1950 年的一个夏日，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室里，几位科学家在午餐时闲聊，话题逐渐转到了当时备受关注的不明飞行物（UFO）和外星生命上 。其中，有 “原子能之父” 之称的恩利克・费米也参与进了讨论当中。他静静地听着同事们热烈地讨论，突然，费米冷不丁地冒出一句：“他们都在哪儿呢？（Where are they?） ”
这句看似简单随意的提问，后来更是演变成了著名的 “费米悖论”。
费米提出这个问题，并不是一时的心血来潮。他是基于对宇宙规模和生命概率的深刻认识。在当时，科学家已经知道，银河系大约有 2500 亿颗恒星，而可观测宇宙内的恒星数量更是多达 700 垓。
如果按照平庸原理，地球并非特殊的存在，只是一颗典型的行星，那么在如此庞大数量的恒星周围的行星中，即使智慧生命诞生的概率极小，银河系内也应该存在相当数量的文明 。从概率学的角度来看，宇宙中存在外星文明几乎是必然的。
但矛盾的是，人类一直没有发现任何外星文明存在的切实可靠证据。我们没有接收到来自外星文明的无线电信号，没有在宇宙中发现外星飞船或探测器，甚至没有找到任何能证明外星生命存在的蛛丝马迹。这种理论上对外星文明存在性的过高估计，与现实中缺少相关证据之间的矛盾，就是 “费米悖论” 的核心所在。
宇宙，这个广袤无垠的空间，蕴含着难以想象的庞大天体数量。
天文学家通过先进的观测技术和理论模型推测，可观测宇宙中的星系数量至少有 2 万亿个 ，而每个星系如同一个恒星的巨大摇篮，包含着数以亿计的恒星。
以我们所在的银河系为例，这是一个直径约 10 万 - 20 万光年的棒旋星系，其中恒星的数量保守估计在 1000 亿到 4000 亿颗之间 。在这些恒星周围，行星如同忠诚的伴侣，围绕着恒星旋转。
据研究，很多恒星都拥有自己的行星系统，甚至有的恒星周围行星数量多达数颗。
1960 年，美国天文学家法兰克・德雷克提出了一条用来推测 “银河系内可能与我们接触的文明数量” 的方程，也就是著名的 “德雷克方程”：
虽然这个公式中的许多参数目前还难以精确确定，但它为我们从科学的角度思考外星文明的存在提供了一个重要的框架。从这个公式的逻辑来分析，如果我们假设每个参数都有一定的可能性，那么即使每个参数的概率值较小，当它们与银河系庞大的恒星数量相乘时，得出的 N 值，即银河系中可能存在的高智文明数量，仍然可能是一个相当可观的数字。
这表明，从纯粹的数学概率角度来看，外星文明存在的可能性极高。
地球，这颗蓝色的星球，是我们人类赖以生存的家园。
在宇宙的宏大尺度中，地球的位置并不特殊。它位于太阳系的第三轨道，而太阳系又处于银河系四条主旋臂之一的猎户座悬臂边缘 。从物理性质和化学成分上看，地球是一个由岩石和金属构成的行星，拥有大气层和液态水。
在宇宙中，类似地球这样的岩质行星并不罕见。太阳系中的火星和金星同样拥有大气层，虽然它们的大气成分和环境条件与地球有很大差异，但这表明大气层的存在并非地球所独有。此外，通过对系外行星的观测，科学家发现了许多与地球大小、质量相似的行星，其中一些行星也处于其恒星的宜居带内。这意味着在宇宙中，有很多行星具备与地球相似的基本条件，从这个角度讲，地球具有一定的普遍性。
然而，地球的特殊性也是显而易见的，而且这些特殊性对于生命的诞生和演化至关重要。
首先，地球处于太阳系的宜居带内，这使得地球表面的温度恰好能让水以液态形式存在。液态水对于生命的起源和发展具有不可替代的作用，它是许多生物化学反应的基础介质，为生命的诞生提供了必要的环境。
其次，地球拥有稳定的磁场，这个磁场能够保护地球免受太阳风的直接冲击，防止地球的大气层被剥离，从而维持了地球环境的相对稳定。再者，地球的大气层中含有丰富的氧气，这是地球上生命经过长期演化的结果，同时氧气又为复杂生命的出现和发展提供了条件。
此外，地球的内部热能驱动了板块构造运动，这种运动不仅塑造了地球的地形地貌，还对地球的气候和生态系统产生了深远影响，为生命的多样性提供了条件。
最后，地球的卫星 —— 月球，对地球的特殊性也产生了重要影响。月球的存在稳定了地球的自转轴，使得地球的季节变化相对稳定，有利于生命的生存和繁衍。这些独特的条件相互配合，共同造就了地球上丰富多彩的生命世界，使得地球在宇宙中显得独一无二 。
多年来，人类一直积极地探索宇宙，试图寻找外星文明存在的迹象 。
1960 年，美国天文学家弗兰克・德雷克启动了奥兹玛计划（Project Ozma），这是人类历史上第一次有目的、有组织地在宇宙空间寻找 “外星人” 的计划 。
