夜深了,我们聊聊这群住在银河系角落的家伙
昨晚我趴在阳台看星星,脖子仰得发酸,猎户座的腰带还是那么清晰,三颗星排成一条直线,几千年前的人类就在看它们了,突然脑子里冒出一个问题——在银河系里的地球人,到底是谁?
不是问生物学定义,那种“智人属于灵长目人科”的教科书答案谁都能查到,我想问的是,如果把银河系当成一个巨大的背景板,把尺度拉到千亿颗恒星的级别,我们这群生活在一颗不起眼岩石上的生物,究竟扮演着什么角色。
这个问题越想越有意思,索性坐下来写点东西。
先搞清楚我们住在哪儿
费曼说过,如果不能用简单的语言把一件事讲明白,就说明自己还没真正理解它,所以我想试着用最简单的方式,描述一下地球在银河系里的位置。
银河系是一个棒旋星系,直径大约10万到18万光年,别纠结具体数字,科学家们自己也在争论,你只需要知道一件事:它大得离谱,光都要跑十几万年才能横穿过去,而光一秒钟能绕地球七圈半。
太阳系位于银河系的一条旋臂上,叫猎户臂,也有人叫它本地臂,说白了就是一条不太起眼的次级旋臂,离银河系中心大约2.6万光年,这个位置有什么好处呢?
- 不在核心区——银河系中心恒星密集,辐射强烈,黑洞活动频繁,那种环境对生命不太友好
- 不在边缘区——边缘地带重元素太少,形成不了岩石行星,更别提生命所需的复杂化学元素了
- 恰好在宜居带——银河系也有自己的“宜居带”,我们刚好待在里面,这一待就是46亿年
想想挺神奇的,不是我们选择了这个位置,而是这个位置“允许”了我们存在。
地球上这群人的出厂设定
说回地球人本身,从银河系的视角来看,地球人是一群碳基生物,身体主要由氧、碳、氢、氮组成,这几个元素在宇宙里排第几呢?
| 宇宙丰度排名 | 元素 | 在地球人体内的占比 |
| 第1名 | 氢 | 约10% |
| 第3名 | 氧 | 约65% |
| 第4名 | 碳 | 约18% |
| 第7名 | 氮 | 约3% |
你看,我们身上的每一种元素,都不是地球原创,全都是从上一代恒星爆炸后抛散出来的灰烬里攒出来的,卡尔·萨根那句“我们都是星尘”真不是抒情,是实打实的物理事实。
地球人还有几个挺特别的出厂设定:
- 直立行走——解放了双手,拇指能和其他四指对握,这让制造工具成为可能
- 大脑皮层褶皱——颅骨里塞了一个消耗全身20%能量的超级器官,让抽象思维、语言和元认知得以出现
- 使用火——地球上唯一会主动生火并利用火的物种,这个技能直接改变了消化系统和能量摄入方式
- 文化演化——其他物种靠基因突变适应环境,地球人靠传承知识,速度快了不止一个量级
我们从哪儿知道自己住在银河系里
这件事其实挺曲折的,很长一段时间里,地球人根本不知道银河系是什么,伽利略1609年把望远镜指向夜空,才发现银河原来是由无数颗星星组成的,但那时候他也不知道这些星星离我们多远,更不知道太阳系在其中的位置。
真正搞清楚这件事,是最近一百多年的事。
1920年,两个天文学家吵了一架,历史上称为“沙普利-柯蒂斯大辩论”,沙普利认为银河系就是整个宇宙,柯蒂斯认为那些旋涡星云是银河系之外的其他星系,后来哈勃用造父变星测距法,发现仙女座星云离我们远达百万光年级别,远在银河系之外,这一下就把宇宙的尺度彻底打开了。
接下来的几十年里,射电天文学发展起来,科学家通过观测中性氢的21厘米谱线,才慢慢描绘出银河系的旋臂结构,我们现在对银河系形状的认知,本质上是用电磁波“画”出来的地图,就像盲人摸象,但摸了几十年,也差不多摸出了个轮廓。
在银河系尺度上,地球人算老几
这个问题没有标准答案,但可以换几个角度来打量一下。
从时间上看,宇宙138亿岁,银河系差不多136亿岁,地球46亿岁,智人这个物种才30万年,如果把银河系的历史压缩成一年,智人出现在12月31日晚上11点52分,有文字的历史,大概在最后半分钟,我们太年轻了,年轻得有点不好意思。
从空间上看,银河系里像太阳这样的恒星可能有1000亿到4000亿颗,开普勒望远镜的数据显示,类地行星普遍得让人吃惊,保守估计,银河系里可能藏着数亿颗处于宜居带的岩石行星,地球人目前只住在一颗上,而且还没搬过家。
从文明层级来看,苏联天文学家卡尔达肖夫在1964年提出过一个分类框架,后来被称为卡尔达肖夫指数:
- I型文明:能利用所在行星的全部能源
- II型文明:能利用所在恒星系的全部能源
- III型文明:能利用所在星系的全部能源
按照物理学家加来道雄的估算,地球人目前大概在0.7型左右,我们连自己星球的能源都还没完全掌控,更别提恒星级别了,在银河系的文明梯队里,如果真有其他文明存在,我们很可能属于“还没毕业”的那一批。
为什么我们还没见到其他地球人
这个问题绕不开费米悖论,1950年夏天,物理学家费米在洛斯阿拉莫斯实验室的食堂里,和同事聊到UFO的报道,突然冒出一句:“那他们在哪儿呢?”
