费米悖论的答案，我指人类到现在仍然没有发现外星文明的原因，会不会是因为没有文明能够生存到宇宙殖民阶段？

关于费米悖论，一个令人不安却又具备相当说服力的解释是：也许根本不存在能够达到星际殖民阶段的文明。这并非说宇宙中没有生命，而是说生命演化出智慧，再从智慧发展到能够进行大规模星际探索和殖民的技术文明，这个过程可能充斥着无数的“大过滤器”。而我们，可能正处于这些过滤器之中，或者已经过了某个至关重要的一个，但大多数文明，却未能幸免。

我们不妨从生命起源开始，一步步审视这个“大过滤器”可能存在的各个节点。

1. 生命起源：一个极其偶然的事件？

从无机物到有机物，再到能够自我复制的原始生命，这个过程本身就异常复杂。虽然我们在实验室里已经能够合成一些简单的有机分子，但要让这些分子自发组织并产生第一个能够独立生存和繁殖的细胞，所需的确切条件和概率至今仍是科学上的巨大谜团。地球上的生命，从最简单的单细胞生物到今天我们看到的复杂生态系统，经历了数十亿年的演化。宇宙中是否有足够多的适宜行星，并且在漫长的时间里恰好出现生命所需的特定环境条件，这是第一个需要考虑的概率问题。

2. 从简单生命到复杂生命的跃迁：生命的瓶颈

即使生命能够起源，要从最基础的单细胞生物发展到多细胞生物，再到拥有复杂器官和系统的生物，也并非易事。地球生命史上的许多时期，生命主要以微生物形态存在。真核细胞的出现，例如线粒体的内共生理论，是生命演化史上的一个重大飞跃，它为细胞提供了能量生产的效率，从而支持了更复杂的结构和功能。这种重大的、可能具有高度偶然性的演化步骤，是否是大多数生命形式难以逾越的障碍？

3. 智慧的出现：幸运的副产品还是必然？

演化并非总是朝着智慧方向前进。生命演化的主要驱动力是适应环境以求生存和繁衍。在许多生态系统中，高度发达的智慧可能并不构成生存优势，甚至可能成为一种负担。我们人类的智慧，其发展与复杂社会结构、语言、工具制造以及抽象思维紧密相关。这种多方面协同进化的结果，是否是宇宙中极其罕见的事件？也许，大多数演化路径都导向了其他更“有效”的生存策略，而智力竞争并非其中之一。

4. 技术文明的诞生与自我毁灭的陷阱：最致命的过滤器

这是最核心也是最令人担忧的“大过滤器”理论的落脚点。一旦文明发展出技术能力，他们就面临着一个巨大的挑战：如何管理和控制自己的技术，而不被其反噬。我们可以设想几个可能的自我毁灭的途径：

核战争或大规模冲突：随着技术的进步，武器的毁灭性也随之增强。掌握了制造核武器、生物武器或化学武器的文明，很容易因为内部矛盾、资源争夺或意识形态的冲突而走向同归于尽。任何一个不够理智或缺乏足够约束的文明，都可能在获得强大破坏力后，很快地将自己从宇宙舞台上抹去。

环境崩溃或资源枯竭：技术文明通常伴随着对资源的巨大消耗和对环境的深刻改造。工业革命以来，人类对地球环境造成的破坏已经显而易见。一个文明可能在未能有效解决能源危机、气候变化、环境污染或资源枯竭等问题之前，就耗尽了赖以生存的星球资源，或者使环境变得不再适宜居住。这种“饮鸩止渴”式的增长模式，可能是许多文明难以突破的瓶颈。

失控的先进技术（AI、基因工程等）：随着人工智能、基因工程、纳米技术等领域的飞速发展，新的风险也随之而来。一个不成熟的文明可能创造出无法控制的超级人工智能，导致其被自己制造的工具所取代或毁灭。或者，基因编辑技术的滥用，可能导致生物多样性的丧失、新的无法控制的疾病，甚至是对人类自身物种的根本性破坏。

