基本介紹
- 中文名：外星文明
- 時間：1964年
- 分類：3類
- 根據：無
- 性質：未知星球文明
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分類
分類介紹
1964年，1964年天體物理學家卡達謝夫提出了卡達謝夫標度，作為衡量一個文明的技術水平的方法。該標度只是理論性的，而且它衡量的對象，也即高度進化的文明，也只處於人類的推測之中，並不曾有人親見親歷，但是這個標度的意義在於，它從宇宙的角度來考量整個文明的能源消耗量：
·I型文明：能夠調集與地球整個輸出功率（當時他的估計，地球的功率輸出約為 10的15次方瓦～16次方瓦）相當的能量用於通訊。 現在我們能夠在一天之內環繞我們的地球，了解到地球上發生的事件，並且還可以離開地球到月亮上做閃電式訪問。
·II型文明：能夠把相當於一顆典型恆星的輸出功率（10的26次方瓦）用於通訊。
·III型文明：用於通訊的功率達10的36次方瓦，約等於整個典型星系的功率輸出。
截止到2011年，目前的地球文明只能大致定為 0.72型——連I型都未達到。不過考慮到1900年的時候我們還是0.58型的文明，未來一兩百年，人類進入一型文明是可以指望的。
另外美國天文學家卡爾·薩根建議，可以將三型文明按能量尺度分為10個次型，即以10的16次方瓦為1.0型，10的17次方瓦為1.1型，10的18次方瓦為1.2型，等等。這三種文明類型並非不可超越，但由於它們有質的區別，可以想像這種過程將是非常漫長而困難的。
卡達謝夫
Nikolai Semenovich Kardashev
尼古拉·謝苗諾維奇·卡達謝夫（Николай Семёнович Кардашёв）1932年4月25日出生於莫斯科，是俄羅斯（前蘇聯）的天體物理學家，是俄羅斯空間研究院宇宙研究所副所長，俄羅斯科學院院士。
卡達謝夫1955年畢業於莫斯科國立大學，後在伯格天文研究所的師從史克勞夫斯基，在1962年獲得博士學位。
卡達謝夫1976成為蘇聯科學院普通物理和天文學部副院士，1994年成為俄羅斯科學院院士。
1963年卡達謝夫開始研究類星體CTA - 102等，並第一個提出為外星智慧型（搜尋地外文明）分類的建議。在這項工作中，他提出了一些想法，也許可以重新認識數百萬或數十億個地球外甚至銀河外文明，他創建了卡達謝夫宇宙文明分類法，以及文明的類型。在搜尋地外文明方面，俄羅斯早於美國就提出一些類似的方案。在蘇聯的其他著名專家還有弗塞沃洛德和史克勞夫斯基（卡達謝夫的導師）。
文明方程式
方程式
這個公式看起來有點龐雜，它以一連串可能性的乘積來計算我們銀河系中可能存在多少個文明社會（N）。
提出異議
另一種意見是認為方程式預測值太多，不可靠。如美國天文學家麥凱爾·哈特，他認為假如銀河系以內還有發達文明存在，那么它早就把銀河系等殖民化了，不可能我們至今仍未發現它。這表明，銀河系內除地球外沒有其他文明，而銀河系外可能有。
探索原因
綜述
對外星文明的探索於人類來說，首先是滿足一種好奇，對於未知的事物，人類總是在想方設法揭開他外表神秘的面紗。但人類相對於浩瀚宇宙顯得如此的渺小，以至於直到如今我們竟然連自己來源何方都沒能夠搞清楚。對外星文明的探索某種程度上其實就是對人類文明本身探索的過程。
理由介紹
前生命的化學進化很可能不僅僅局限於地球上，理由包括：
1． 從地殼形成到最早的細胞生命出現之間的時距相對來說太短了；
3． 有證據表明地球以外的有機分子曾經通過某些途逕到達地球的表面。
如果地球生命的誕生本就與外星脫不了干係，那么對外星生命的探索其實就是對自身起源的探索了。
提供便利
除了滿足好奇心以外，探索外星文明還將對人類的發展提供許多便利：
1． 如果可以發現了更加先進的文明，那么顯然可以為人類文明發展提供一個良好的借鑑模式，也許發展進程會少走很多彎路；
2． 人口的飛速增長，已經使地球越來越難以支持龐大的能源消耗，生態環境等問題已經在某種程度上影響了人們的健康生活。也許真的有一天，地球無法適合居住，像火星（或者更遠卻更好的星球？）移民同樣將得益於外星文明的協助。
