小，但不等于零。既然如此，就有机会，或者明天就突然发现了，或者100万年后，甚至更久远才会发现。发现了，唯一文明的假设就破产了，但是不是第一文明呢？就要评比考证了。

通过对这四个有关外星人的科学理论，朋友们是不是对宇宙文明或所谓外星人有了更清楚的认识呢？

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