费米悖论：宇宙生命都在哪儿？

Paradox - The Nine Greatest Enigmas in Physics (2012) (Jim Al-Khalili)

费米悖论

大家都在哪儿？

意大利裔美国诺贝尔奖得主物理学家恩里科·费米，在量子力学和原子物理学领域做出了许多重要贡献。他在20世纪40年代初建造了第一座核反应堆——芝加哥一号堆；基本粒子中有一类以他命名的“费米子”（另一类是玻色子）；甚至还有一种长度单位以他命名——“费米”，即一飞米（千万亿分之一毫米）的别称，这是核物理和粒子物理中合适的尺度。但本章要讲的，是费米在1950年提出的一个与他亚原子物理研究毫无关系的问题。它关乎所有悖论中最深刻、最重要的一个——我把它留到了最后。

费米的著名问题，是在他夏季访问新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室（原子弹和曼哈顿计划的故乡）期间，与几位同事的午餐闲聊中提出的。当时的话题围绕着飞碟以及它们是否可能以超过光速的速度从遥远恒星系统抵达地球的轻松争论展开。

费米悖论可以这样表述：

宇宙的年龄如此悠久，规模如此浩瀚，仅银河系就有数千亿颗恒星，其中许多拥有自己的行星系统。那么，除非地球在拥有适宜生命条件方面极为特殊，否则宇宙应该充满生命，包括智慧文明，其中许多应具备太空旅行所需的技术，并且早该造访我们了。

那么，大家都在哪儿？

对费米来说，很明显，假设我们的太阳系并非唯一拥有（至少）一颗宜居行星的系统，那么任何具备哪怕适度扩张野心、且太空旅行技术足够发达的外星文明，都有充足时间殖民整个银河系。他和其他人估计，任何物种完成这一壮举大约需要1000万年。这看起来可能很长，也确实有些武断，但重要的是，它只是银河系年龄的极小一部分（在这个例子中仅为千分之一）——要知道，智人存在的时间才大约20万年。

因此，这个悖论可以归结为以下两个问题：

• 如果生命并不那么特殊，那么其他生命都在哪儿？

• 如果它很特殊，那么为什么宇宙会如此精细调节，以至于生命只在地球上出现？

如果我们想想地球上的生命在最严酷环境中增殖和繁盛的能力，为什么在其他类地行星上就不应该同样发生？也许问题不在于生命一旦起步后的增殖，而在于它最初如何起步。在我们考察科学家是否已解决这一悖论以及相关因素之前，让我们先简要看看一些常见的解决方案。

1. 外星人存在，而且已经造访过我们。我之所以否定这一选项，是因为我们没有任何合理证据支持UFO爱好者和阴谋论者的幻想。尽管如此，许多人仍坚信外星人已乘飞碟抵达，无论是数千年前停留建造金字塔后离开，还是至今仍在此绑架无辜者进行奇异实验。

2. 外星人在那里，但没有联系我们。我们可以想出许多理由，解释为什么足够先进的外星文明选择不给我们任何存在迹象。例如，也许（不像我们）它们不希望向银河系其余部分广播自己的存在，或者它们更愿意在我们足够先进、有资格加入银河俱乐部之前不管我们。当然，这假设所有外星文明的推理过程都与我们类似。

3. 我们找错了地方。虽然我们已经在太空中聆听信号五十年，却仍一无所获。但也许我们还没看对天空的正确区域，或调对正确的频率；或者信号和信息已经抵达，但我们尚未弄清如何解码。

4. 其他地方的生命经常被摧毁。我们可能没有意识到自己在地球上是多么幸运。其他太阳系中的宜居行星可能经常遭遇一系列灾难性的行星、恒星或星系事件，如冰河期、陨石或彗星撞击、巨大恒星耀斑或伽马射线暴。在这些事件频繁发生的地方，生命没有时间演化出智慧的、具备太空航行能力的物种。或者相反，其他行星的环境过于舒适，没有经历被认为是鼓励生物多样性、从而演化出智慧所必需的大灭绝。

5. 自我毁灭。有人提出，宇宙中所有智慧生命都会不可避免地自我毁灭，要么通过战争或疾病，要么通过破坏自身环境，大约就在它们技术先进到足以进行太空旅行的时候——如果这是真的，对我们来说是一个不祥的信息。

