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費米悖論的原因

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費米悖論費米悖論是一個有關外星人、星際旅行的科學悖論,闡述的是對地外文明存在性的過高估計和缺少相關證據之間的矛盾。

1950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:“他們都在哪兒呢?”

這句問話引出的科學論題,被稱為“費米悖論”。

“費米悖論”的隱含之意是:理論上講,人類能用100萬年的時間飛往銀河系各個星球,那麼,外星人只要比人類早進化100萬年,現在就應該來到地球了。

換言之,“費米悖論”表明這樣的悖論:a.外星人是存在的——科學推論可以證明,外星人的進化要遠早於人類,應該已經來到地球並存在某處。

b.外星人是不存在的——迄今,人類並未發現任何有關外星人存在的蛛絲馬跡。

費米悖論的產生背景在1950年的一次非正式討論中,諾貝爾獎獲得者、物理學家費米在和別人討論飛碟及外星人的問題時,突然冒出一句:“他們都在哪兒呢?”

,如果銀河系存在大量先進的地外文明,那麼為什麼連飛船或者探測器之類的證據都看不到。

對這個話題更加具體的探討最早出現在1975年麥克·哈特的文章中,有時也被叫做麥克·哈特悖論。

另一個緊密相關的問題是大沉默——即使難以星際旅行,如果生命是普遍存在的話,為什麼我們探測不到電磁訊號?有人嘗試透過尋找地外文明的證據來解決費米悖論,也提出這些生命可能不具備人類的智慧。

也有學者認為高等地外文明根本不存在,或者非常稀少以至於人類不可能聯絡得上。

地球殊異假說有時被認為為費米悖論提供了一種解釋的答案。

從哈特開始,很多人開始發展關於地外文明的科學理論或模型,大部分工作都引用費米悖論作為參考。

很多相關的問題已經得到重視,內容包括天文學、生物學、生態學和哲學。

新興的天體生物學給問題的解決引入了跨學科的研究手段。

費米悖論的影響“費米悖論”自成,在天文學界就有著相當的影響,因為它是基於科學探知的事實:古老的銀河系,已有約100多億年的年齡,而銀河系的空間直徑卻只有大約10萬光年,就是說,即使外星人僅以光速的千分之一翱翔太空,他們也不過只需1億年左右的時間就可以橫穿銀河系——這個時間遠遠短於銀河系的年齡。

而且僅從數學機率上分析,在浩瀚的宇宙裡,應該有著眾多的類似地球的適合於生命存在的星體。

並且這其中,有些星體的年齡要遠遠大於地球,因此,它們上面的生命進化,也要遠遠早於地球上的人類。

“費米悖論”生成幾十年來,人類對太空的探索已有長足的進展。

宇宙飛船已經參觀或探測了太陽系中絕大部分的行星及其主要衛星,天文學家還追蹤了成千上萬顆星球發出的微波訊號。

但是,這些搜尋行動一無所獲,人類並沒有發現能夠證明外星人存在的生命訊號。

“費米悖論”的實質就是否定外星文明的存在:既然我們至今還未發現外星人的蛛絲馬跡,為什麼還要相信它呢?“費米悖論”在天文學界廣有市場,許多著名的科學家對此持贊成的態度。

費米悖論的原因太陽系圍繞銀河系中心公轉速度大概是220ks,假設太陽系奔向巨引源的速度是588ks,那麼目前太陽系在宇宙中的絕對速度就是368ks,就是這個速度產生了萬有引力。

而光速是30萬千米每秒,從我的萬有力公式上可以得到,如果地球的速度達到光速意味著,引力變大近66萬倍。

人類無法承受這樣的引力作用。

那麼像劉慈欣在《流浪地球》中描述的地球以千分之五的光速向另一顆恆星進發,進行星際旅行是否可行呢?地球速度達到光速的千分之五,意味著地球引力將是現在的倍。

而人類能夠承受的地球引力也是有範圍的,那麼它應該處於怎樣的範圍呢?引力必然不能太大,如果它的引力太大,我們的血液會被拉到腿上,我們的骨頭可能會斷裂,我們甚至會無助地被釘在地上。

一篇論文中,三位物理學家聲稱人類能夠長期生存的最大引力是地球引力的倍。

克羅埃西亞薩格勒布大學的教授波爾傑克和他的同事們首先計算了人體骨骼的抗壓強度,以此來計算出人體能承受的最大引力。

根據哺乳動物的平均骨骼,他們估計人類骨骼可以承受超過地球重力90倍的重力。

但這是它靜止時的力量。

一旦我們開始跑步,骨骼上的壓力,當它們彎曲時會增加10倍。

這意味著我們可以在一個重力場大約是地球的10倍的行星上執行,然後我們的骨頭開始破裂。

按照這個計算,“流浪地球”的最大速度(絕對速度)不能超過光速的千分之二點七。

即地球最多隻能以目前在宇宙中的絕對速度368ks的倍即800ks在太空中旅行。

離太陽系最近的恆星比鄰星距離地球大約是光年,流浪地球按照人類能承受的引力極限,目前的倍引力進行太空旅行,也要近1600年才能到達比鄰星。

這也是“費米悖論”的一個答案,銀河系直徑有10萬光年,恆星之間相距遙遠,以光年計,受限於引力,“流浪地球”的最大速度不能超過光速的千分之二點七。

既使在銀河系的其它恆星系的行星上有智慧生物,他們有帶著行星星際旅行的能力,他們也沒有辦法帶著行星以光速旅行,來到太陽系中。

因為“流浪地球”以光速旅行引力將變大66萬倍,沒有生命能在這樣的引力下生存。

另外,行星演化出智慧生物,並能夠長期生存這也是一件很困難的事。

例如,地球隨太陽系在圍繞銀心公轉中,引力是變化的。

正是這個引力的劇變,促使了生物的演化,這就是地質學和古生物學上的災變,生命並不是如達爾文所認為的緩慢漸進式演化,而是主要在太陽系引力劇烈變化中快速演化。

這也就是“間斷平衡”理論所描述的那樣。

太陽系引力劇烈變化會促使生物快速演化,也會使生物大滅絕。

例如哺乳動物的祖先——似哺乳類爬行動物在太陽系執行到近銀心點時,地球引力變大到目前的倍而發生大滅絕,只留下了一支演化成了哺乳動物和人類。

在6600萬年後太陽系再次執行到近銀心點時,引力變大到目前的倍,哺乳動物和人類可能與其祖先似哺乳爬行動物一樣再次滅絕。

所以智慧生物在行星上存在的時間可能只有幾千萬年。

外星人也無法乘坐飛船以光速旅行,當運動速度達到或接近光速時,生物體內的原子就會變成高能原子。

高能原子,是動能顯著高於熱能的一類原子。

因其能量高於化學鍵能,故可引發化學反應。

當外星人乘坐飛船以接近光速旅行時,身體會因為高能原子的化學反應而自毀。

所以,既使銀河系中有很多其它智慧生物——外星人,他們也很難來到地球。

我們可以稱這個為“引力禁錮”,人類和外星人都被引力禁錮在他們的母星系,沒有辦法突破引力的限制去外恆星系旅行。

這可能就是費米悖論的答案,既使銀河系和河外星系中有大量的智慧生物——外星人,他們也不可能來到地球。

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