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天体生物学,能人还是智人? 我们在复杂银河系中的大问题!

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这是一个关于天体生物学的文章,内容涉及外星文明、生物演化、银河系时空连续统的复杂性等等许多内容。但这些讨论的目的都是为了回答这样一个问题;
“当我们人类走向银河系时,我们的地位与遭遇是相当于地球生命史上的能人还是相当于智人?”


IP属地:山东1楼2015-09-17 22:51回复
    在正式讨论这个问题之前,我要先说服你相信下面一句话;
    “地球生命,包括我们人类既不是上帝的宠儿,也不是上帝的弃儿”,
    或者我们换个说法;
    “大自然造物主是公平的,没有情感好恶。她没有特别宠爱地球生命和我们人类,同时她也没有刻意抛弃地球生命和我们人类”。
    我们再换一个说法;
    “地球生命和我们人类在宇宙中是没有特殊性的,我们不是宇宙的中心,而且宇宙不存在一个特殊的中心”。(1)
    从(1)开始,我们引申出来一个假设;
    “地球生命是宇宙生命的模式生命,人类是宇宙智能生命的模式生命”。(2)
    为了让你相信这个假设是可以成立的,我要回答下面一些问题。
    有一个很著名的问题,就是宇宙年龄这么长了,为什么我们还没有遇到外星人?从直觉上讲,这么长时间,应该早就演化出来外星文明了啊。
    这个问题可以置换成;为什么地球年龄这么长了,只有最近几百年才出现工业文明?从直觉上讲,工业文明只有几百年,而地球上的生命史至少也得三十亿年了。这么长的时间,为什么只有到了最近几百年才出现工业文明?才有智慧生物掌握了核能技术?
    直觉在科学上有些时候是靠不住的。我们认真分析一下,宇宙年龄是一百三十七亿年多一些。首先,宇宙刚刚诞生的最初一段时间,会不会出现生命?
    答案是不会。为什么?
    因为那个时候的宇宙年龄还太小,空间还没有足够膨胀,一切还都太拥挤,不能产生稳定的演化环境,而且那个时候的元素丰度也太小了。事实上,在宇宙刚刚诞生的最初十几亿年里,还不能形成像银河系这样的稳定的大尺度结构,如果连银河系都没法形成,怎么有可能形成生命呢?
    那么,当宇宙演化到银河系能够形成后,会不会很快就出现生命呢?
    答案是不可能,为什么?
    因为在最初时,银河系还没有演化到稳定状态,那个时候的银河系非常混乱,根本不会给生命多少演化的时间。银河系本身就经历了复杂的一个演化过程,比如银河系其实是多个星系合并而成的,在合并过程非常剧烈的时候,没有稳定环境存在,或者稳定环境存在的可能性非常小,生命在这种概率下无法演化到高级形态。再具体讲,一次超新星爆发,就足以把周围上百光年内的全部生命杀死,把周围邻近的所有恒星系冲个乱七八糟。就是今天,如果在一百光年外有一颗超新星爆发了,我们人类和全部地球生命都难逃灭顶之灾。
    依据我们知道的知识,银河系直到五六十亿年前才开始稳定下来。这个时候,也演化出来了足够丰富的元素。于是太阳系就诞生了,或者说地球这个我们的生命舞台才终于诞生了。
    在地球诞生的最初一段时间,有没有可能诞生生命?
    不可能,为什么?
    因为那个时候太阳系内和地球上的环境还非常不稳定。地球的地壳还没有稳定下来,地壳还在被来自太阳系的“碎渣”,就是各种彗星和小行星不停的撞击着。地球还没有一个稳定的环境供生命诞生与繁衍生息。
    当生命终于诞生的最初一段时间,有没有可能出现较为复杂的生命?
    答案还是不可能,为什么?
    比如说当时没有氧气,在剧烈变动的环境中,比如岩石行星地壳形成过程中,游离的氧气分子是不可能存在的,当时氧分子要不然被抛出了地球,要不然就是氧化了一切,不可能有自由的氧分子存在,而氧化供能与非氧化供能相比,氧化供能的效率要搞的多,足足高出来一个数量级,就是十倍以上。而这对于复杂生命是必须的。
    或者我们用专业术语说;生命的诞生要经过一个“前”生物演化,像我们人类这样的高等智能生物的诞生要经历一个生物演化。“前”生物演化和生物演化都需要漫长的时间。
    宇宙的年龄有一百三十七亿多年了,这个一百三十七亿多年看上去很漫长,但除去前生物演化和生物演化所需要的时间后,剩下的时间就没有那么长了。如果你认为我们人类就应该遇到外星人,那么就像认为人类历史上,在以瓦特发明蒸汽机为标志的工业文明诞生以前,还会有一个“史前”的工业文明一样不靠谱。虽然地球生命的历史已经有四十亿年之久,人类诞生到现在也有好几百万年,这样的时间长度都比工业文明的历史长的多。但我们有足够的证据证明,除了在谣言和传说中之外,地球上并不存在一个“史前”的工业文明。


