銀河系中大概有多少個外星文明（銀河系中可能存在外星文明的地方）

2023-06-23 04:07:00 3

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1974年11月16日，

美國航天局NASA的科學家們利用當時世界最強大的射電望遠鏡，

位于波多黎各島的阿雷西博射電望遠鏡，

對準距離地球2萬5000光年的球狀星團 M13，發送了一條無線電信息。

信息由1679位二進位數字組成，可以拆分成一個由73條橫行和23條直行組成的矩陣。

矩陣從上到下依次描述了，由二進位所表示的1到10十個數字，

人類DNA所包含的5種化學元素氫、碳、氮、氧、磷的原子序數，

核苷酸的化學式，DNA的雙螺旋形狀，地球上男性的平均身高（176.4cm）

以及1974年的全球人口，然後是信息的發出地 – 地球，地球在太陽系中的位置，

最後還有阿雷西博射電望遠鏡的形狀和信號反射示意圖。

很明顯，此信息是科學家們懷著浪漫的情懷，給外星人發去的一封信，

也被稱為「阿雷西博信息」。

信息發出時，科學家們可能並沒有期待外星人會給出任何回應。

即使是有回信，也是幾萬年之後的事了。可就在27年後的2001年，

英國罕布夏州的奇爾波頓（Chilbolton）小鎮掀起了一陣驚濤駭浪。

2001年8月21日，奇爾波頓天文臺附近的麥田裡出現了一個奇特的麥田圈，

形狀與「阿雷西博信息」極為對稱，被戲稱為外星人給我們的回信。

麥田圈顯示，組成外星生命的化學元素比我們多出了一個「矽」，

他們的DNA結構比人類多出了一個螺旋，

外星人的樣子像極了我們在電影中看到的小灰人，他們的人口是213億，

居住在他們恆星系統的第3、4、5顆行星上。

最後他們使用的望遠鏡顯然不是射電望遠鏡，至於這玩意兒是什麼，也沒人知道。

由於奇爾波頓麥田圈所傳達的信息太過不可思議，

所以有不少人認為這就是一個搞噱頭的惡作劇，

但至今為止也沒有人能拿出鐵證，證實奇爾波頓麥田圈就是造假的。

今天這期的重點呢，其實並不是討論麥田圈。

一個不爭的事實是，近些年來，有越來越多的人相信地外文明的存在。

可如果他們真的存在的話，又究竟在哪兒呢？

今天就來跟大家聊聊銀河系中最詭異，最有可能存在外星文明的地方。

2009年3月6日，克卜勒太空望遠鏡（Kepler Mission）

從美國佛羅裡達州卡納維爾角發射升空。

這是科學家們為尋找太陽系外的類地行星，專門設計的空間探測器。

與之前我們講過的哈勃望遠鏡不同的是，克卜勒望遠鏡並不圍繞著地球運行，

而是像地球一樣圍繞著太陽轉，像個跟屁蟲跟在地球屁股後面，但會漸漸遠離地球。

其觀測視場指向了天鵝座和天琴座所在的空域，遠離了黃道平面，

以保證不會被地球所遮蔽。

克卜勒望遠鏡的設計壽命為3.5年，但是一直超額工作到了9年7個月，

於2018年10月30日退役。退役時，距離地球約9400萬英裡，也就是1.5億公裡。

在整個服役生涯中，克卜勒觀測了超過53萬顆恆星，發現了2662顆太陽系外行星，

其中49顆被認為是類似地球大小的、位於宜居帶的候選行星，有30多顆已得到確認。

2015年7月24日，美國航天局NASA召開新聞發布會，公布了一則轟動一時的消息。

克卜勒空間望遠鏡在天鵝座，發現了一顆新的系外行星Kepler 452b。

該行星距離地球大約1400光年，直徑比地球大60%，

圍繞一顆類似太陽的恆星Kepler 452運行，而且距離適中。

一年大約為385天，和地球公轉周期365天非常接近。基於測量數據，

科學家們判斷該行星可能擁有大氣層和大量的水。

Kepler 452b一度被稱為「地球2.0」，是當時發現的最像地球的行星。