可能性
綜述
雖然我們推測在宇宙中、在銀河系中存在著許許多多的外星文明，但是他們為什麼不與人類建立直接聯繫，而讓人類做著可能是無益的努力呢？我們能找到這些宇宙兄弟呢？也許他們也在尋找我們，但是由於同樣的原因被阻擋在遠方。這些原因可能是：
距離遙遠
龐大的宇宙空間使相互聯繫異常困難。據推測，在銀河系中，最大的可能結果是500個恆星產生一個外星文明，這樣，我們只有找到501個恆星才有可能找到外得文明，根據恆星密度，500個恆星所占空間半徑為35光年，這意味著最近的外星文明可能在35光年以外，我們向那兒發一個信號，最快也在要70年後才能收到回音。
頻譜隔離
我們使用電磁波和外星聯繫，但是由於電磁頻譜極寬，我們也不知道他們使用何種頻譜。
文明發展度
由於存在著不同類型的文明，假如對方是高度發達的文明社會，達到Ⅱ、Ⅲ型文明，那么他們就可能對我們不屑一顧，避而不見。如果對方的文明程度比我們低，他們也無法和我們相互聯絡。
其他生命形式
探索進程
綜述
在距今不太遠的古代 ，由於科學技術不發達，當人們在茫茫大海中航行時，為了保存和傳遞信息，往往把寫有信息的紙條放在瓶子裡，然後封緊，扔進大海。這些瓶子可能隨著洋流被衝到岸邊，從而被人發現，進而獲知傳遞信息者的狀況。但這種“漂流瓶”的方法極不可靠，因為它有可能並不漂到岸邊，而是在大海中繼續“流浪”。這樣，幾百年、幾千年、甚至上萬年後，傳遞者的信息也就石沉大海，再也無人知曉。
就像古人在茫茫大海中旅行一樣，現代人在茫茫宇宙中的“旅行”也只好採用一種“現代漂流瓶”的方法進行聯絡。這種方法就是在尋找外星文明時，使用一些可能與外星文明共通的東西（主要是電波和數字）作為信息的載體；進而通過這些宇宙語言，來和外星人交流。
使用無線電
無線電是與外星文明打交道的一種合理方式。因為採用電波的技術水平是具有文明的社會都有可能達到的。它的速度和光一樣快，而我們目前最快的宇宙飛船速度只能達到光速的幾千分之一。離我們最近的恆星有4.2光年遠，假如我們要到那兒，即使坐上最快的飛船，也要飛2.5萬年；而大多數恆星比這還要遠。同時，以目前的科技水平，我們無法乘坐宇宙飛船和外星文明交流。
人們最早想辦法和外星文明聯繫
事實上，早在19世紀，人們就在想辦法和外星文明取得聯繫。在20世紀的四分之一的時間內，我們已在不停地用電波轟擊太空，現在電波在所有方向上已經傳播了70光年，覆蓋了數千個恆星系統。我們可以構想，某個星球上的智慧生命，可能現在已經打開收音機，正在收聽地球上的一些流行歌曲。
科學家們主要利用電波做兩件事
一是監聽外星文明發出的信號，二是向外星文明傳送無線電信號。
美國聆聽恆星無線電信號計畫
1960年和1972年，美國實施了聆聽鄰近兩顆恆星無線電信號的“奧茲瑪”計畫，1974年向武仙座拍發了一份簡短電報。
外星文明接收信號
怎樣才能使外星文明接收到我們的信號呢？我們知道，電波信號傳得越遠越微弱，再加上其他輻射、雜音的干擾，外星文明收到信號的可能性很小。科學家發現：為了使宇宙中的外星文明接收到我們的電波信號，必須建立一個發射台，其發射功率與一顆中等恆星的輻射功率相當。如果用21厘米波發射只有智慧型生物才能接收的單頻信號，不僅需要功率驚人的發射機，還要配備一組龐大的球形天線系統。如果發射功率為10的26次方瓦，作用距離要求達到3萬光年，其球形半徑應達到0.1天文單位（約1500萬千米）。儘管地球大氣層對21厘米波的吸收率只有1%，但這個系統消逸在大氣層中的能量高達10的24次方瓦，是地球吸收太陽能量的百萬倍。因此，一旦這座無線電發射機啟用，人類末日也就降臨了。
因此，如果必須有這樣一座發射台，我們也只能把它建立在宇宙空間。但是，在宇宙空間建造其代價不菲。比如說，我們要在離地球100個天文單位的地方建一座功率為200千瓦、球形天線半徑為5000千米，作用距離為1萬光年的無線電發射台，採用平均密度為100千克/(米∧3)的材料，則球形天線的全部質量為5×(10∧19)噸，約是地球質量的五百分之一。如使用千分之一光速的核動力飛船運送這些金屬材料，在飛行中將釋放的能量，一般應限制在恆星輻射能量的0.1%範圍內。在太陽系中，是3×(10∧23)瓦。用滿足這個條件的飛船運送天線材料，至少需300萬年。再加上挖掘材料、原料、燃料，運送勞動者、食品，需3000萬年。此外，當發射台完工後，每年要消耗1億噸核燃料，並且我們建立與發射台保持聯繫的線路所需功率大大超過發射台的功率。這太過分了！人類還不具備這樣的能力。就是能夠進行的話，也將是得不償失的。