    IP属地:山东2楼2015-09-17 22:54
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      2025-05-09 20:08:15
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      也就是说,在天体生物学上,(2)可以作为一个公设;这个公设说地球生命是模式生物,代表了宇宙中的一般情况,或者说普遍情况。
      这个公设常常让很多人心存疑惑,我们换个说法,这个宇宙中是没有中心的,宇宙中并不存在一个特别优越的地方,宇宙是各项同性的。故而;
      “人类不是造物的宠儿,所以这个宇宙中还应该存在类似人类这种文明程度的外星人。但同时,人类也不是这个宇宙的弃儿,所以这个宇宙中不存在比人类高级非常多的外星人”(2.1)。
      这就是说我们这个宇宙中的第一批智能生物就是在最近一段时间内才出现的。这个最近一段时间大约就是一千万年,或者一百万年这样的数量级上。前后不会相差很远,因为如果相差很远的话,那就是说宇宙中有一个中心,一个特别优越,特别特殊的地方存在。但这和我们看到的宇宙不符,我们找到的证据证明宇宙是没有中心的,是各项同性的,存在这种特别特殊的地方的可能性非常小。
      为什么一亿年前这个宇宙中不可能出现高度发达的外星人?
      首先一亿年前不一定全宇宙都没有进化出一个高度发达的外星文明,也可能在一亿年前就出现过高度发达的外星文明,但因为宇宙太大了,而这种外星文明非常稀少,不具备普遍意义。所以我们没有发现他们,他们也没有来打扰我们。只有到最近一段时间,宇宙才演化出来了大批的,具有普遍意义的高等智能生命。
      这里最重要的是我们认知宇宙时要引入演化论,或者叫做进化论思想。宇宙不是一成不变的,虽然人们都很喜欢恒稳态宇宙,但恒稳态宇宙模型已经被证明是错误的。宇宙经历了一个漫长的演化过程。在这个演化过程中,宇宙中的万事万物都符合演化论的核心观点,就是万物之间是相互联系的,并且有着同一个祖先。这个祖先中最早的那个最初的祖先被称为奇点。两颗相距上千光年的恒星系里的铁元素,如果追本溯源的话,完全可能在很久以前一起诞生于同一个大质量恒星之中。这就是宇宙的演化,这就是宇宙的进化论。如果在宇宙的其他地方存在外星生命,那么这个外星生命也必然符合演化论的核心思想,就是“环境造就生物,生物改造环境”和“演化需要时间,是环境在时间上累计有序性的过程”。
      如果没有微生物耗费了几十亿年来改造地球环境,让大气层和海水中拥有足够多的氧,那么就不会出现复杂的生物,就不会有寒武纪生物大爆发。一样的,这个宇宙也是符合演化论原则的,因为宇宙在不停的演化中,那么宇宙环境也在不停的发生着改变,我们今天看到的宇宙在很久以前并不是现在这个样子,现在的宇宙是经过一百三十亿年的演化才变成现在这个样子的,以前并不是这个样子,以后也会渐渐的不是现在这个样子。以前的宇宙和现在的宇宙相比,现在的宇宙才适合产生像人类这样高级的智能生物普遍的出现。
      在地球生命史上,曾经存在的物种数以亿计,但只有其中一个物种,就是我们智人在最近很短的时间里产生了工业文明。由此而知;在宇宙中,低等的生命要远比高等的生命普遍的多。生命在宇宙中是普遍存在的,就像今天的地球上生命是普遍存在的,今天的地球上至少有上千万种生命同时存在,其中像狐狸也很狡猾,像海豚也很聪明,像黑猩猩也会使用工具,但工业文明级别的生命却不是普遍存在的,而是极为罕见的,就像今天的人类只是今天的地球生态圈所有物种的几千万分之一罢了。
      或者说,如果在银河系中,可能有一百亿个类地行星可以产生生命,但是其中只有很少很少的类地行星,在最近几百万年中产生了想哺乳动物级别的智慧生物,而其中只有十个八个类地行星产生了像工业文明这么高度发达的智能生命。然后能顺利进化到星际文明程度,没有自己把自己作死的智能生命,影响力普遍存在于银河系几乎所有地方的高等智能生命还没来得及出现呢。
      在看待宇宙时需要演化论的思维,如果没有这个演化论的思维,那么看待宇宙是很容易显得心浮气躁的。所以,请相信我们虽然不是上帝的宠儿,但我们也不是造物的弃儿,我们是最普通的“模式生命”。