该计划使用位于西弗吉尼亚的绿堤电波望远镜，选择 21 厘米的波长来接收外界信号，因为这个波长是氢原子发出的微波的波长，科学家推测它可能是被宇宙间一切智慧生物最早认识和运用的。德雷克等人首先将射电天线对准了类似太阳的恒星鲸鱼座 τ 星，它距地球 11.9 光年，结果却一无所获。
之后，他们又把天线对准了另一个目标 —— 波江座 ε 星（距地球 10.7 光年），最初收到了一个每秒 8 个脉冲的强无线电信号，10 天之后此信号又出现了。不过，进一步研究后发现这并不是人们期待的 “外星人” 电报信号。
“奥兹玛” 计划在 3 个月中，累计 “监听” 了 150 小时，始终没有发现任何有价值的信息 。在 1972 - 1975 年进行的 “奥兹玛” 二期计划中，科学家对地球附近 650 多个星球进行了观测，同样没有收到任何有意义的信号。
中国的 500 米口径球面射电望远镜（FAST），被誉为 “中国天眼”，自 2016 年投入使用以来，也承担起了搜寻外星文明信号的重任 。它凭借着超高的灵敏度，能够捕捉到来自宇宙深处的微弱信号 。2019 年，FAST 曾接收到两组疑似地外文明信号，2022 年又接收到一个可疑的外星文明信号 。但经过后续的研究和分析，这些信号都未能被确认为来自外星文明，很大可能是来自地球的干扰信号 。
在宇宙中，电磁信号是我们寻找外星文明的重要线索之一。
多年来，天文学家通过各种射电望远镜，对宇宙的各个角落进行了持续的监测 。从早期相对较小口径的射电望远镜，到如今像 “中国天眼” FAST 这样的大型设备，人类对宇宙电磁信号的监测范围和精度不断提高 。科学家们将射电望远镜对准恒星、星系、星云等各种天体，希望能够捕捉到那些可能来自外星文明的有规律的电磁信号 。
然而，令人失望的是，尽管我们已经监测了如此广阔的宇宙空间和如此长的时间，却没有接收到任何可以确凿证明外星文明存在的信号 。在所有接收到的信号中，要么是来自自然天体的辐射，如脉冲星发出的有规律的脉冲信号，虽然最初曾被误认为是外星文明信号，但后来被证实是一种自然的天体物理现象；要么就是来自地球自身的干扰信号，比如人类的通信活动、电子设备的辐射等 。
就像 1977 年被 “大耳朵” 射电望远镜捕捉到的 “Wow! 信号”，虽然在长达 72 秒的时间里信号强度出现了激增，但此后科学家通过各种射电望远镜进行了无数次尝试，始终没有再次收到类似的高强度信号，截至目前，我们既不能肯定它是外星文明发来的，也无法排除这种可能性 。再如，2022 年中国天眼接收到的疑似外星文明信号，最终也被证明几乎肯定是来自人类自己的干扰信号 。
多年来，科学家和学者们针对 “费米悖论” 提出了许多猜想和理论，试图解释外星文明为何至今未被我们发现 。这些理论从不同角度出发，涵盖了生命演化、宇宙物理、文明发展等多个领域，为我们理解这一宇宙难题提供了丰富的思路 。
1.大过滤器理论。
美国乔治梅森大学的助理教授罗宾・汉森（Robin Hanson）提出的 “大过滤器” 理论，为解释 “费米悖论” 提供了一个独特的视角 。他认为，从没有生命的荒芜之地到扩张性的星际文明的演进，大致可以划分成 9 个阶段：合适的行星系统（存在有机物以及可能宜居的行星）；可自我复制的分子（比如 RNA）；简单（原核）单细胞生命；复杂（真核）单细胞生命；有性生殖；多细胞生命；脑量较大、使用工具的动物；我们目前这个阶段；星际殖民扩张 。
汉森指出，目力所及的宇宙寂寥无人这一事实说明，上述 9 个阶段 —— 或者可能被细分出的更多阶段 —— 中，至少有一个阶段是难以实现的 。
无论是什么因素在哪个步骤阻止了第 9 个阶段的最终实现，它都被称为 “大过滤器” 。从地球生命的演化历程来看，每一个阶段的跨越都充满了艰难和不确定性 。从简单的原核细胞进化到复杂的真核细胞，在地球上耗费了超过 10 亿年的时间 。
多细胞动物以及脑的出现，也都差不多历时 10 亿年 。而从普通智力的哺乳动物演化出和人类一样的能力，虽然相对时间较短，仅花了几百万年，但这一过程同样经历了无数次的基因突变和自然选择 。
在这个漫长的过程中，任何一个环节出现问题，都可能导致生命演化的停滞甚至倒退 。例如，地球历史上发生过多次大规模的灭绝事件，如二叠纪 - 三叠纪灭绝事件，这场灾难导致了地球上约 96% 的海洋生物物种和 70% 的陆地脊椎动物物种灭绝 。如果不是一些物种幸运地存活下来并继续演化，地球上的生命可能会一直停留在简单的单细胞阶段，更不用说发展出高等文明了 。