社会或政治的崩溃：即使在技术上能够生存，一个文明内部的社会结构和政治稳定性也可能是一个问题。过度扩张、贫富差距过大、信息茧房的加剧、无法有效解决社会矛盾，都可能导致文明内部的瓦解，使其无暇也无力进行星际探索。

对宇宙威胁的脆弱性：除了内部因素，外部的宇宙威胁也可能构成过滤器。例如，周期性的伽马射线爆发、小行星撞击、或者我们尚未了解的其他宇宙灾难，都可能在文明发展到足够成熟以抵御它们之前就将其摧毁。

5. 星际殖民本身的难度：能量与时间之墙

即使某个文明克服了上述所有困难，成功发展成为一个技术先进、能够进行星际旅行的文明，他们也可能发现星际殖民的难度远远超出想象。

巨大的能量需求：跨越星际空间需要极其庞大的能量。即使是光速旅行，前往最近的恒星系也需要数年时间，而要进行大规模的殖民，则需要远超目前人类想象的能源储备和技术。可能大多数文明在发展出能够支持星际殖民的能源技术之前，就已经因为其他原因而衰落。

时间的挑战：星际殖民需要长达数百年甚至数千年的时间跨度。这不仅仅是航行时间，还包括建立殖民地的适应期、资源累积期以及殖民地与母星之间的通讯延迟。一个文明的稳定性和延续性是否能支撑如此漫长而庞大的计划，本身就是一个问题。许多文明可能在殖民计划启动后不久，就因为各种原因而失败。

资源的限制：星际殖民所需的资源是巨大的。不仅仅是建造飞船和维持生命所需的资源，还需要在新的星球上重新建立工业体系和生态系统。可能大部分文明在能够大规模获取和利用星际资源之前，就已经无法支撑其发展。

结论：我们可能是孤独的幸存者

如果以上任何一个环节，或者多个环节的组合，都构成了一个极高的“大过滤器”，那么宇宙中出现一个能够跨越所有这些障碍，并最终进行星际殖民的文明的概率，就变得异常渺茫。而我们人类，可能恰好是那个极其幸运的例外，或者我们正处于一个所有文明都必须面对的、但大多数都无法通过的严峻考验之中。

这种可能性意味着，我们之所以没有发现外星文明，不是因为它们不存在，而是因为它们未能达到那个我们能探测到的阶段，或者已经湮灭在漫长的宇宙演化史中了。我们可能就是宇宙中为数不多的（甚至可能是唯一的）正在尝试跨越星际文明门槛的物种。这既是一种令人警醒的孤独感，也是一种沉甸甸的责任感。如果我们是唯一或少数几个幸存者，那么我们所承载的，将不仅仅是人类自身的未来，或许也是宇宙中智慧生命的一线希望。