大家都紛紛猜測Kepler 452b會不會存在外星生命，

不少有網友甚至說，地球呆膩了，早想去外星看看了。

就在大家還沒從發現Kepler 452b的重磅消息中回過神兒來時，

2個月後，2015年9月，美國耶魯大學的天文學家

塔貝薩. 博雅吉安（Tabetha Boyajian）領導的科研團隊，

從克卜勒望遠鏡在天鵝座的觀測數據中，發現了了更詭異的東西。

神秘的光變曲線

克卜勒望遠鏡尋找太陽系外行星，使用的是行星凌星法。

所謂凌星法指的是，通過觀察行星從其母恆星前方通過，

而導致母恆星的亮度短暫下降，來反推出行星的存在和性質。

當凌星現象發生時，恆星的光芒會因被行星遮擋而減弱。

一般來說，這個亮度的減弱會在幾個小時內恢復，而且在此期間，

恆星的光變曲線是對稱而光滑的。以太陽係為例，當地球經過太陽前方時，

它的遮擋所造成的太陽亮度的下降是非常有限的，肉眼幾乎難以識別。

而太陽系中最大的行星木星發生凌星現象時，太陽亮度的下降就大得多了。

不過這個「大得多」用肉眼依然是很難識別的，

如果有外星人從太陽系外觀測，木星凌日會造成太陽亮度降低約1%。

科學家們專門設計的程序，可以從克卜勒望遠鏡觀測到的海量數據中，

自動識別可能存在的系外行星凌星事件。雖然程序的識別效率很高，

但科學家們還是不太放心，

於是他們又設計了一個名為「行星獵手」（planet hunters）的網站，

將克卜勒望遠鏡觀測到的數據放到這個網站上，

讓廣大天文愛好者們，自己登錄查看，用肉眼識別被軟體漏掉的信息。

不得不說，人的眼睛有時候從凌亂事物中識別目標的能力真的很強。

很快，不少人注意到了一個光變曲線非常詭異的恆星。

正是由於其非同尋常的光變曲線，超出了計算機算法對標準凌星事件的定義，

因此它沒有被標記出來。這顆恆星便是位於天鵝座的KIC 8462852，

距離地球大約有1480光年。

和類地行星Kepler 452b的母恆星Kepler 452相距大約282光年，

這個距離在浩瀚的宇宙中，算是相當近了。

歷史數據顯示，KIC 8462852的首次顯著亮度減弱是在2009年5月觀測到的。

第二次光變發生在2011年3月。與一般凌星現象只持續幾小時不同的是，

KIC 8462852的這次光變持續了將近10天，亮度下降了驚人的15%，

光變曲線輪廓乾淨、光滑、陡峭，並且兩側並不對稱。

一般的行星遮擋會導致恆星的亮度迅速下降，然後平穩的維持數小時，

最後又迅速的恢復，光變曲線是均勻而對稱的。

KIC 8462852不可思議的光變曲線說明了其亮度減弱不可能是由行星遮擋所造成的，

這也引起了耶魯大學的天文學家塔貝薩. 博雅吉安（Tabetha Boyajian）的注意。

塔貝薩進一步研究數據發現，2013年2月發生的光變更加出人意料。

光度曲線上出現了一大群複雜的負峰，短的維持1-2天，長的可以維持一周。

這種光變斷斷續續地持續了將近100天，最大幅度的亮度下降甚至超過了22%。

KIC 8462852的光變似乎是以大約2年為周期而發生的，塔貝薩推測，

第四次光變應該是發生在2015年4月左右。

但恰巧那段時間，克卜勒望遠鏡發生故障，這第四次光變就沒有被鋪捉到。

到底是什麼導致了KIC 8462852的奇特光變呢？

2015年9月，塔貝薩. 博雅吉安（Tabetha Boyajian）帶領團隊發表了一篇論文，

題為「Planet Hunters X. KIC 8462852 - Where's the Flux?」

Planet Hunters X. KIC 8462852 - Where's the Flux?