6. 外星人实在太……“外星”了。我们往往假设外星人会像我们一样，拥有我们能想象未来发展的类似技术。虽然这样思考有充分理由（因为所有生命都必须遵守并受限于物理定律），但也许我们只是缺乏想象力，无法构想出与我们足够不同的智慧生命。我当然不是说我们认为它们都会像电影里的外星人那样，但我们确实倾向于假设它们是碳基的、有四肢和眼睛，并通过声波相互交流。

7. 我们在宇宙中真的是孤独的。也许任何生命出现所需的条件都极为罕见，只在极少数地方发生过，而地球是唯一演化出能够利用自然向宇宙发送信号宣告自身存在的智慧生命的行星。或者我们的行星真的是唯一出现过生命的地方。

以上所有情景都只是猜测，而且大多不是很有根据的猜测。费米本人的观点是：虽然智慧生命存在于银河系其他地方的可能性压倒性地大，但星际旅行的距离如此遥远，考虑到光速壁垒，穿越需要太长时间，因此没有任何文明会认为造访我们值得付出努力。

费米没有考虑到的是，即使它们从未离开自己的母星，我们也可能察觉到技术先进的外星人的存在。毕竟，近一个世纪以来，我们一直在向银河系宣告自己的存在。自从我们开始使用无线电和电视在全球传输信息以来，我们就在向太空泄漏信号。一个距离我们几十光年的外星文明，如果碰巧把射电望远镜指向我们的太阳，就会接收到大量微弱却复杂的无线电信号，这将成为其太阳系某颗行星上存在生命的迹象。

鉴于我们相信物理定律在整个宇宙中是相同的，并且鉴于传输信息最容易、最通用的手段之一是使用电磁波，我们预期任何技术先进的文明在发展过程中都会在某个时刻利用这种通信形式。如果它这样做，其部分信号就会泄漏到太空中，以光速在银河系中传播。

不久之后，20世纪的天文学家开始认真考虑使用他们新开发的射电望远镜聆听来自太空信号的可行性。对地外智慧的认真搜寻，从一个男人开始。

德雷克和他的方程

第一位认真的地外生命猎人是天文学家弗兰克·德雷克，他当时在西弗吉尼亚州绿岸的国家射电天文台工作。1960年，他设立了一个实验，通过在无线电波频率上聆听电磁信号，来搜寻遥远太阳系中的生命迹象。该项目被命名为“奥兹玛”（Ozma），取自弗兰克·鲍姆儿童书中翡翠城统治者奥兹玛公主的名字。

德雷克把他的射电望远镜指向两颗附近的类太阳恒星——鲸鱼座τ和波江座ε，分别距离我们12光年和10光年，两者都似乎是拥有宜居行星的合理候选者。他把天线调到接收特定频率的无线电信号：宇宙中最轻、最简单、最丰富的元素——氢——所产生的特定电磁辐射的频率，因此也是任何试图表明自身存在的外星文明最可能选择的频率。他记录数据并仔细检查是否有叠加在背景噪声一般嘶嘶声上的任何信号。经过几个月记录的大量数据检查，除了一个后来被证明来自高空飞机的信号外，没有发现任何有趣的信号。但德雷克并不失望。他一直坚持认为，这个过程就像买彩票：他知道如果真有发现，那将是极其幸运的。

他并不气馁，第二年组织了第一次SETI（搜寻地外文明）会议，并邀请了他当时认识的每一位对该主题感兴趣的科学家（总共12人）。

为了集中他们的注意力，他设计了一个数学公式，用于计算银河系中其无线电信号可在地球上探测到的文明数量N。他通过把七个其他数字相乘来计算这个数值。这个现在以他名字命名的公式如下——

——而且它其实相当容易解释。我将逐一说明每个符号的含义，并在每种情况下括号中给出德雷克首次计算时假设的数值，以便你看到他如何得出最终数字。第一个符号R*代表银河系中每年形成的新恒星平均数量（德雷克假设为每年10颗）。接下来fp是拥有行星系统的那些恒星的比例（0.5）；ne是每个太阳系中环境适宜生命的行星数量（2）；fl、fi和fc分别代表：适宜行星上实际出现生命的比例（1）；拥有生命的行星上出现智慧生命的比例（0.5）；以及那些文明中发展出向太空释放可探测存在迹象的技术的比例（1）。最后，L是这些文明继续向太空释放可探测信号的时间长度（1万年）。把这七个数字相乘，德雷克得出N=50000的答案。