网友意见

任何文明要是已经发展到了可以宇宙殖民的阶段，就没有必要殖民了好嘛。

请问一般殖民者为什么要殖民？

一般就是劳动力不够，要么需要其他国家供给资源，要么需要其他国家供给劳动力。

如果一个文明都能走出本星系了，至少能源是不会不够的吧。不然他怎么飞出自己星系。

一个矿物在地球上不多，但是难道在整个星系里都少。

而且现在大部分发达国家都是人口减少的，不是人口增多。

如果外星人那么高科技了，自然也能控制生育。如果每对夫妻生两个孩子，人口也不过持平而已，不会增加。每个外星人要生三个或者之上的孩子，外星人口才会增加。

没有人口增加为什么要宇宙殖民？

而且能殖民宇宙的智慧生物，至少能够发明机器人了吧。所有事情都有机器人做，有什么动力找其他智慧生物来做？

哪怕缺少资源，不要说和地球相同的地方非常多。整个星系那么多星球，什么矿物没有？

更何况，外星人之间长相肯定也不一样，交流方式也不一样。

在地球上也不是一样嘛？

有些地方很富有，有些地方很穷。

富有地方的人，哪有那么喜欢跑到原始部落去帮他们扶贫攻坚去。

因为他来到你身边，你也不知道。

有机化学勉勉强强才能及格的人，遇到游戏高手，会认得清他数学天才的遗传吗？

那凭什么宇宙排名800多名的加州理工，发现得了入侵墨西哥已经长达六亿年的病毒星体呢？

不会。凭人类现有的观测能力，费米悖论没有可证伪性，但是“宇宙殖民阶段”既不是什么必然的道路，也不是被观测到所必需的条件，更谈不上有多大的可观测性，摆在这里实在是风马牛不相及的玩意。

在费米悖论提出的时候，科学家们经常讨论的是无线电广播文明，是和20世纪的人类文明水平相近的文明——而后来计算显示，人类日常的无线电讯号飞到比邻星b需要直径数万千米的巨型天线才能勉强接收，根本不能作为发现地外文明的手段。

在这个阶段，我们根本没有好的方法去发现什么东西。我们现有的观测能力和航行能力相对于银河系的规模都太弱了。在这种情况下谈论“他们都在哪”，等于一帮太监在谈将来第200代孙子姓什么。

你可以看看我们对太阳系的天体和地外行星的成像效果。

太阳系内：

这是什么？显微镜下的细菌？这是海王星外运行的天体2018 VG18，我们太阳系内的大石头，直径500~600千米，比你住的城市还要大好多倍，用大口径天文望远镜整出来的效果。

亡神星直径约950千米，到太阳的平均距离约59亿千米。

哈勃望远镜拍摄的创神星。其直径约1060~1110千米，到太阳的平均距离为65.4亿千米。

太阳系外：

在这种萌萌哒的观测能力之下，如果有能让我们看到的疑似文明活动现象与疑似生命现象，规模大得太过出离愤怒，以至于下不了什么结论。在近未来我们只适合在100光年内探探大气污染，但那也要等詹姆斯韦伯望远镜发射再说。

以下是现在能观测到的巨大规模现象的例子。

星际尘埃双螺旋：

在对等离子体中的尘埃进行的模拟实验中，俄罗斯物理学家瓦基姆·兹托维齐领导的团队发现尘埃会自动排列成双螺旋结构，可以吸引其他尘埃颗粒而“生长”，可以自我复制成两个相同的螺旋。螺旋结构的半径会随着不同分段而变化，说明它具有信息编码能力^[1]。
这比晶体和热带风暴的有序性前进了一大步^[2]。
2006年3月15日，加州大学洛杉矶分校的天文学家通过斯皮策太空望远镜在距离银河系中心黑洞300光年处发现了一片双螺旋结构星云，长轴80光年。银河系中心黑洞巨大的电磁场中99%的物质处于等离子态，可以期待小林泰三喜欢描写的等离子生物在那里存在。

方形星云：

MWC 922这个包含锐利直角的构造，距离我们5000光年。你觉得它的形状自然么。

超构造物：

你觉得戴森云应该是什么样的，发射恒星级的红外线而没有多少可见光么？

我们已经在M33星系发现了一个在近红外和可见光波段暗淡但在中红外波段上在整个M33里第二亮的不明天体。它是中红外波段上M33里第一亮的恒星级天体。

你觉得卡尔达肖夫文明等级指数Ⅲ型文明居住的星系应该是什么样的？

椭圆星系的传统形象是恒星形成过程已基本结束的星系，主要是衰老中的恒星，偶尔有少量的恒星形成。通常，椭圆星系看起来是黄色或红色，与在旋臂上有高热的年轻恒星而呈现淡蓝色的螺旋星系有很大的差异。但是红色的螺旋星系与蓝色的椭圆星系都是实际存在的。

