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对于外星人来说,访问地球的代价可能太大了 [复制链接]

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年,意大利裔美国物理学家恩里科·费米(EnricoFermi)在洛斯阿拉莫斯国家实验室与他的一些同事共进午餐,作为曼哈顿计划的一部分,他在那里工作了五年。根据各种说法,谈话的对象是外星人和最近发生的不明飞行物。对此,费米发表了一条将载入史册的声明:“每个人都在哪里?“#外星人#

费米悖论背后的主要假设之一是,鉴于行星的数量和宇宙的年龄,先进的外文明文明应该已经在我们银河系中占据了相当大的比例。考虑到仅在银河系中(已有亿年历史),估计到亿颗恒星,这当然不是没有优点。

另一个关键假设是,作为探索和扩展其文明范围的自然驱动力的一部分,将促使聪明的物种殖民其他恒星系统。最后但并非最不重要的一点是,它假设星际太空旅行对于先进的exo文明来说是可行的,甚至是实用的。

但这反过来是基于这样的假设,即技术的进步将为星际旅行的最大挑战提供解决方案。简而言之,航天器从一颗恒星传播到另一颗恒星所需的能量非常高,尤其是在涉及大型,载人航天器的情况下。

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年,爱因斯坦发表了他的开创性论文,其中他提出了相对论的特殊理论。这是爱因斯坦试图将牛顿运动定律与麦克斯韦电磁方程式调和在一起以解释光的行为的尝试。该理论从本质上说,光速(除了恒定以外)是物体无法传播的绝对极限。

这可以通过著名的方程E=mc2来总结,该方程也称为“质量-能量当量”。简而言之,此公式将质点在其静止框架中的能量(E)描述为质量(m)与光速平方(c2)的乘积–大约。km/s;英里/秒其结果是,随着物体接近光速,其质量总是增加。

因此,要使物体达到光速,就必须消耗无限量的能量以使其加速。一旦达到c,物体的质量也将变得无限大。简而言之,实现光速是不可能的,不要介意超过它。因此,除非在我们对物理学的理解上有巨大的革命,否则永远不会存在“光速”(FTL)推进系统。

这是生活在相对论宇宙中的结果,在宇宙中以光速的一小部分行进就需要大量的能量。尽管多年来,希望看到星际旅行成为现实的物理学家和工程师提出了一些非常有趣和创新的想法,但您所称呼的“乘员成本”概念却无人能及。

原则问题

这就提出了一个非常重要的哲学问题,与费米悖论和ETI的存在有关。这就是哥白尼原理,以纪念著名天文学家尼古拉·哥白尼(NicolausCopernicus)的名字命名。概括地说,这一原理是哥白尼关于地球的论点的扩展,它是如何在观察宇宙时处于独特和特权地位的。

该原理扩展到宇宙学领域,基本上断言,当考虑到智能生命的可能性时,不应假定地球(或人类)是独特的。同样,该原则认为,今天我们所看到的宇宙也可以代表规范。它处于平衡状态。

相反的观点,认为人类是在一个独特和优越的位置,观察宇宙,是所谓的人择原理。简而言之,该原则指出,观察宇宙以获取生命和智力迹象的真正举动要求管理宇宙的法律有利于生命和智力。

如果我们接受哥白尼原则作为指导原则,我们将不得不承认,任何智能物种在星际飞行中都将面临与我们同样的挑战。而且由于我们没有预见到解决这些问题的方法,除非对我们对物理学的理解取得重大突破,也许其他任何一个物种也找不到。这可能是“大沉默”的原因吗?