      IP属地:山东3楼2015-09-17 22:57
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        形象的说,也就是在地球上的人还处在几千年前,比如三千年前的奴隶社会时,那个类地行星上就已经有“他们的牛顿”发现了万有引力定律,“他们的瓦特”发明了蒸汽机,让他们进入了工业文明。
        问题;
        1;既然他们在三千年前就已经进入了工业文明,为什么到现在还没有来打扰我们?
        因为他们离我们的距离最近也有一万光年,而光速是最大速度,是不可超越的。所以他们还没有来打扰我们,我们也无法发现他们。就算他们在进入工业革命后马上向我们发射了宇宙飞船,并且这个宇宙飞船按照最大速度,就是光速向我们飞来,那么至少也得用一万年才能到达我们这里,而他们只不过比我们领先三千年,所以他们还过不来,我们和他们之间还处于隔离状态。我们只能通过推论来预言他们可能存在,并且已经要比我们先进的多。
        2;为什么他们不用虫洞过来?
        请先允许我汗一个。因为我们是在讲天体生物学,不是在讲科幻,所以我们不考虑虫洞和超光速旅行。
        现在,请让我再引入一个概念,这个概念就是生命诞生的银河系宜居带。
        我们知道地球处于太阳系的宜居带内,正因为地球处于太阳系的宜居带内,所以才有了我们这些地球生命。宜居带这个概念在今天已经广为流传,很多人都是知道的。那么大家想过吗?一个恒星系有宜居带,那么银河系是不是也应该有一个宜居带?
        答案是应该有。
        那么我们理所当然就要问了。如果有的话,这个宜居带的内界在哪里?外界又在哪里?
        因为银河系的外界在哪里这个问题太过复杂,我们在这里就不说了。我们说银河系宜居带的内界在哪里?
        因为银河系内的星体密度是不同的,靠近银河系的中心处,星体密度非常高,有大量各种各样的星体在活动,这种情况下不可能有行星存在。在银河系中心这么复杂的星际环境里行星甚至都不可能演化出来,就算在银河系中心演化出来了行星,这个行星也会在短时间内就被邻近恒星的引力扰动给消灭掉。既然行星都不可能存在,更谈不上生命的出现和演化了。所以生命诞生和演化的银河系宜居带一定是有一个内界的,只不过这个内界定在哪里?这个还不是很清楚。要知道我们对银河系的了解还很不完备,我们是最近才确认银河系中心存在一个质量约等于百万个太阳的大质量黑洞的。
        银河系宜居带的意义在于缩短了(4),就是我们在考虑银河系内生命的诞生于演化时,银河系的时间片段密度曲线不必要延伸到银河系中心,因为银河系中心不是生命的宜居带。