接收外星信號
如果採取接收外星文明信號的方法，造價要低廉得多，並且可行性要大一些。這樣我們就必須建立多路窄頻全向接收天線系統，以接收外星來的信號。但是外星文明發出的信號，即使是在很近的行星系統里，由於各種干擾，我們也很難收到。
假定在通訊的時候，對方發出極強的電波，地球這邊的設備也能夠收到。那么首先地球上的射電望遠鏡就必須對準銀河系中上千億個星球，而對方由於並不知道地球，也必須向上千億個星球發射信號，這樣，兩者相遇的機會太少了。 即使相遇，我們收到了外星文明的信號，那又當如何？由於宇宙空間異常遙遠，離地球數萬光年。在這期間，地球文明和對話的外星文明還是否存在，恐怕難以知道。
即使收到外星文明的信號，我們能否分辨和識別，也是一個問題。1899年，電氣技術者尼可拉泰斯拉，用剛發明沒有多久的無線電接收到奇怪的電波記號；後來，在美國和歐洲間的無線通訊才剛開始，一位無線電愛好者，收到比自己使用的周波數還低很多的記號，當時被認為是火星傳送的電波；但是，這些電波記號到底從哪兒來的，沒有人能夠知道。到一個世紀後的今天，雖然天文學家們每天接受到無數的電波，但由於這些電波可能來自地球本身，也可能是來自地球發射的探測器、衛星，因此很難分辨。
看來，“櫻桃好吃樹難栽”。雖然採用無線電波的方式是最合適的方法，但實施起來無疑是困難重重。儘管如此，科學家們絲毫沒有放棄用電波與外星文明取得交流的努力。1982年夏天，IAL（國際天文聯盟）曾開展地球外生物大搜尋，1992年10月，美國在波多黎各和加利福尼亞啟動了兩個強有力的射電望遠鏡，叫做“微波探索計畫”。
以往科學家喜歡用1420兆赫到1720兆赫的微波進行接收，這一區域叫水洞，被認為是外星人最可能用的發射頻率。為什麼呢？因為一個水分子（H2O）由一個氫原子和一個氫氧根（OH）組成，當氫原子在空中相撞時，輻射出來的能量頻率為1420兆赫，當氫氧根（OH）在空間相撞時，輻射的能量頻率為1720兆赫，因此稱為水洞。
由於氫是宇宙中最基本的元素，智慧生命可能採用這種方式發射電波；並且水洞還是波譜中一段比較安靜的區域。氫原子的輻射很微弱，而在其他一些波段里則有很多強輻射，這樣就會干擾可能會有的智慧生命的信號。1960年的奧茲瑪計畫就因干擾太大而毫無結果。
微波探索計畫則不同。它可以同時接收1000多萬個頻道，它在30秒鐘中得到的資料比過去30年還多。它目前有兩個計畫：一是目標搜尋，在10年內採用水洞內的頻率搜尋類似太陽的1000顆恆星，或距地75光年內的所有恆星；二是太空環視，在10年以1000兆赫至10000兆赫的波段搜尋每個地方。這一計畫實施的當日是紀念哥倫布發現新大陸500周年紀念日，表明了地球上的科學家尋找外星文明的信念。
交流語言
地球人和外星人見面時使用的語言
那么，假如我們一旦和外星人見面，該使用什麼語言呢？最有可能的是數學。中國數學家華羅庚認為，我們可以用兩個圖形作為與外星人交談的媒介，一個是“數”，另一個是“數形關係”（勾股定理）。
早在17世紀初，義大利哲學家和天文學家伽利略就認為，數學語言是解讀宇宙語言的鑰匙。當代美國天文學家卡爾·薩根深信，宇宙中的技術文明無論差異多大,都有一種共同的語言——數學語言。中國數學家和語言學家周海中在論文《宇宙語言:設計、傳送與監聽》中指出，數學語言具有明確性、單義性、緊湊性、普遍性、抽象性、邏輯性等優點，是星際交流的理想工具。
為什麼宇宙語言要用“數”和“數形關係”呢？因為無論外星文明是怎樣的，數數的規則應該類似。外星文明數星星，數其他東西，規則應當相同，如果他們的手指有12個或5個，他們就會是12進位制或5進位制，而不是人類的10進位制。又如，勾股定理：直角三角形斜邊的平方等於兩直角的平方和。這種自然圖形所具備的“數形關係”在整個宇宙中是普遍的。 然後我們以“數”和“數形關係”為基礎，表達一些複雜的運算和圖畫，期望他們能“看圖識字”，弄懂我們的意思。