这是一个令人印象深刻的数字，也突显了费米悖论。但它有多可靠？答案当然是：一点都不可靠。即使这七个量确实是我们需要知道的全部，其中一些被赋予的数值也只不过是大胆猜测。前三个R*、fp和ne，是由半个世纪前尚未知晓、但随着天文学和望远镜技术进步（特别是近年来发现了许多太阳系外行星，即系外行星）而开始变得清晰的数值设定的。

然而，接下来的三个因素是与智慧、可交流生命形式出现可能性相关的概率。它们中的每一个都可以取0（不可能）到1（确定）之间几乎任何数值。德雷克选择了极为乐观的数值；他相信，如果某个类地行星上条件合适，生命的出现是必然的（fl=1），如果生命确实出现，则有一半机会演化出智慧（fi=0.5），如果它确实出现，那么这个智慧物种肯定会发展出涉及向太空发射电磁波的技术，无论它是故意发送信息还是无意中泄漏（fc=1）。

但数值本身几乎无关紧要。德雷克方程所做的，远比提供银河系中外星文明数量的估计更重要。它开启了一场至今仍在继续的全球性太空信号搜寻。

SETI

SETI是多年来在世界各地进行的一系列积极搜寻地外信号项目的统称。自从科学家开始理解如何发送和接收这类信号以来，我们一直在聆听通过电磁波传输的潜在太空信息。最早的事件之一可以追溯到19世纪末。

1899年，塞尔维亚裔电气工程师和发明家尼古拉·特斯拉在他位于科罗拉多斯普林斯的实验室用新开发的高灵敏度射频接收器调查风暴大气电时，检测到成群出现的微弱信号，似乎是一、二、三、四个“哔哔”的数字代码，他确信这些信号来自火星。他在1901年的一次杂志采访中回忆起自己的兴奋：

我永远不会忘记当我意识到自己观察到了可能对人类具有不可估量后果的事物时的最初感受……我最初的观察绝对让我恐惧，因为其中存在某种神秘的、甚至可以说是超自然的东西，而我当时独自一人在实验室里过夜……[电信号]周期性地到来，并带有如此清晰的数字和秩序暗示，以至于它们无法追溯到我已知的任何原因……过了一段时间，一个想法闪过我的脑海：我观察到的扰动可能是由于某种智能控制。

尽管特斯拉因他的主张受到广泛批评，他所检测到的信号之谜仍未解开。

对可能来自智慧地外生命的无线电信号的第一次认真调查，是1924年在美国进行的一个短暂项目。当时人们仍相信外星文明最可能的家园是我们的近邻火星；如果火星人要与我们交流，他们会在两颗行星距离最近时这样做。这发生在所谓的“冲日”期间，即地球运行到火星和太阳之间时。1924年8月21日至23日发生了一次这样的冲日，当时火星比过去数千年都更接近地球（这一纪录在2003年8月被打破，并将在2287年再次被打破）。人们决定，如果火星人存在，他们会利用这样的冲日事件向地球传输信号。美国海军足够认真地对待这一想法，举行了“全国无线电静默日”，要求全国所有无线电在36小时内每小时关闭五分钟。在华盛顿特区的美国海军天文台，一台无线电接收器被带到一万英尺高的飞艇上，全国所有海军站点都被指示监测空中是否有任何异常。他们听到的只是静电——以及那些没有遵守无线电静默的私人广播电台的信号。

正是在弗兰克·德雷克的初步项目之后，SETI运动真正起飞，将搜寻范围扩展到太阳系之外。为了让你了解射电望远镜已经把我们的聆听范围扩展了多少，德雷克1960年关注的那两颗恒星大约距离我们十光年——是火星距离的200万倍。这就像把杯子贴在墙上听邻居的谈话，什么也没听到，于是决定试着听伦敦时纽约的谈话。显然，精确选择把射电望远镜天线指向哪里至关重要。