        IP属地:山东6楼2015-09-17 23:02
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          好了,终于好了。感谢大家能有耐心烧脑子看到这里。下面我们转入开篇时提出的问题。
          “当我们人类走向银河系时,我们的地位与遭遇是相当于地球生命史上的能人还是相当于智人?”(5)
          我们知道,人类诞生在非洲,然后多次从非洲离开,走遍欧亚大陆。在这个历史上,当最初能人们离开非洲时,整个欧亚大陆上还没有其他和人类相同的智能生物,而后来智人离开非洲时,欧亚大陆上已经有了像尼安德特人这样的强力的竞争对手。
          那么我们把银河系视作欧亚大陆。就有了(5)。如果我们现在是能人处境,也就是说在银河系内,像我们这样的智能生物还没有,至少是很少很少,我们在未来很长一段时间内都几乎不可能遇到强有力的竞争对手,强有力的竞争对手还在“邻近的”仙女座星云里徘徊呢。而如果我们是智人处境那就是另一个问题了。如果我们是智人,很可能在未来遭遇外星人。也就是说对于我们而言就存在一个不可忽视的可能性,这就是我们完全可能在最近一段时间内就遇到外星人,银河系就成了当年智人与尼安德特人竞争的欧亚大陆,最终的结果不排除是你死我活的关系。要知道,在今天尼安德特人这样的人类同胞已经没有了,只剩下我们孤独的智人啊。
          同时我们知道,依据(2),对于智能而言,演化速度是呈现指数级加速度发展的,人类所有的知识体系其中的百分之九十以上是过去几百年内出现的,虽然人类的进化史有几百万年,但最后万分之一的几百年却在影响力上起了决定性作用。也就是说依据我们地球生命这个宇宙生命的模式生命所带来的提示,我们可以说最近一段时间的影响力非常大。也就是说因为银河系内具体的时空连续统的曲率不同,很可能必然的造成演化速度的不同,然后在大尺度的意义上,让各个银河系智能生命相遇时处于不同的地位之中。
          然后依据(4),我们处于智人处境的可能性,略小于处于能人处境的可能性。但具体是处于能人处境,还是处于危险的智人处境,我们并不知道。
          那么我们怎么知道?
          很难说清我们要才能怎么知道,宇宙太复杂了,包括银河系也太复杂了。所以我们更应该关注我们的周围。因光速限制,同时又因为我们倾向于认为智能生物是”成批“出现的,我们人类就是这么一批智能生物中的一员,所以我们现在可以只考虑我们所在的银河系旋臂中的恒星,其他更远的因为大家科技水平都差不多,他们还过不来,我们也过不去,所以现在不用考虑。也就是说,当务之急是考虑我们所在的银河系周围的宜居带内的恒星。因为我们周围的天体密度并不大,这样一下子就把银河系内上千亿颗恒星的考虑范围,减少到了百万颗,甚至都不到一百万颗恒星。这些恒星都在我们周围大约几千光年内。我们只需要用”寻找外星文明计划扫描一遍这么小的区域,就应该可以得到有依据的结论,也是我们可能很快就要用到的结论了。这可以大大的减少外星文明搜索计划的工作量,并且提高外星文明搜索计划的效率。外星文明搜索计划面对的问题就是宇宙太大了,所以我们搜索不过来。但如果我们能从一定的有依据有说服力的角度上,给出一个特定的小范围空间来搜索,那不就缓解了外星文明搜索计划面对的困境了吗?
          宇宙如此浩瀚,时空如此深奥,生命如此奇妙。当我们仰望星空时,当我们欣赏科幻大片时,我们是不是也会想到,也能想一想,我们在这个宇宙中,在银河系中,是能人处境呢?还是智人处境呢?
          (全文完)。
          (转载和引用请说明作者,讨论请发邮件到wang,h,y@163.com)(我的那个谷歌邮箱因为大家都知道的原因不能用了,新浪邮箱也不能用了,特别说明)。


          IP属地:山东7楼2015-09-17 23:04
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            If the Universe Is Teeming with Aliens ... WHERE IS EVERYBODY?: Fifty Solutions to the Fermi Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life


            IP属地:重庆9楼2016-04-22 17:11
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