2.宇宙太大了。
宇宙的广袤无垠是人类难以想象的，而天体间遥远的距离则是文明之间难以接触的重要原因之一 。
在可观测宇宙中，星系数量多达数千亿个，每个星系又包含着数以亿计的恒星，而围绕这些恒星运转的行星更是不计其数 。地球在这浩瀚宇宙中，不过是沧海一粟，渺小到可以忽略不计 。距离是横亘在星际旅行和交流面前的一道难以逾越的鸿沟 。
以地球与距离我们最近的恒星 —— 比邻星为例，它与地球相距约 4.22 光年 。这意味着，即便以光的速度前行，从地球到达比邻星也需要 4.22 年 。而光的速度是目前人类已知的最快速度，每秒约 30 万公里，这样的速度在宇宙尺度下却显得如此缓慢 。
人类目前的航天技术与实现星际旅行所需的速度和能力相差甚远 。
截至目前，人类发射的速度最快的航天器是 “帕克” 太阳探测器，它在靠近太阳时的速度可达每小时约 70 万公里 。但即便以这样的速度飞向比邻星，也需要数万年的时间 。这漫长的时间跨度，对于人类的寿命来说是无法承受的，更不用说进行实际的星际旅行和交流了 。
除了速度上的限制，星际旅行还面临着能源问题 。传统化学燃料推进技术存在着难以突破的质能转换效率瓶颈，化学燃料燃烧时，只能将极少部分的质量转化为能量，大部分能量都以热能等形式被浪费掉了 。这种低效率的能量转换方式，使得飞行器在获取足够动力以实现高速飞行时面临巨大挑战，导致星际旅行在时间与能量消耗上均变得不可行 。
即使未来人类能够开发出更高效的能源和推进技术，实现接近光速的飞行，时间膨胀效应也会给星际旅行带来新的问题 。根据爱因斯坦的相对论，当物体接近光速时，时间会变慢 。这意味着，对于星际旅行者来说，虽然在飞船上的时间可能只过去了几年，但地球上可能已经过去了几十年甚至几百年 。这种时间上的巨大差异，使得星际旅行变得更加复杂和困难 。
3.黑暗森林法则。
刘慈欣在科幻小说《三体》中提出的 “黑暗森林法则”，为 “费米悖论” 提供了一种充满想象力的解释 。该法则的核心内容是：一旦某个文明被发现，就必然遭到其他文明的打击 。这一法则基于两条基本公理：生存是文明的第一需要；文明不断增长和扩张，但宇宙中的物质总量基本保持不变 。同时引入了两个重要概念：猜疑链和技术爆炸 。
猜疑链是指由于距离间隔以及文化、物种差异，宇宙文明间一旦形成猜疑链就坚不可摧 。
一个文明不能判断另一个文明是善文明还是恶文明，也不能判断另一个文明认为本文明是善文明还是恶文明，更无法判断另一个文明是否会对本文明发起攻击 。这种不确定性使得文明之间难以建立信任，从而导致相互敌视 。例如，在小说中，当三体文明发现地球文明后，由于无法确定地球文明的善恶和意图，为了自身的生存，决定对地球发起攻击 。
技术爆炸则是指文明进步的速度和加速度不见得是一致的，弱小的文明很可能在短时间内超越强大的文明 。这可能由内因或者外因（例如宇宙文明的交流）引发 。人类步入工业革命后短短两百余年的巨大技术飞跃，就是一个很好的例子 。
在黑暗森林法则的框架下，每个文明都像是黑暗森林中的猎人，小心翼翼地隐藏自己的行踪，一旦发现其他文明，出于生存的本能，就会毫不犹豫地发动攻击 。这也就解释了为什么我们至今没有发现外星文明，因为它们都在尽力隐藏自己，避免被其他文明发现 。
4.人类的科技水平有限。
人类目前的科技水平仍然有限，这在很大程度上限制了我们对外星文明的探测能力 。
以 SETI 项目为例，它主要依赖监听外星文明通过电磁波发出的信号，但这种方式有着天然的局限 。电磁波只能在相对有限的频率范围内传播，且信号强度会随着距离急剧减弱 。而我们监听的只是一个极其狭小的宇宙区域，类似于在浩瀚的大海中找一粒沙子 。
这也意味着，即使外星文明正在传输信号，我们可能依然听不到 。此外，如果外星文明采用了与我们完全不同的通讯方式，比如量子通信或其他未知的技术手段，那么我们现有的工具根本无法接收他们的信号 。我们对宇宙的认知还存在很多盲区，这也影响了我们对外星文明的探测 。
目前，我们对宇宙的认识主要基于电磁相互作用、引力相互作用等已知的物理规律，但宇宙中还存在着暗物质和暗能量，它们占据了宇宙物质和能量的绝大部分，但我们对它们的性质和行为几乎一无所知 。暗物质和暗能量可能在外星信号的传播过程中扮演了不可忽视的角色，甚至可能成为阻止我们与外星文明接触的 “屏障” 。
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