起源

随着时间的流逝,距离和时间可能是一个因素(相对于费米悖论)的观念已经得到了很多考虑。卡尔·萨根(CarlSagan)和威廉·纽曼(WilliamI.Newman)在年的研究中提出“银河文明:人口动态和星际扩散”,即ETI发出的信号和探测信号可能还没有到达地球。遭到其他科学家的批评,他们认为这与哥白尼原则相抵触。

根据Sagan和Newman自己的估计,ETI探索整个星系所需的时间等于或小于我们星系本身的年龄(亿年)。如果外部文明的探索或信号尚未到达我们,这意味着有意识的生活在最近的时代开始出现。换句话说,银河系处于不平衡状态,从无人居住状态迁移到有人居住状态。

但是,是杰弗里·兰迪斯(GeoffreyA.Landis)提出了关于物理定律所施加的极限的最有说服力的论点。他在年的论文《费米悖论:一种基于渗流理论的方法》中指出,相对论的结果是,外文明只能扩展到整个银河系。

Landis论证的核心是数学和物理统计概念,即“渗流理论”,它描述了节点或链接被删除时网络的行为。根据此理论,当删除足够多的网络链接时,它将分解为较小的连接群集。据兰迪斯说,同样的过程对于描述从事移民的人会发生什么很有用。

简而言之,兰迪斯(Landis)提出,在一个统计上可能有智慧生活的星系中,地球外文明之间不会存在“动机的统一性”。相反,他的模式具有多种动机,有些人选择冒险和殖民,而另一些人选择“待在家里”。正如他解释的那样:

“既然有可能,考虑到足够数量的地外文明,一个或多个肯定会这样做,这可能是出于我们不可知的动机。殖民化将花费很长时间,而且非常昂贵。“完全合理的假设是,并非所有文明国家都对将来为获得如此大的回报付出如此大的支出感兴趣。人类社会由在很长一段距离上有时探索和殖民的文化和对它没有兴趣的文化组成。

总而言之,高级物种不会迅速或持续地在银河系中定居。取而代之的是,它会向外“渗透”到一个有限的距离,在那里,不断增加的成本和沟通限制之间的滞后时间与殖民地发展了自己的文化。因此,殖民化不是统一的,而是会发生在群集中,在任何给定时间都有大面积未殖民的集群。

NASA系外行星系统科学Nexus(NExSS)的系外行星研究人员团队的亚当·弗兰克(AdamFrank)教授在年提出了类似的论点。在一项名为“费米悖论和极光效应:文明外的解决,扩张和稳定的国家”的研究中,他们认为银河系的沉降也将发生在星团中,因为并非所有潜在宜居的行星都适合居住种类。

当然,Landis的模型包含一些自己的固有假设,他事先已经提出了这些假设。首先,有一个假设,即由于物理定律,星际旅行很困难,并且有一个最大距离可以直接建立殖民地。因此,文明只会在距其家园合理的距离内殖民,超过此距离之后便会发生第二次殖民。

其次,兰迪斯还假设母体文明对它所创造的任何殖民地都缺乏掌握,而这些人发展自己的殖民能力所需的时间将很长。因此,任何建立的殖民地都会随着时间的推移发展自己的文化,其人民将具有不同于母体文明的自我意识和认同感。

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正如我们在文章中探讨的那样,使用当前技术到达ProximaCentauri(距离4.24光年)将需要0到80年的时间。尽管有些概念允许相对论旅行(光速的一小部分),但旅行时间仍将是几十年到一个世纪以上。而且,成本将非常高昂(请参阅下文)。

但是,让殖民者进入另一个星系仅仅是个开始。一旦他们在附近的一个宜居星球定居(并且并非所有人都死了),并且拥有星际通信的基础设施,仍然需要8年半的时间才能向地球发送消息并获得答案。对于任何希望对其殖民地保持集中控制或文化霸权的文明来说,这都是不切实际的。

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为了正确看待事物,请考虑与人类自己的太空探索历史相关的成本。年至年之间,作为阿波罗计划的一部分,派遣宇航员进入月球的费用高达亿美元,目前相当于约亿美元(经通胀调整后)。但是阿波罗并不是在真空中发生的,因此首先需要水星计划和双子座计划作为垫脚石。

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这还不包括将所有各种组件都带到游戏中这一阶段的成本,例如到目前为止的SLS的开发,猎户座太空舱以及对LunarGateway,人类着陆系统(HLS)和机器人的研究任务。仅仅为了获得地球上唯一的卫星,这就是很多钱。但这与星际任务的费用相比简直是小巫见大巫!

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自太空时代到来之初,就将航天器送往最近的恒星提出了许多理论建议。每个提议的核心都是相同的

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