（行星獵手KIC 8462852，光去哪了？）

論文的題目縮寫為「what the F（什麼鬼）」，非常應景。

此後KIC 8462852引起了科學界的廣泛關注。

這顆恆星也以塔貝薩Tabetha的名字被命名為塔比星Tabby’s star。

2017年5月，塔比星的又一次光變如期而至。

可在這次光變後的不到一年，2018年3月，塔比星又出現了亮度減弱。

最近的一次光變發現在2019年10月到2020年1月之間。

如此看來，塔比星的亮度變化似乎又不符合2年的固定周期。

2015年10月，美國賓夕法尼亞大學的天文學家傑森·萊特（Jason Wright）

曾經發表論文提出過一個炸裂的想法。塔比星和太陽一樣，是一顆中壯年時期的恆星。

一般來說，恆星在誕生之初，或者燃燒到後期時，可能會出現亮度熱度不穩定的階段，

但中壯年時期的恆星，亮度不可能一下子降低百分之十幾二十幾。

因此傑森·萊特認為，塔比星的光變會不會是由戴森球或者類似的結構而導致的呢？

當這個只有在科幻作品中才能看到的猜想，出現在嚴謹的科學論文中時，

輿論立刻炸開了鍋。

大家紛紛猜測天鵝座會不會存在著比人類文明先進的多的二級外星文明呢？

要了解戴森球，就不得不簡單說一下卡爾達肖夫指數和文明的等級了。

7級文明

1964年，前蘇聯天體物理學家尼科萊·卡爾達肖夫（Nicolai Kardashev）在他的論文

《地外文明的信息傳輸》中，提出了「卡爾達肖夫指數」(KardasheV scale)模型，

以一個文明所能利用的能源量來衡量此文明的進步程度。

卡爾達肖夫認為文明的發展有兩個決定性因素：能源和技術，

而這兩個要素又是相輔相成的。一個文明的科技越發達，他們所能夠利用的能源就越多。

而一個文明能夠獲得的能源越多，就越有實力去發展科技。

卡爾達肖夫最初提出了文明的3個等級。

1級文明

也被稱為「行星文明」。他們能夠完全利用其所在行星的所有能源。

對於地球來說，每秒所產生的總能源為10^16 瓦，按照這個數值來計算，

目前人類文明連1級文明都沒有達到，只勉強稱的上是0.73級文明。

2級文明

突破了行星的限制，能夠完全收集並利用其所在恆星系統的所有能源。

二級文明的一個重要標誌是具有建造「戴森球」這類巨型人造結構的能力。

「戴森球」這個概念最早是由美籍英裔天體物理學家弗裡曼.戴森（Freeman Dyson）

在60年代時提出的。他認為行星本身蘊藏的能源是非常有限的，

當文明發展到高級階段時，將不惜一切代價衝出行星，

去開發他們所在星系的恆星的能量。以太陽係為例，

地球所接受到的太陽輻射能量僅為太陽向宇宙空間放射的總能量的二十二億分之一，

如果能夠想辦法截獲大部分的太陽輻射能，將足以支持一個文明更長期的發展。

戴森球就是這樣一個假象結構。

在很多虛構作品中，戴森球往往被描述成一個包圍著恆星的人造空心球體，

但這種空心球體，在現實的物理世界中是非常不穩定的，最終會崩塌撞向恆星。

所以生活中，我們所談論的戴森球多是「戴森雲」或「戴森泡」類似的結構，

由大量圍繞著恆星運行的獨立部件組成，就像是一個密集的網格，

最終將收集到的恆星能量傳輸到文明所在的行星。

2級文明往上就是3級文明了。

他們不僅可以充分利用所在恆星系統的能量，

甚至能夠完全收集並利用其恆星系統所在星系的能量。

以地球為例，如果人類文明達到3級文明的話，

我們將有能力把整個銀河系的能量都玩弄於股掌之間。

三級文明已經具備了創造人工蟲洞，進行空間跳躍的能力。

但是能源的開發能力仍然限制了他們只能在本星系內進行空間跳躍，

還沒有能力到更遠的地方去。

日裔美國籍理論物理學加來道雄（Michio Kaku）認為人類想要達到1級文明