这句话后来成了一个困扰科学界几十年的谜题,逻辑链条很简单:银河系已经存在了一百多亿年,只要有任何一个文明比我们早出现几百万年,它就有足够时间殖民整个星系,但我们什么都没看到,没有信号,没有探测器,没有戴森球。
解释这个悖论的假说很多,我挑几个有意思的说说:
- 大过滤器假说——认为存在某种机制,在文明发展的某个阶段会把它消灭掉,我们可能已经通过了,也可能还没走到那一步
- 动物园假说——高等文明知道我们存在,但达成共识不干预,就像人类观察野生动物保护区一样
- 光速限制说——不是人家不想来,是物理定律本身就限制了星际旅行的性价比,跨越光年需要耗费的能量和时间,可能让任何理性文明都觉得不划算
- 孤独论——也许地球就是银河系里目前唯一的文明摇篮,至少在这个时间段里是这样
目前还没有哪个假说能完全说服大多数人,中国的FAST射电望远镜、欧美的SETI项目,还在持续监听来自深空的电磁信号,到今天为止,除了几个让人兴奋但最终被证实是干扰源的候选信号,我们依然保持静默。
这件事本身就很值得玩味,一种刚刚学会使用电磁波不到两百年的生物,开始在这颗行星上用自己最先进的设备,试图在千亿颗恒星的噪声里,辨认出另一个智慧存在的广播,像不像一个小孩子对着山谷喊“有人吗”,然后屏住呼吸等待回声。
最新的故事:盖亚卫星和韦布望远镜告诉了我们什么
欧洲空间局2013年发射的盖亚卫星,是专门给银河系做“人口普查”的,到2023年,盖亚已经精确测量了超过18亿颗恒星的位置、距离和运动轨迹,这是人类历史上最详细的三维银河地图。
盖亚的数据告诉我们,银河系比之前想象的更“活跃”,它在经历多次小规模的并合事件,有些恒星流其实是几十亿年前被吞并的矮星系的残骸,银河系不是一成不变的静态结构,它是一个仍然在进食、在生长、在变化的动态系统。
2022年开始工作的詹姆斯·韦布空间望远镜,则把目光更多地投向了系外行星的大气层,它已经探测到了多颗行星大气中的水蒸气、二氧化碳和甲烷的光谱特征,虽然这些还不能直接证明生命存在,但至少说明了一件事:有机化学在银河系里是常态,不是例外。
回到最初的那个问题
在银河系的地球人是谁?
是一群住在一颗中等大小岩石行星上的碳基灵长类,他们所在的太阳系位于银河系猎户臂的宜居带,远离危险的银心,也不在贫瘠的银晕,他们的身体由超新星爆炸产生的重元素构成,他们花了二十万年从东非大裂谷一路走到今天,刚刚学会抬头认真打量自己所在的星系。
他们现在知道银河系有大致的形状、有旋臂、有中心黑洞、有暗物质晕,但他们也清楚,自己只看到了银河系总质量的5%左右,剩下95%是至今搞不清楚的暗物质和暗能量。
他们制造了一些探测器,让它们飞出了自己所在的行星系统,旅行者1号2012年穿越了日球层顶,理论上已经进入了星际空间,它携带了一张镀金唱片,上面刻着地球的位置图、人类的样子和几十种语言的问候,也许几十万年后,它会在某个星系被某个生物捡到,也许永远不会。
这群地球人仍然不知道银河系里是不是还有别的“他们”,他们也还在争论自己该不该主动向宇宙喊话,有些人兴奋,有些人谨慎,有些人觉得想太多没用,房贷还没还完呢。
但不管怎样,每当晴朗的夜晚,总会有人像几千年前的祖先一样,不自觉地把目光投向那条横跨天际的银色光带,那一刻,什么技术报告、哲学争论、文明指数,都暂时安静下来。
只剩下一个渺小但真实的念头——
我们在这儿,在这片星光里。