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無法觸及的外星生命

2021-01-03 04:54紀靜
科學之謎 2021年10期
關鍵詞:費米視界外星

紀靜

1951年的一天,諾貝爾獎獲得者、物理學家費米在與別人討論飛碟及外星人問題時,突然冒出一句:“它們都在哪兒呢?”這句問話引出的科學論題,被稱為“費米悖論”。

為了了解我們人類到底是不是宇宙中唯一的生命,一直以來,我們都在“搜尋外星情報”——不斷加快速度建造更大、更復雜的機器,并孜孜不倦地探索太空。但是迄今一無所獲。

如果確實存在外星生命,為什么我們從未發現任何有關它們的蛛絲馬跡?

也許,它們向我們發出了聲音,而我們也一直在全神貫注地監聽著。然而,它們的信息永遠無法到達我們這里,因為它們與我們的距離超越了所謂的“宇宙視界”——而這,也是費米悖論最令人信服的答案之一。

宇宙視界,是“可觀測宇宙”與“不可觀測宇宙”之間的一層障礙,是兩個領域之間的界限。

對我們來說,宇宙視界就是以我們地球為中心,半徑達470億光年遠的地方。在這個范圍內,我們的望遠鏡可以觀測到一切(我們已經知道的一切),所以我們也將這個視界范圍內的宇宙稱之為“可觀測宇宙”。它是一個巨大的空間,充斥著1022顆恒星,這些恒星在熊熊燃燒,并將耀眼的光芒賦予不可計數的行星。當然,這些光芒也照射到了我們的地球。

在這個視界之外,存在著一個潛在的、無限的宇宙,我們稱之為“不可觀測宇宙”。關于宇宙膨脹學的研究告訴我們,這個不可觀測的宇宙可能包含了另外1080顆恒星。這些恒星與我們周圍的恒星相互嵌在一起,構成了雄偉壯闊的宇宙景觀。

除了一個明顯的特點,“兩個”宇宙基本上是無法區分的——這個特點就是:不可觀測的宇宙是最有可能容納外星生命的地方。

宇宙視界的存在是因為光線傳播的速度是有上限的——光以30萬千米/秒的速度傳播,雖然很快,但已經是極限。越遠的物體發出的光,需要越長的時間才能到達我們這里。因此,天體距離我們越遠,當我們看到它時,看到的是它越早期的模樣。例如,當你抬頭看一顆1000光年遠的恒星時,你看到的,是它1000年前的模樣,而不是此刻的樣子。

時間與距離之間的這種關系,可以解釋為什么我們的宇宙只有138億年的歷史,而我們的宇宙視界卻遠遠超過了它(以上說過,我們的宇宙視界的半徑是470億光年)。并且,宇宙視界還一直在增長。隨著時間的流逝,遙遠的天體發出的光最終將到達我們這里,使我們能夠通過儀器發現它們。

不幸的是,隨著我們的宇宙視界越來越大,我們的“事件視界”卻變得越來越小。

宇宙的事件視界類似于黑洞的事件視界。超出這一界限,我們將不能與任何物體交流,也不能影響任何物體。

一個星系可能在我們宇宙視界之內——我們可能正驚嘆于它擁有如此眾多成熟的恒星——然而,它最終將會超出我們的宇宙視界之外,因為宇宙的膨脹會將它推得離我們越來越遠。

這種膨脹看似比光還快,它由充滿魅力的“暗能量”控制。暗能量,這個名字本身聽起來就有些神秘和險惡,我們一直都在努力了解它是什么,為什么它能以如此之快的速度拓展我們的宇宙。然而,到目前為止它依然神秘。

最終,那些我們觀測得到,但永遠都到達不了的世界被不斷拓展的宇宙帶離我們。數十億年后,它們也將超出我們的視界。在更遠的將來,目前的這個“可觀測宇宙”將會縮小到只剩本地的星系:一些被引力束縛的旋轉的物體,在數光年之外,變得什么也看不到了。相比之下,此刻,我們生活在一個充裕的世界里。

美國天體物理學家托莫諾里·托塔尼在一項研究中使用了宇宙視界來解決“費米悖論”這個問題。

事實上,“生命自然發生學說”是一個讓人難以接受的觀點。但令人驚訝的是,我們所看到的周圍的所有生物,都是在地球動蕩歷史中的某個時刻由非生命物質產生的。在可觀測的宇宙中,發生這種情況的概率看上去很小。但是,如果在擁有1080個恒星的更大的宇宙中呢?這是不是就會比較容易讓人接受?

雖然在我們地球上——這個我們目前知道的、唯一產生生命的地方——生命自然發生很罕見,然而,在我們的宇宙視界之外,它或許很普遍、很常見。我們的可觀測的宇宙似乎還太小,無法找到更多的生命。

這意味著,一方面,人類仍然是我們可觀測的宇宙中生命的獨特例子,并處在事件視界之固定界限中;另一方面,這又沒什么特別的,因為在視野之外,可能還有數不清的星球,生命在那里生息繁衍。

在宇宙的某個地方,有我們從未見過的文明,還有對我們來說語言像咒語的“外星人”,但是,我們和它們之間無法接觸。在超出人類可觀測的范圍,存有迷人的東西,然而這些東西對我們來說,永遠都是未知的。

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