2019年，詹姆斯·皮布尔斯、米歇尔·马约尔和迪迪埃·克罗兹分享了当年的诺贝尔物理学奖，其中马约尔和克罗兹的获奖理由是“发现环绕类太阳恒星的系外行星”。从1995年二人的发现以来，天文学界掀起了寻找系外行星的热潮。截至目前，天文学家已经发现了数千颗系外行星，还有超过万颗待确认的候选者。
系外行星的发现，不仅改变了人类对自身在宇宙中所处位置的认识，更能帮助我们去回答一个千百年来人类始终萦绕于心的问题：我们在宇宙中是孤独的吗？
其实，早在天文学家发现第一颗系外行星之前，他们就开始了对地外文明的搜寻。而在更早之前，一批参与曼哈顿计划的顶尖物理学家就对是否存在地外文明进行了探讨。正是在讨论中，诺贝尔奖得主恩里科·费米提出了那个著名的问题：那它们都去哪儿了啊？
行星科学家迈克尔·萨默斯和物理学家詹姆斯·特赖菲尔在《它们都去哪儿了：系外行星的新世界》一书中就介绍了由费米的问题而引出的“费米悖论”，并在介绍寻找系外行星的原理、历史和现状的基础上，展示了由不同类型的系外行星构成的多彩世界。
它们都去哪儿了？
——物理学家恩里科·费米
故事开始于1950年的一天，当时，一群著名的物理学家正步行前往洛斯阿拉莫斯的富勒小屋吃午饭。他们都是曼哈顿计划的骨干成员，正在讨论该地区最近发生的大量不明飞行物目击事件，然后话题自然转向了地外文明。出乎意料的是，一向以能深刻洞察问题本质而闻名的恩里科·费米提出了一个简单的问题：那它们都去哪儿了啊？此后的几年里，科学家逐渐意识到，这个费米随意问出的问题实际上是我们能问出的关于银河系生命最深刻的问题。事实上，一方面理论计算表明地外生命应该存在，但另一方面我们却没有发现任何表明地外生命存在的证据，这就是“费米悖论”。
▲ 恩里克·费米
出生于意大利的恩里科·费米，很早就在核物理这门当时的新兴学科中崭露头角。1938年，他因自已在“弱相互作用”领域的开创性工作获得了诺贝尔物理学奖。然而，那一年对费米来说并不是十分值得高兴的一年，因为意大利法西斯政府出台的种族法让他的犹太妻子受到了威胁。为了躲避希特勒的统治，他在那一年加人逃离欧洲的科学家大潮，最终来到了美国芝加哥大学。1942年，费米就是在那里的旧足球场 （后成为图书馆） 看台下展示了人类首个核连锁反应。如开头所说，费米在曼哈顿计划中担任了举足轻重的角色，还是战后原子能委员会的顾问。在他去世后，许多重要设施以他的名字命名——费米国家加速器实验室、费米伽马射线空间望远镜、诸多核反应堆，还有第100号人造元素“镄”。镄元素的原子序数位于以爱因斯坦命名的99号元素“锿”和以门捷列夫命名的101号元素“钔”之间，这也在一定程度上显示了他在科学家中的地位。
那么，为什么他一个随意的问题在后来地外生命的探讨中如此重要？为了理解这一点，让我们再次将宇宙的年龄压缩为一年：那么太阳和我们的太阳系形成于夏末 （差不多在9月初） ；晚期智人在新一年到来前几分钟才出现；人类所有有记录的历史都发生在这一天的最后几秒，相当于纽约时代广场的彩球落下的时候；而现代科学到最后一秒里，临近彩球落下的那一刻才诞生。
关键点在于：如果真的有其他的科技文明存在，那么这些文明不太可能在地球文明之后发展出科学——毕竟，它们有整整一年那么长的时间来发现自然规律。为了更好地理解这句话，我们来看看人类可能的未来。
让我们从20世纪70年代的普林斯顿大学开始，物理学家杰拉德·奥尼尔 （1927—1992） 正在研讨会上组织讨论一个有趣的问题：行星表面真的是科技文明的最佳发展场所吗？全班同学的回答是“不”。从他们的讨论中，诞生了如今被称之为“奥尼尔圆筒”的太空殖民地设计。
▲ 杰拉德·奥尼尔
想象一个直径2千米甚至更大的中空甜甜圈结构建筑，在太空中缓慢旋转。在奥尼尔的设想中，人们生活在甜甜圈内，甜甜圈旋转带来的离心力代替了重力。这样的系统可以自维持，系统内利用太阳能或核能，可能还有一些辅助的“甜甜圈”建筑来种植庄稼——人类能够真正搬离地球，生活在这里。以如今的人类文明水平，建造这样一个殖民地总体来说在我们的技术能力范围内，只是有可能超出了我们的预算。但总而言之，我们有理由期待，任何已经达到与我们同等技术水平的地外生命种族，也应该有能力建造类似奥尼尔圆筒这样的殖民地。