加利福尼亚的SETI研究所成立于1984年，几年后在天文学家吉尔·塔特的指导下开始了“凤凰”项目，她是卡尔·萨根小说《接触》中主角的灵感来源。1995年至2004年间，“凤凰”项目使用澳大利亚、美国和波多黎各的射电望远镜，观测了地球200光年内的800颗类太阳恒星。它们什么也没发现。但该项目为研究可能的外星生命提供了宝贵的信息来源。吉尔·塔特与天文学家玛格丽特·特恩布尔一起，编制了一份可能拥有适宜生命行星系统的附近恒星目录，称为“宜居恒星”（habstars）。该目录称为HabCat，目前包含超过17000颗恒星，其中大多数距离地球几百光年内，并具备使其成为拥有类地行星候选者的正确特征和性质。

2001年，微软联合创始人保罗·艾伦同意资助建设专用于SETI的新射电望远镜阵列的初始阶段。该阵列被称为艾伦望远镜阵列（ATA），目前仍在旧金山东北几百英里处建设中。建成后，它将由350面直径各6米的射电天线组成，协同工作。第一阶段于2007年完成，当时43面天线投入运行，但该项目在2011年初因政府研究经费削减而暂时中止。不久后，一个团体成立，试图通过向任何愿意帮助的人寻求私人资金来挽救它。数千人报名提供捐款，包括在好莱坞版卡尔·萨根《接触》中扮演吉尔·塔特角色的影星朱迪·福斯特。不知为何，我觉得这一切相当温馨而令人满足。

因此，远没有放弃，对ET的搜寻现在才真正开始认真起来。迄今为止，我们只仔细观测了全电磁频谱有限频率范围内的几千颗恒星。ATA的计划是调查距离1000光年范围内的100万颗恒星。搜寻的频率范围也在扩大。德雷克最初选择星际氢的频率1.42 GHz是合理的。我们的天空是非常嘈杂的地方——无线电波来自各种来源，包括银河噪声、带电粒子穿过地球磁场的噪声，以及早期宇宙留下的宇宙背景辐射。但ATA要扫描的频率范围位于1至10 GHz之间，被称为“微波窗口”，是电磁频谱中特别安静的区域，因此非常适合搜寻地外信号。

然而，更严肃的学术研究近年来已把重点从搜寻智慧生命迹象，转向搜寻可能承载智慧生命的类地行星。今天，系外行星搜寻是科学研究中最热门的领域之一。

系外行星

我确信，我并不孤单地觉得搜寻和研究太阳系外行星（或系外行星）令人无比兴奋。观测和研究恒星是一回事——毕竟，我们可以从它们发出的光中得知很多关于它们的成分和运动的信息。但行星完全是另一回事。它们不仅比恒星小得多，而且只反射恒星的光，因此即使是最暗的恒星，它们的亮度也只有其百万分之一。因此，它们存在的任何证据通常只能间接推断。最常见的技术是所谓的凌日法，即当行星从恒星前方经过时，检测到恒星亮度的微小下降。另一种方法是观测行星引力对其质量大得多的恒星产生的微小影响，导致恒星轻微摆动。这可以通过恒星光频率的变化（当它朝向我们或远离我们移动时的多普勒频移）或直接测量其位置变化来捕捉。

对天文学家特别感兴趣的是那些在固体、大致类地重力意义上类似地球的行星，以及距离其恒星合适、允许表面存在液态水，从而潜在地能够承载生命的行星。

在撰写本文时，大约已发现700颗系外行星。但这个数字很可能迅速上升。2009年，NASA的开普勒任务发射了一艘配备发现系外行星所需仪器的航天器。2011年2月，开普勒研究小组公布了1235颗可能的系外行星名单，其中包括54颗看起来位于“宜居带”的。其中6颗大小接近地球。

据估计，银河系中至少有500亿颗行星，其中至少1%（5亿颗）位于宜居带。其他估计将这种宜居类地行星的数量定在超过20亿。其中，多达3万颗距离地球1000光年内。

迄今为止，两颗已确认的宜居带系外行星特别吸引了科学界的想象，不是因为它们显示出任何支持生命的证据，而是因为它们是迄今最接近所谓“金发姑娘行星”的候选者；也就是说，拥有生命所需的所有正确条件，既不太热也不太冷——就像儿童童话中小熊宝宝的粥一样。第一颗称为Gliese 581d，围绕其母星红矮星Gliese 581运行，距离地球20光年，位于天秤座。注意其名称末尾的字母“d”，表明它是围绕这颗恒星发现的第三颗行星（属于任何恒星的行星按字母顺序从“b”开始命名——恒星本身是“A”）。虽然Gliese 581d的大小是地球的五倍多，但最近的气候模拟研究表明它有稳定的大气和表面液态水。围绕同一颗恒星还发现了其他几颗潜在宜居行星，但尚未得到确认。