還需要100到200年的時間，想要達到2級文明至少還要幾千年，

成為成熟的二級文明大概需要10萬年，達到3級文明則需要數十萬甚至100萬年。

如果天文學家傑森·萊特（Jason Wright）關於是戴森球造成塔比星奇特光變的猜想

是真實的話，那就意味著在天鵝座存在一個比人類文明先進至少上萬的文明。

而且別忘了塔比星距離地球有1480光年，

也就是說，我們現在觀測到的數據是人家1480年前發生的事。

這樣的外星文明如果真的存在的話，人類在他們眼中可能就猶如螻蟻一般。

卡爾達肖夫認為宇宙中的智慧文明發展到3級也就到頭了，

可是後世科學家們在卡爾達肖夫指數的基礎上，又拓展出了另外4個等級的文明。

我們在這裡也簡單說一下。

4級文明

也被稱為「宇宙文明」，處於此等級的文明，足跡已經遍布了整個宇宙。

他們可以輕易收集並利用宇宙中各個星系的能量，

但這些能量已經遠遠不能滿足他們用於星際穿梭的需求了，

他們只能尋找更大的能量來源，比如說超新星爆炸。

我們在哈勃望遠鏡的那期視頻中曾經提到過「超新星」這個概念，

它是指某些恆星在演化接近末期時經歷的一種劇烈爆炸，

爆炸時的亮度足以照亮整個星系，還會伴隨著強烈的能量釋放。

超新星爆炸產生的能量足以讓四級文明跳躍到宇宙的每個角落。

大多數文明發展到4級時，都會因為貪婪而不斷擴張，最終導致了自我毀滅。

但也有極少數的四級文明能夠突破自身的限制，到達五級文明。

5級文明

5級文明也被稱為「多維空間文明」。他們的物質文明已經發展到了極限，

開始向更深層次的精神文明進化。他們可以建造巨大的意識網絡，

講意識上傳到網絡中，與整個文明共享。

超新星爆炸所產生的能量已經不能滿足五級文明對能量的需求了，

他們可以主動控制恆星的衰亡，甚至轉向研究黑洞，從中提取更加巨大的能量。

五級文明之上便是6級文明了，他們最顯著的特徵就是創造生命。

比如說，他們可以把某顆行星轉移至恆星系統的宜居帶上，

使之產生大氣和海洋，並在生命誕生的過程中進行適當幹預和保護。

對於六級文明來說，創造生命可能就和種樹一樣簡單。

在創造生命的過程中，6級文明的創造者可能會化身成所創造文明的領導者，

教會他們生存所需的知識和技能。

猜想中國神話中的伏羲和女媧，印度神話中的梵天，

希臘神話中的卡俄斯等等會不會就是6級文明的生命體呢？

最後，7級文明

也被稱為「創世文明」，他們不單單是文明的創造者，更是宇宙的創造者，

制定了一切自然法則，從宏觀到微觀，從物質到反物質，從能量到暗能量。

七級文明創造一個宇宙就猶如我們點燃一根蠟燭，

他們所要做的只是讓這些蠟燭生生不滅，永久循環。

說到頭，人類文明發展至今，我們的足跡除了地球之外，

登陸過的最遠的星球、也是唯一的星球就是月球，

而且月球連行星都不是，只是地球的一顆衛星。

所以人類文明的進化還有很長的一段路要走。

回到塔比的詭異光變，除了傑森·萊特（Jason Wright）提出的戴森球猜想，

科學家們還陸續提出過一些其他的解釋。

比如說彗星環假說，就是在塔比星周圍有一群大小不一的彗星圍繞著它公轉，

因為這些彗星的形狀並不規則，這就解釋了為什麼塔比星的光變曲線並不對稱。

還有行星環 特洛伊小行星群假說。

這種假說認為有一顆直徑是塔比星直徑三分之一的行星在圍繞著塔比星公轉。

並且這顆行星的外側還有一個略微傾斜的巨大的環狀結構，

這個環狀結構的直徑是塔比星的5倍。

在這顆行星的兩個拉格朗日點上，還分布著兩團巨大的特洛伊小行星群，

這樣就可以完美解釋2011年到2013年塔比星的幾次光變了。

值得一提的一點是，在木星圍繞太陽的公轉軌道上，

也有這樣兩團特洛伊小行星群，和木星一起繞著太陽公轉。

不過，也有天文學家指出這一模型的致命傷。

