1951年的一天,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、物理學(xué)家費(fèi)米在與別人討論飛碟及外星人問(wèn)題時(shí),突然冒出一句:“它們都在哪兒呢?”這句問(wèn)話引出的科學(xué)論題,被稱為“費(fèi)米悖論”。
為了了解我們?nèi)祟惖降资遣皇怯钪嬷形ㄒ坏纳恢币詠?lái),我們都在“搜尋外星情報(bào)”——不斷加快速度建造更大、更復(fù)雜的機(jī)器,并孜孜不倦地探索太空。但是迄今一無(wú)所獲。
如果確實(shí)存在外星生命,為什么我們從未發(fā)現(xiàn)任何有關(guān)它們的蛛絲馬跡?
也許,它們向我們發(fā)出了聲音,而我們也一直在全神貫注地監(jiān)聽著。然而,它們的信息永遠(yuǎn)無(wú)法到達(dá)我們這里,因?yàn)樗鼈兣c我們的距離超越了所謂的“宇宙視界”——而這,也是費(fèi)米悖論最令人信服的答案之一。
宇宙視界,是“可觀測(cè)宇宙”與“不可觀測(cè)宇宙”之間的一層障礙,是兩個(gè)領(lǐng)域之間的界限。
對(duì)我們來(lái)說(shuō),宇宙視界就是以我們地球?yàn)橹行?,半徑達(dá)470億光年遠(yuǎn)的地方。在這個(gè)范圍內(nèi),我們的望遠(yuǎn)鏡可以觀測(cè)到一切(我們已經(jīng)知道的一切),所以我們也將這個(gè)視界范圍內(nèi)的宇宙稱之為“可觀測(cè)宇宙”。它是一個(gè)巨大的空間,充斥著1022顆恒星,這些恒星在熊熊燃燒,并將耀眼的光芒賦予不可計(jì)數(shù)的行星。當(dāng)然,這些光芒也照射到了我們的地球。
在這個(gè)視界之外,存在著一個(gè)潛在的、無(wú)限的宇宙,我們稱之為“不可觀測(cè)宇宙”。關(guān)于宇宙膨脹學(xué)的研究告訴我們,這個(gè)不可觀測(cè)的宇宙可能包含了另外1080顆恒星。這些恒星與我們周圍的恒星相互嵌在一起,構(gòu)成了雄偉壯闊的宇宙景觀。
除了一個(gè)明顯的特點(diǎn),“兩個(gè)”宇宙基本上是無(wú)法區(qū)分的——這個(gè)特點(diǎn)就是:不可觀測(cè)的宇宙是最有可能容納外星生命的地方。
宇宙視界的存在是因?yàn)楣饩€傳播的速度是有上限的——光以30萬(wàn)千米/秒的速度傳播,雖然很快,但已經(jīng)是極限。越遠(yuǎn)的物體發(fā)出的光,需要越長(zhǎng)的時(shí)間才能到達(dá)我們這里。因此,天體距離我們?cè)竭h(yuǎn),當(dāng)我們看到它時(shí),看到的是它越早期的模樣。例如,當(dāng)你抬頭看一顆1000光年遠(yuǎn)的恒星時(shí),你看到的,是它1000年前的模樣,而不是此刻的樣子。
時(shí)間與距離之間的這種關(guān)系,可以解釋為什么我們的宇宙只有138億年的歷史,而我們的宇宙視界卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它(以上說(shuō)過(guò),我們的宇宙視界的半徑是470億光年)。并且,宇宙視界還一直在增長(zhǎng)。隨著時(shí)間的流逝,遙遠(yuǎn)的天體發(fā)出的光最終將到達(dá)我們這里,使我們能夠通過(guò)儀器發(fā)現(xiàn)它們。
不幸的是,隨著我們的宇宙視界越來(lái)越大,我們的“事件視界”卻變得越來(lái)越小。
宇宙的事件視界類似于黑洞的事件視界。超出這一界限,我們將不能與任何物體交流,也不能影響任何物體。
一個(gè)星系可能在我們宇宙視界之內(nèi)——我們可能正驚嘆于它擁有如此眾多成熟的恒星——然而,它最終將會(huì)超出我們的宇宙視界之外,因?yàn)橛钪娴呐蛎洉?huì)將它推得離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)。
這種膨脹看似比光還快,它由充滿魅力的“暗能量”控制。暗能量,這個(gè)名字本身聽起來(lái)就有些神秘和險(xiǎn)惡,我們一直都在努力了解它是什么,為什么它能以如此之快的速度拓展我們的宇宙。然而,到目前為止它依然神秘。
最終,那些我們觀測(cè)得到,但永遠(yuǎn)都到達(dá)不了的世界被不斷拓展的宇宙帶離我們。數(shù)十億年后,它們也將超出我們的視界。在更遠(yuǎn)的將來(lái),目前的這個(gè)“可觀測(cè)宇宙”將會(huì)縮小到只剩本地的星系:一些被引力束縛的旋轉(zhuǎn)的物體,在數(shù)光年之外,變得什么也看不到了。相比之下,此刻,我們生活在一個(gè)充裕的世界里。
美國(guó)天體物理學(xué)家托莫諾里·托塔尼在一項(xiàng)研究中使用了宇宙視界來(lái)解決“費(fèi)米悖論”這個(gè)問(wèn)題。
事實(shí)上,“生命自然發(fā)生學(xué)說(shuō)”是一個(gè)讓人難以接受的觀點(diǎn)。但令人驚訝的是,我們所看到的周圍的所有生物,都是在地球動(dòng)蕩歷史中的某個(gè)時(shí)刻由非生命物質(zhì)產(chǎn)生的。在可觀測(cè)的宇宙中,發(fā)生這種情況的概率看上去很小。但是,如果在擁有1080個(gè)恒星的更大的宇宙中呢?這是不是就會(huì)比較容易讓人接受?
雖然在我們地球上——這個(gè)我們目前知道的、唯一產(chǎn)生生命的地方——生命自然發(fā)生很罕見(jiàn),然而,在我們的宇宙視界之外,它或許很普遍、很常見(jiàn)。我們的可觀測(cè)的宇宙似乎還太小,無(wú)法找到更多的生命。
這意味著,一方面,人類仍然是我們可觀測(cè)的宇宙中生命的獨(dú)特例子,并處在事件視界之固定界限中;另一方面,這又沒(méi)什么特別的,因?yàn)樵谝曇爸?,可能還有數(shù)不清的星球,生命在那里生息繁衍。
在宇宙的某個(gè)地方,有我們從未見(jiàn)過(guò)的文明,還有對(duì)我們來(lái)說(shuō)語(yǔ)言像咒語(yǔ)的“外星人”,但是,我們和它們之間無(wú)法接觸。在超出人類可觀測(cè)的范圍,存有迷人的東西,然而這些東西對(duì)我們來(lái)說(shuō),永遠(yuǎn)都是未知的。
(張興邦薦自《大科技·科學(xué)之謎》)