第二个候选者是HD85512b，围绕恒星HD85512运行（因其被编入亨利·德雷珀恒星目录而得名），距离我们36光年，位于船帆座。这是迄今发现的最小宜居带系外行星之一，目前被认为是承载外星生命的最佳候选者。它的大小约为地球的四倍，表面重力约为我们的一倍半，大气顶层估计温度为25°C。其表面温度尚不清楚，但可能高得多。它的一年——围绕恒星运行的时间——只有五十四天。

2011年末，当开普勒任务宣布其第一颗确认的系外行星Kepler 22b时，引起了很大兴奋。虽然其母星距离地球比Gliese 581和HD85512都远得多，接近600光年，但它与我们的太阳非常相似（称为G型主序星）。关于Kepler 22b的确切大小目前还知之甚少，尽管目前估计其直径是地球的几倍；也不知道它是像地球一样的岩石行星，还是像木星和土星一样的气态行星。如果它确实是岩石行星，那么它表面有液态水是可行的；而它围绕类似我们太阳的恒星在合适距离运行这一事实，使它成为潜在令人兴奋的生命承载候选者。

我们是否有可能很快找到所有这些问题的答案仍有争议；但我们在系外行星研究方面在很短时间内已经走了很长的路，发现仍在不断涌现。

我们有多特殊？

当然，一颗行星适合支持生命是一回事，但真正巨大的未知是：在条件合适的情况下，生命在其他地方演化的可能性有多大？要回答这个问题，我们需要理解生命如何在地球上开始。

我们的行星充满了生命，从动植物到细菌。许多物种，尤其是微生物，似乎能够在最严酷的环境中茁壮成长，从极冷到极热，有无阳光皆可。这种生命的多样性，以及它似乎在年轻地球冷却后相对迅速扎根的事实，表明它起步并不十分困难。但这是正确的观点吗？我们现在知道，宇宙其他地方（或者更具体地说，我们太阳系的其他地方）存在支持至少细菌生命的正确条件，因此似乎只合理预期生命也可能在其他世界上出现。但我们的家园行星到底有多特殊？

地球确实距离太阳恰到好处——不太热，不太冷。它还受益于外侧轨道上的巨大行星木星，因为木星像保护性的大哥一样，用其巨大的引力吸引太空碎片，从而防止它们到达地球轨道并轰炸我们。

地球的大气至关重要，不仅为我们提供呼吸的空气——毕竟，生命在地球上开始时大气中还没有氧气——还因为它与电磁辐射的相互作用方式。它对可见光是透明的，但部分吸收红外光（热量），无论是进入（来自太阳）还是出去（从地球表面辐射）。

这种“温室效应”加热大气，进而保持行星表面的水处于液态，这比冰或蒸汽更有利于鼓励生命繁盛。

我们的月球也至关重要。它的引力稳定地球的自转，为生命演化提供稳定的气候，而它运行时在地球地幔上产生的潮汐力，特别是在数十亿年前它距离地球近得多的时候，可能帮助加热地幔，并可能生成地球的磁场。这反过来保护我们的行星免受太阳风的影响，否则太阳风会把地球大气吹入太空。

即使是板块构造这样的过程也被证明是至关重要的，因为它们帮助循环碳，以稳定大气温度，并补充地球表面生物所需的营养；它们也可能有助于行星的磁场。

因此，也许我们的行星确实相当非凡。但这是否意味着生命在这里是必然的？一旦生命起步，进化接管，生命就能自我照料，但真正的问题是那最初的一步。

地球上最早的生命被认为是单细胞原核生物（缺乏细胞核的简单生物），可追溯到大约三十五亿年前。它们可能反过来从所谓的原生体演化而来，原生体不过是被膜包裹的有机分子集合，但具有复制和代谢的能力，这是生命的两个关键特征。

我们尚未知道的是，从氨基酸（形成蛋白质所需）和核苷酸（我们DNA的结构单元）等有机分子到第一个“复制子”可能经历了怎样的事件序列。生命如何开始的问题是科学中最重要的问题之一。对其研究被称为“无生源说”（abiogenesis）。许多人错误地将生物发生论（生命只能从其他生命中产生的理论）与无生源说（研究生物生命如何通过自然过程从无机物中出现——本质上是化学如何变成生物学）混淆。它寻求找出那个神奇的步骤——通常被称为“自然发生”——是什么将无生命的物质变成了生命。