就是想要用這一模型來復刻塔比星的光變曲線的話，需要大量的特洛伊小行星，

他們的總質量甚至會超過主行星本身的質量，從而幹擾行星的運行軌道，

使其根本無法穩定的圍繞塔比星公轉。

總之，到目前為止，塔比的詭異光變還是一個未解之謎。

而發生在天鵝座的靈異故事並沒有到此結束。

萬年前的神秘信號

2021年5月16日，四川廣播電視臺的官方抖音帳號「四川觀察」發布了一條

吊足了人胃口的視頻。視頻中說四川稻城高海拔宇宙線觀測站LHAASO有重大發現，

將會在5月17公布重磅消息，敬請大家期待。

視頻一經播出就上個熱搜，播放量很快破千萬，大家都在紛紛猜測，

中國該不會成為第一個公布找到外星人的國家吧。

第二天重磅消息如期而至，中國科學院高能物理研究所，與《自然》雜誌聯合宣布，

中國高海拔宇宙線觀測站（LHAASO 拉索）探測到了萬年前來自天鵝座的

超高能宇宙加速器，並記錄到1.4拍電子伏（PeV）的伽馬光子，

顛覆了人類對銀河系粒子加速的傳統認知，開啟了 「超高能伽馬天文學」的時代。

乍聽之下，好像有點令人失望，超高能宇宙加速器？伽馬光子？這都是什麼東西啊？

似乎跟外星人也沒什麼關係啊。但這則消息細品之後，還是非常震撼的。

超高能宇宙加速器，因為用到了「器」這個詞，讓人很容易聯想到人造設備。

但實際上這並不是一種機器，

而是宇宙中能將粒子加速到高能的某種特殊天體，或者產生機制。

在之前的視頻中，我們曾經提到過，浩瀚宇宙中，

有許多肉眼不可見的微觀高能粒子在以接近光速的速度飛行，它們就是宇宙射線。

一些宇宙射線與地球不期而遇，成為了地球上神秘的「天外來客」。

宇宙射線在進入大氣層時，會與與大氣中的分子多次碰撞，相互作用，

從而產生大量的次級粒子，像花灑一樣傾瀉下來。

一般來講，我們很難確定宇宙射線的具體來源，

這是因為宇宙射線的大部分粒子都是帶電的，它們會受到宇宙中磁場的幹擾，

抵達地球時，可能已經在銀河系裡轉了幾十圈了。

不過好在還有少數不帶電的高能光子，就比如說這次LHAASO 拉索所記錄到的伽馬光子。

它不會受到磁場的影響，基本上是直奔地球而來的。

正因如此，科學家們才能準確鎖定這次的超高能伽馬光子是來自天鵝座。

再來說1.4拍電子伏是個什麼概念。電子伏特（eV）是用來表示粒子動能的能量單位。

1PeV = 10^15eV（1拍電子伏特 = 10^15電子伏特）。

以前科學界普遍認為一個光子的能量最高不可能超過0.1拍電子伏。

地球上最大的粒子加速器，歐洲大型強子對撞機也只能將粒子加速到0.01拍電子伏。

想要產生0.1拍電子伏能量的光子，需要加速管道要繞地球四分之一圈，

對於人類而言，這幾乎是不可能實現的。

而且以前科學家們一直認為銀河系中也不可能存在超高能宇宙線加速器。

可如今LHAASO 拉索卻捕捉到了1.4拍電子伏的伽馬光子，

這就意味著以前一些公認的理論被徹底推翻了。

打個可能不太恰當的比喻，這次的發現就好比年400多年前，

人類終於開始接受了哥白尼的日心說，知道了天體不是繞著地球轉的，

而是繞著太陽轉的，當然了，後面我們又發現只有太陽系的天體是圍繞著太陽轉的。

普通大眾之所以感受不到這次消息的震撼，

是因為裡面包含了太多離我們的日常生活比較遙遠的專業知識。

那麼話又說回來了，究竟是宇宙中的什麼把粒子加速到了如此超高能呢？

會是某種天體嗎？或者某種機制？或者再天馬行空一點，

會不會是高等地外文明創造的某種更加先進的強子對撞機呢？

這些都還有待我們進一步的探索。

再找到確定答案之前，我們不應該用局限的思維去否定任何一種可能性。

類地星球Kepler 452b，伴隨著詭異光變的塔比星，還有來自天外的超高能光子，

如果銀河系內還存在其他高等智慧文明的話，那他們會不會就在天鵝座注視著我們呢？