我们已经知道至少8个几乎不发射紫外线的红色螺旋星系，其中5个有很强的中红外发射。这和淡蓝色螺旋星系完全不一样。在我们知道的范围内，这像是将整个星系的蓝色恒星拆解为红矮星的超级工程。那基本上需要卡尔达肖夫文明等级指数Ⅲ型文明。
在“压倒性异常”方面类似的是Messier 105(NGC 3379)，充满了新生恒星的椭圆星系。

PGC 54559，6.12亿光年外的一个有极其特异的形态的星系，直径约10万~12万光年。

这样的星系在我们观测到的河外星系里占比不到千分之一，成因还未确认，没有人能斩钉截铁地证明它们不可能是文明的产物^[3]。

——看出来什么问题了吗。

就算外星文明拥有神或恶魔般的力量、将星系当橡皮泥捏，就算他们的载具或躯体比太阳系还大，在宇宙这样巨大的距离上，靠我们这渣渣观测力也看不到他们，只能看到他们捏的巨型产物。

即使是上面那些非常特异的星系，我们也没法区分到底是自然形成的还是文明的产物。

那要怎么确定是文明的产物呢，要人家专门捏个等边三角形给我们看吗？

其实那也可以的。在宇宙微波背景辐射里存在巨大的同心等边三角形，没人知道为什么，只能确定那不是“宇宙多次炸开又坍缩留下的痕迹”。

不管我们的观测力，改问“人类为什么还没有被外星文明接触”的话，也有很多个层面的理由：

如果人类遭遇过会跑到地球上来跟人类接触的外星力量，人类大抵那时候就灭亡了（原因可以是他们有意攻击、他们无意间造成了大破坏，抑或他们带来的外星微生物），你能存活到现在正是因为没遇到，这是人择原理；
曲速飞行是压倒性的毁灭力量，它可以轻易摧毁路径上的一切常规物质，而且其原理到第一类永动机也就半步之遥。对具有这种力量的存在来说，靠近任何普通天体都是毫无必要的，除非是为了将其摧毁。从银河系目前的样子看，即便有这样的文明在活动，他们也很少碾爆天体。

地球在宇宙中非常渺小和平庸，掌握先进技术的外星力量没有任何道理就非得跑来看你还被你发现，这是哥白尼原则；
人类文明史很短，就算有过接近太阳系的外星力量，他们也未必和我们相遇，这是概率论。

概率决定了即使宇宙中有大量的文明，地球也未必被其他文明接触到。

从有费米悖论的时候起，就有人拿概率计算出即使银河里有数百个星际文明，它们从未到达地球的概率还是很高。

自从21世纪初AI变得好用了一些以来，用各种模型推算在有许多星际文明在活动的银河系里地球从未被文明访问的概率的论文发了一大批，做得比过去少量科学家针对费米悖论算过的纸上数学模型好看多了。下面是一个例子：

哥伦比亚大学天体生物学中心主任 Caleb Scharf 认为，地球文明在银河系这样的庞大星系内可能是拥挤环境中的孤独者^[4]。

他首先举了著名的南太平洋岛屿皮特凯恩群岛（Pitcairn Islands）的例子。1790年1月15日，英国皇家海军HMS Bounty号的9名叛逃者、18名塔希提人以及1名男孩抵达了这个孤立的岛屿。他们很快发现自己并非这个岛屿的最早居民，波利尼西亚人在岛上的踪迹可追溯至15世纪，但该岛屿被他们重新发现时已经无人居住。1790年居住在岛上的叛变者们很快也因为内讧和疾病而减员。

南太平洋散布着很多类似的可居住但孤立的岛屿。它们在很长时间里代表着潜在的定居点，激励着人们去寻找。

银河系有多达3000亿颗恒星，可能有数以亿计的位于宜居带的行星。但就像太平洋上的岛屿，行星上随机出现的文明都是孤立的、彼此隔绝的。对于地球来说，没有外星文明访问完全自然。文明在宇宙中的扩散可能是一波波的，地球十分可能恰好处于孤立期，在等待跨银河的文明造访。就像皮特凯恩群岛曾经的定居者那样，没有任何事情保证当外星生物到来时地球文明还存在。下面的计算机模拟条件如下：