有人认为，生命在地球上的自发出现将是如此罕见的事件，相当于一阵强风吹过垃圾场，从那里的材料中偶然创造出一整架大型喷气式飞机。这个论点继续说，这就是有机分子仅凭偶然以正确组合组装成即使最基本生命形式的可能性——相当惊人的巧合程度。这是公平的比较吗？

1953年，芝加哥大学的斯坦利·米勒和哈罗德·尤里进行了一个著名的实验来试图解决这个问题。他们想看看是否能从基本成分在试管中创造出生命。他们把水与三种气体——氨、甲烷和氢——混合，认为这与早期地球的大气相匹配，然后将混合物加热并蒸发。他们接着从两个电极向蒸汽输送火花，以模拟地球大气中的闪电，然后再冷凝蒸汽。在连续一周重复这一过程后，他们注意到有机化合物开始形成，包括氨基酸，这些化合物对生命至关重要，因为它们以特定排列串在一起组成活细胞中的蛋白质。但完整复杂性的蛋白质没有被看到；其他重要的生命成分——核酸（如DNA和RNA）也没有。

尽管有这样有希望的开端，自那个关键实验以来半个多世纪过去了，科学家仍未能创造出人工生命。那么生命自发开始真的如此不可能吗？我们知道它至少发生过一次——我们就是活生生的证据——但有趣的是要知道今天地球上所有生命是否有一个单一祖先，因为如果没有，那就意味着生命必须在不止一次场合起步，因此可能不像我们想象的那么特殊。

一项最近有争议的研究似乎挑战了这一想法。它来自加利福尼亚一个奇怪沙漠湖泊中发现的一种名为“GFAJ-1菌株”的新微生物（证明微生物学家在命名发现方面与天文学家一样缺乏想象力）。莫诺湖大约一百万年前形成，化学性质非常不寻常。它比海洋咸两到三倍，含有氯化物、碳酸盐和硫酸盐，并且非常碱性，pH值为10。虽然它没有鱼，但湖水的化学混合物使其成为一种单细胞藻类和数万亿微小盐水虾的理想栖息地，这些为每年聚集数月的数百万迁徙鸟类提供主要食物。哦，这个湖还富含砷。

由费利萨·沃尔夫-西蒙领导的NASA生物学家团队对这种微小的GFAJ-1细菌产生了兴趣，因为它似乎能做从未见过的事情：以砷为食，而砷对所有其他生命都是有毒的元素。

我们知道地球上的生命依赖多种不同元素的混合，但DNA本身只由五种成分组成：碳、氢、氮、氧和磷。问题是，与这些化学性质相似的其他元素是否可以替代它们。砷在元素周期表中正好位于磷的正下方，因此具有相似的原子结构。NASA研究人员知道GFAJ-1耐受砷，而莫诺湖含磷极少。于是他们给它喂富含砷的饮食，它茁壮成长——即使他们完全去除了磷。现在，当细胞复制时，它们需要原材料来构建新的DNA，那么这些生物如何在没有五种关键成分之一的情况下应对？

研究人员在2010年底发表的工作在科学界引发了全球风暴。他们声称GFAJ-1实际上在其DNA结构中用砷替代了磷。如果这被证明是真的，那么我们面临一个百万美元的问题：这些微生物是演化出了以这种方式利用砷的能力，还是它们在一次单独的无生源事件中出现？如果是后者，那么我们就知道生命至少在两个单独的场合起步过——因此它可能并不那么罕见。

我们仍不知道生命如何在地球上开始。即使我们能够回答这个问题，关于智慧生命出现可能性的其他谜题仍然存在。毕竟，生命可能存在于我们银河系的许多地方，但智慧生命只存在于一个地方。

最近研究乌鸦行为的研究表明，这些鸟类沿着一条与通向人类的进化路径完全不同的路径演化出了显著的智慧。如果是这样，那么也许智慧也是达尔文进化不可避免的结果。这个问题以及其他问题，例如数十亿年前多细胞生物如何从单细胞生物演化而来，将告诉我们是否可以预期从无生源说到人类的进化旅程中的这些重要步骤在宇宙其他地方也发生过。

