银河快报

银河系人口普查,我们大概有多少邻居?

说出来你可能不信,有天晚上我盯着天花板睡不着,突然脑子里蹦出一个问题——全银河系到底住了多少人?

不是开玩笑,这个问题一旦钻进脑子,就像单曲循环一样停不下来,我翻了个身,开始认真琢磨,地球上现在大概有八十亿人,这个数字已经够让人头疼了,但放在银河系的尺度上,连个零头都算不上,那真正的数字是多少呢?

先别急,这问题比你想的要复杂,但也比你想的有趣。

一个没人能准确回答的问题

实话实说,没人知道确切数字

这不是谦虚,是真的不知道,我们现在连银河系里有多少颗恒星都还在吵架——主流说法是1000亿到4000亿颗之间,你听听这范围,差了整整四倍,够离谱吧?天文学家在数据上打架,我们在旁边吃瓜都吃不明白。

但别失望,正因为不知道,才让这个问题变得特别有意思,我们可以像侦探一样,把所有线索拼起来,画出一幅大概的图景,费曼说过,科学的美妙之处不在于答案,而在于我们如何思考问题,那咱们就学着费曼的样子,把这个大问题拆开揉碎了看看。

第一步:先数清楚银河系里住了多少“太阳”

想算人口,先得搞清楚有多少“家”,对银河系来说,“家”就是恒星。

根据欧空局盖亚探测器的数据(这哥们儿在天上飞了十来年,专门给星星做户口登记),银河系大约有1000亿到4000亿颗恒星,我们取个中间值,2500亿颗好了,为什么要取中间值?不是因为它准,而是因为好算——反正最后你会发现,这点误差根本影响不了大局。

银河系人口普查,我们大概有多少邻居?

但恒星和恒星可不一样,这就好比你不能把北京二环的房子和撒哈拉沙漠的帐篷当成一回事。

恒星的“宜居性”打分表

咱们粗暴地把恒星分个类:

恒星类型 占比 能住人吗?
红矮星(M型) 约75% 有可能,但脾气暴躁,喜欢用耀斑抽打行星
类日恒星(G型,比如我们的太阳) 约7.5% 最理想的选择,温和稳定寿命长
大个子恒星(O、B、A型) 不到1% 活得太短,几百万年就炸了,来不及演化出复杂生命
其他类型 剩余部分 各种不适合,要么太冷要么太热要么忽冷忽热

你看,光是恒星这一关,就把大部分选项筛掉了,那2500亿颗恒星里,真正像太阳这样靠谱的,大概只有180亿颗左右,不过180亿也不是个小数目,接着往下看。

第二步:有多少行星真的能住?

光有靠谱的太阳还不够,还得有靠谱的地球,开普勒太空望远镜这些年告诉我们一个好消息:几乎每颗恒星都有行星,这不是猜的,是实实在在观测到的统计规律。

但问题在于,那些行星大多不是地球这样的乖孩子,有些是气态的,跟木星似的,你去哪儿落脚?有些虽然是个岩石疙瘩,但离恒星太近,表面能烤披萨;有些又太远,冷得氮气都能冻成冰。

天文学家搞了个概念叫“宜居带”,说白了就是离恒星不远不近、水能以液态存在的那个区域,根据目前的估算,类日恒星的宜居带里出现类地行星的概率,保守说大概10%到20%,红矮星那边情况复杂些,但就算也按这个比例算——

银河系人口普查,我们大概有多少邻居?

180亿颗靠谱恒星 × 15% = 约27亿颗潜在的“第二地球”

27亿个地球,这个数字已经让我的脑子开始嗡嗡响了。

第三步:有了地球,就一定有生命吗?