区块为边长464光年的立方体，里面有10000个可居住的恒星系（以及220000个不可居住的恒星系）。每个恒星以每秒30千米的速度像盒子里的气体一样随机运动。文明发射的探测器以每秒3000千米的速度运动。文明可以向距离10光年内的可以居住的恒星系移民。 1000万年间，6948个可居住的恒星系被探测，但只有403个恒星系被殖民。出现了11个至少横跨10个恒星系的星际文明，而还有许多可以居住的恒星系从未被探测过，即使是夹在两个星际文明之间也一样。

另一种思路是，我们确实是孤独的，因为我们是虚拟的。这是模拟宇宙论。

支持模拟宇宙论的观点主要是，如果先进文明对“自己的过去”或者“落后文明是怎么发展的”感兴趣，而且有能力建立模拟世界，他们就很可能建立模拟世界来研究模拟的文明，这步骤可以反复进行（一个先进文明可以模拟许多个落后文明）和多重嵌套（模拟出来的文明发展到一定阶段也可以建立自己的模拟），于是多重宇宙里虚拟文明的数量应该远远超过实体文明，我们是虚拟文明的概率非常高。

2001~2003年，英国牛津大学哲学教授尼克·博斯特罗姆提出了类似的观点：一台和一颗行星质量差不多的非常先进的超级计算机每秒可进行10^42次运算，能够运行人类规模的模拟，包括所有人的记忆、思想和感受。博斯特罗姆提出了一个三难选择，认为以下三个命题中必有一个为真：

1.文明发展到能够运行高度真实模拟的几率趋近于0；
2.先进文明有兴趣模拟进化史的几率趋近于0；
3.我们这样的人是先进文明模拟出来的几率趋近于1。

显然，1和2都不大可能为真，那就只有3为真了。

马斯克也愿意这样给虚拟现实造势：“我们可能生活在一个模拟世界中的最可靠理由在于，40年前我们在计算机模拟现实世界方面可以说是一无所有，40年后的现在我们有了逼真的3D模拟，能够让数百万人同时在其中游戏，而且每年都在不断改善。很快我们将拥有虚拟现实。如果这种提升速度持续下去，我们很快就无法将游戏与现实区分开。”马斯克总结称，我们生活在真实世界的可能性仅有十亿分之一。

反对模拟宇宙论的观点主要是“这个宇宙的基本规则太过复杂，几个轻子之间的作用就需要压倒的计算力与存储空间”，不适合我们知道的任何计算机架构。但这样的“证据”自然会被哲学家笑止千万：且不谈我们对计算机的了解，倘若宇宙是模拟的，你看到的一切都是模拟者提供的。说是模拟宇宙，实际上只要模拟我们乃至“我”的思维活动，让我们/“我”以为自己存在、以为自己能进行观测与思考，我们/“我”就极难察觉这个宇宙是模拟的。

看起来极度复杂的模拟宇宙的底层规则其实也不用太复杂，康威生命游戏那样单纯的规则在大尺度上就能制造出巨大的混乱和有序性，今年热了一阵的斯蒂芬·沃尔夫勒姆数学结构也是一样的思路。

只要我们能找到这个模拟系统的严重错误，就能证明这个理论。根据这个系统的具体情况，这比研究其它的宇宙论可能还要简单，但也可能靠我们的能力找不到它的错误，或者错误看起来太像是个机制。

参考

^Collision-dominated dust sheaths and voids - observations in micro-gravity experiments and numerical investigation of the force balance relations V N Tsytovich et al 2003 New J. Phys. 5 66 doi:10.1088/1367-2630/5/1/366 https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2003NJPh
^ 晶体和热带气旋也能生长，但目前还没发现它们复制并传播信息。
^ https://arxiv.org/abs/1412.4011
^ https://www.scientificamerican.com/article/alone-in-a-crowded-milky-way/

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