人择原理

在结束本章之前，我必须提到一个比费米悖论提出的问题更深刻的问题。直到最近，它还仅限于哲学圈子，但现在已进入主流物理学。其核心思想被称为人择原理，它关注的是我们的宇宙，或者至少是我们所处的小角落，如此理想地适合并精细调节以适应我们人类存在的极端不可能性。它的现代形式由澳大利亚宇宙学家布兰登·卡特在1973年波兰举行的一次科学会议上提出并阐明，该会议庆祝哥白尼诞辰500周年。卡特这样表述：“我们所能期望观察到的，必须受到我们作为观察者存在所必需条件的限制。虽然我们的处境不一定是中心的，但在某种程度上不可避免地是特权的。”在这样一个特别有趣的场合引入这一想法尤其引人入胜，因为哥白尼正是第一位提出人类在宇宙中并不占据特权位置的科学家。现在卡特却在暗示，整个宇宙对我们呈现的样子，是因为如果它有任何不同，我们就根本不会存在。让我从自己的核物理领域举个例子。自然界的四种基本力之一是强核力，它负责将原子核结合在一起。两个氢原子核（单个质子）不会结合，因为强核力不够强——但它足以把一个质子和一个中子粘在一起，产生所谓的氘核（“重氢”原子的原子核），它在将氢转化为氦的核聚变步骤序列中起着至关重要的作用，这一过程驱动所有恒星，并为我们提供太阳赋予生命的光和热。但如果强核力只强那么一点点呢？它可能就足以结合两个质子，在这种情况下氢会更容易转化为氦。事实上，宇宙中所有的氢都会在大爆炸后不久被用完并转化为氦。没有氢，就没有可能将它与氧结合制成水，因此也就没有（我们所理解的）生命出现的机会。

人择原理似乎在说，我们的存在本身决定了宇宙的某些属性，因为如果它们有任何不同，我们就不会在这里质疑它们。但这真的如此了不起吗？也许如果宇宙不同，“我们”——无论那时“我们”意味着什么——会根据那些条件所允许的方式演化，我们仍然会问：为什么宇宙如此精细调节？

思考这个问题的一种方式是问自己：你个人为什么存在？毕竟，你的父母相遇并生下你的机会有多大？他们的父母生下他们的机会又有多大，以此类推？我们每个人都处于一条漫长而极不可能的事件链的末端，这条链一直延伸到生命本身的起源。打断链条中的任何一个环节，你就不会在这里。所以如果你愿意，你可以思考人择原理如何适用于你；但这并不比中彩票的人思考自己的好运更了不起。如果他的号码没有开出，那么别人就会中奖，并同样可以反思自己中奖的不可能性。

布兰登·卡特的论点被称为弱人择原理。还存在强人择原理，它声称宇宙必须是现在这个样子，以便智慧生命在某个地方、某个时间点演化出来，从而质疑其存在。这个版本略有不同，也更具投机性。就我个人而言，我认为它是无稽之谈。它赋予宇宙一种目的，认为宇宙以某种方式被迫变成现在的样子以产生我们。甚至有一个相当复杂的量子力学版本的这一论点，与薛定谔猫悖论的“意识观察者”解决方案有相似之处：通过我们观察宇宙，我们把它一路带回时间中带入存在。在所有潜在的宇宙中，我们“选择”了允许我们存在于其中的那个。

摆脱人择难题的一个简单得多的方法，是我们只需屈服于多重宇宙理论的诱人魅力。毕竟，如果每一个可能的宇宙都存在，那么我们发现自己处于一个刚好适合我们的宇宙中就不足为奇了。

让我通过回到本章开始的地方来结束这一章，即恩里科·费米关于太空中诡异沉默的著名问题。毕竟，一个为我们精细调节的宇宙，也会是一个为与我们不太相似的其他生命形式精细调节的宇宙。虽然宇宙的浩瀚及其数十亿个星系表明，无论地球有多特殊、生命在其上的出现有多么不可能，生命极有可能存在于其他地方，但也许我们只是在银河系的我们这个小角落里是孤独的。

那么，我们为什么还要继续搜寻，可能徒劳无功？因为我们寻求存在最根本问题的答案。什么是生命？我们是独特的吗？成为人类意味着什么，我们在宇宙中的位置是什么？即使我们永远找不到这些问题的答案，继续提出它们也很重要。