这才是真正卡住所有人的地方。

地球上从一团有机汤到能发微信的智慧生物,花了差不多40亿年,这40亿年里,任何一个小环节出岔子,现在坐在这里琢磨银河系人口的就不是咱们了,生命到底容不容易产生?智慧生命是不是进化的必然结果?这两个问题在科学界吵得比婆媳关系还凶。

从悲观到乐观,各派观点带你看看

  • “地球是独一无二的”派:认为生命的诞生需要极其苛刻的条件组合,概率低到可以忽略不计,按这派的逻辑,银河系可能就我们一家,人口80亿,没了。
  • “生命很普遍但智慧很稀有”派:觉得细菌级别的生命到处都是,但能进化出文明的概率非常低,银河系里也许有几万个有生命的行星,但99%停留在微生物阶段。
  • “德雷克方程乐观解”派:这是1961年天文学家弗兰克·德雷克提出的公式,把恒星形成率、行星概率、生命概率、智慧概率、技术文明寿命等等一串数字乘起来,乐观填法能算出银河系有上万个甚至百万个文明
  • “卡尔达肖夫指数”派:这是苏联天文学家卡尔达肖夫搞的分类法,不数人头,按文明能利用多少能量来分级,一个能用尽整颗行星能量的叫I型文明,能用尽整个恒星能量的叫II型,人类目前大概0.7型,还在爬坡,银河系里要是真有几个III型文明(能用整个星系的能量),那人家的“人口”概念可能跟我们理解的完全不一样。

说到这儿你会发现,所谓的“银河系人口”根本没法用一个数字来回答,它取决于你对几个核心问题的立场:生命容易产生吗?智慧是必然的吗?文明能活多久?

第四步:费米悖论突然插嘴

聊到这儿,费米悖论就该出场了,物理学家恩里科·费米在1950年随口问了一句:“那他们都在哪儿呢?

银河系人口普查,我们大概有多少邻居?

这问题扎心,如果银河系真有成千上万个文明,按理说只要有一个比我们早诞生几百万年,它的探测器或者飞船早该遍布银河系了,几百万年听起来很长,但在银河系130多亿年的历史里,就是眨个眼的事儿,可我们什么也没看到,天上安安静静的,只有宇宙背景辐射在嗡嗡响。

这沉默本身可能就在告诉我们一些事:

  • 要么智慧文明极端稀少,甚至就我们一家;
  • 要么文明都有某种“大过滤器”,在发展到星际航行之前就自己把自己作没了——核战争、环境崩溃、AI失控,随便挑一个都够呛;
  • 要么先进文明根本懒得搭理我们,蚂蚁窝旁边建了条高速公路,蚂蚁能知道吗?

《天体物理学杂志》上有篇2018年的研究说,考虑到所有不确定性,银河系里现在存在技术文明的概率下限可能低到只有我们一个,注意,是“现在存在”,过去可能有过,未来可能会有,但跟我们同时间存在的,也许一只手数得过来。

那非智慧生命算不算“人口”?

等等,我们是不是把问题想窄了?凭什么只有会用工具的才算“人”?地球上光是蚂蚁的总数量就估计有20千万亿只,细菌更别提了,一勺土里就几十亿,如果银河系里很多行星都有微生物级别的生命,那“银河系总生物量”会是一个能把计算器撑爆的天文数字。

能互相打个招呼、交流一下思想的,大概还是得按智慧文明来算,所以回到我们最初的问题时,答案大概缩到以下几个可能:

  • 最悲观的答案:80亿(只有地球)。
  • 比较保守的答案:几千到几万个文明,每个文明几十上百亿人口,加起来可能是个几百万亿的量级。
  • 最狂野的答案:如果文明能长久存活并扩张,一个III型文明的人口可能多到用科学计数法来表达,数字大到失去日常意义。

多数正经天文学家私下里可能倾向于中间那种——生命不算太稀罕,但技术文明在银河系这张大棋盘上稀稀落落地散落着,彼此之间隔着让人绝望的距离,最近的邻居也许在几千光年之外,他们的电视信号传到我们这儿的时候,那边可能都已经换了好几茬文明了。

月球背面现在有几台人类的设备,火星上跑来跑去几辆探测车,旅行者一号正飘在太阳系的边缘,这是了不起的一步,但对银河系来说,这连家门都没迈出去,我猜,想知道真正的银河系人口数,最好的办法不是在这里算,而是有朝一日真的走出去敲敲邻居的门,不过那大概是很多代人之后的事了。

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