▲奥尼尔圆筒艺术想象图
让我们想象一下，像奥尼尔圆筒这样的殖民地在我们的未来会怎样发展。可以预料到，居住在这类殖民地里的人们最终会离开地球周围的空间，搬到太阳系真正的黄金地段：小行星带——那里有充足的原材料和太阳能。
接下来的一步将对费米悖论产生巨大的影响。几代人在类似奥尼尔圆筒的殖民地里度过了他们的一生之后，他们还真的在意自己所居住的殖民地是正在向另一个恒星系移动，还是停留在小行星带上吗？当我们太阳系中最好的位置被逐渐占据时，我们有理由假设未来的太空殖民者将效仿他们的祖先，离开过去的领土。这就意味着要迁移到其他恒星系去。但说到底，对那些已经在奥尼尔圆筒中度过了几代的人们来说，把自己居住的殖民地变成星际飞船，又能有多困难？
让我们做两个极其保守的假设：①我们没有办法绕过光速障碍——没有“翘曲驱动”；②在接下来的几个世纪里人类文明不会有重大的科技进步。恒星之间遥远的距离需要殖民者花上一个世纪甚至更长时间来抵达目的地，这意味着这艘星际飞船将经历多代人——上船的是你这一代人，下船的是你的孙子孙女辈。人们为这样的星际飞船提出了多种推进系统方案，例如收集稀薄的星际氢来供电和维持推进系统。这种多代人生活在星际飞船中的想法早已是科幻小说中的常见内容。
这项未来学研究的重点在于，一旦一个文明达到了我们这样的先进程度，不出几个世纪它就可以开始殖民其他恒星系统了。如果我们能想象我们自已能做到，那么地外生命没有理由做不到。但我们这里讨论的重点其实在于，做到这些所需要的时间跨度仅有几百年。而根据我们前面“宇宙年”的类比，这只相当于一秒钟。也就是说，这相当于时代广场的彩球一落地，地球就会成为不断扩张中的银河系殖民浪潮的中心，甚至没人有时间道一声“新年快乐”。
这波浪潮需要多长时间才能席卷整个银河系？大多数计算给出的时间尺度约为3000万年。尽管从人类的角度来看这是一段极其漫长的时间，但在“宇宙年”里只不过是短短一天而已。因此，如果地外文明在整个“宇宙年”里不断涌现，而且其中至少有一些文明像我们一样掌握了科学技术，那么应该会有多波殖民浪潮席卷我们的太阳系。如果你对德雷克公式各项的估值抱有乐观态度，那么事实上现在应当少说还有十几波这样的殖民浪潮在横扫银河系了。
所以——它们都去哪儿了呢？
从本质上来说，这是我们在以现代的视角重新审视半个多世纪前费米提出的问题，一个我们至今还无法回答的问题。或者说，费米的观点可以这样表述：我们不应该像地外文明搜寻计划那样致力于去地球之外寻找文明——我们应该就在地球上寻找它们。然而，除了不明飞行物之类不可靠的记录，我们迄今还没有任何证据表明现在或过去曾有过地外文明来到过地球。
它们都去哪儿了？为什么会有这种“大沉默”？
（本文摘编自《它们都去哪儿了：系外行星的新世界》第14章“费米悖论”，标题、配图为编者所加。）
书名： 它们都去哪儿了：系外行星的新世界
作者： [美]迈克尔·萨默斯 [美]詹姆斯·特赖菲尔
译者： 徐蒙
内容简介
过去几年中，我们对宇宙的知识呈爆炸式增长，尤其是对地球以外多元世界的认识与日俱增。美国国家航空航天局 （NASA） 于2009年发射开普勒探测器，至今发现了近3000颗系外行星。每天都有更多的系外行星被发现，比数量更引人注目的是它们的多样性。本书展示了这些难以想象的世界：围绕脉冲星公转的行星、由钻石制成的行星、主要由水组成的行星，以及在无垠的太空中徜徉的流浪行星。
本书运用通俗易懂的语言，带领读者探访最新发现的系外行星，描述它们的知识来自观测实证和理论推断。这些新世界的丰富性和复杂性足以改变我们对宇宙形成的认识，打破固有观念，也将更新我们对自己在宇宙中所处位置的看法。寻找系外行星的意义在于搜寻地外生命和宜居行星，无论未来等待我们的是继续沉默的宇宙还是大过滤器，人类都不会停下探索的脚步。
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