部分猜想
美國學者克瑞希烏姆蘭特與艾利克合著的《古昔之謎》一書認為，遠古時代，曾有一些來自另一星系的外星人來太陽系開採礦物， 他們以X行星為基地，並派遣一部分人到地球上勘測。但開採失敗，導致X行星在60—70萬年前爆炸。星際飛船也毀滅了。於是留在地球上的這些外星人，只好與地球上的某些飛族人結合。還有人說，這些外星人不是來開礦，而是發生了一場外星人之間的戰爭，失敗的一方逃到地球，而在X行星上設 立了假目標，勝利的一方在追殺中炸毀了X行星。總之，X行星的假說一經提出，就與外星人扯上了關係，孰是孰非，到現在也還沒弄清楚。
外星文明
據美國太空網報導，或許外星人就存在於太陽系之內，也可能我們需要更多的望遠鏡去發現它們的存在。目前，許多科學家稱建造在歐洲的一個新射電天文台網路將可能有機會發現太陽系外的外星生命。
這個射電天文台網路名為低頻陣列(LOFAR)，是由2.5萬個小型天線構成的一個天文台網路。為了獲得足夠清晰銳利的射電圖像，這些天線分別建造在荷蘭、德國、瑞典、法國和英國，覆蓋一個直徑350公里的區域。當2009年這些天線建造完成後，這些分散式射電陣列將共同掃描宇宙中低射電頻率射線。荷蘭射電天文學協會的麥可·加勒特說，“LOFAR可以擴大地外智慧型生命的搜尋範圍，對一個完全未曾勘測的低頻射電光譜進行勘測，低頻射電光譜主要是地球民用和軍用通信波段。此外，LOFAR還能夠同步測量太空中較大的區域，而SETI(搜尋地外文明)信號很難傳播至如此廣的太空區域。”據悉，加勒特是荷蘭萊頓大學天文學射電技術教授。
到目前為止，世界上最知名的外星人搜尋望遠鏡——美國波多黎各阿雷西沃天文台已具備成功定位查找地外智慧生命的能力。自從1963年這個巨大盤狀望遠鏡就已接收到來自宇宙的射電波，然而由於美國國家科學基金會決定減少該天文台財政預算，如果該天文台不能解決資金困境，很可能將於近年內關閉。與之相比，LOFAR將掃描比阿雷西沃天文台更低頻率等級的電磁光譜，這一等級的光譜覆蓋了地球電視廣播和無線電信號。
但是其他科學家對此持懷疑態度，美國加州SETI協會資深天文學家塞思·肖斯塔克稱，LOFAR很可能不會足夠靈敏探測到外星人的電視節目，除非外星人發射比人類更強大的電視廣播信號。他推斷指出，外星人版的LOFAR必須距離地球1光年範圍之內才能探測到地球的電視信號，也就是說外星人存在的星體要比當前距離地球最近的恆星還要近才行。
目前，“SETI@home”有利於對地外文明的探索勘測，這種工具通過分析從射電望遠鏡傳來的數據，在個人計算機上就可以搜尋地外文明的存在。加州大學伯克利分校SETI@home項目科學家丹·沃西莫說，“SETI搜尋仍有待於深入，目前我們需要許多不同的望遠鏡，儘可能多的技術和策略，進而實現我們最大化搜尋外星人的成功性。”
霍金理論
從最初的《星際迷航》再到《飛向太空》再到最經典的《e.t》，人類對宇宙空間的探索一直沒有停止過，人們一直想要在外太空找到一絲生命的跡象，希望與之交流溝通，互惠互利。但是，近日物理學家霍金卻語出驚人稱，最好不要主動與外星人接觸。
霍金
霍金4月26日，英國著名物理學家史蒂芬·霍金在一部25日播出的紀錄片中說，外星人存在的可能性很大，但人類不應主動尋找他們，應盡一切努力避免與他們接觸。
美國探索頻道25日開始播出系列紀錄片《跟隨史蒂芬·霍金進入宇宙》。霍金在片中向觀眾介紹他對是否存在外星人等宇宙未解之謎的看法。 英國《星期日泰晤士報》25日援引霍金的話報導，宇宙中存在超過1000億個星系，每個星系至少包含大量星球。僅僅基於這一數字就幾乎可以斷定外星生命的存在。
“真正的挑戰是弄明白外星人長什麼樣，”霍金說。在他看來，外星生命極有可能以微生物或初級生物的形式存在，但不能排除存在能威脅人類的智慧型生物。
“我想他們其中有的已將本星球上的資源消耗殆盡，可能生活在巨大的太空船上，”他說，“這些高級外星人可能成為遊牧民族，企圖征服並向所有他們可以到達的星球殖民。”
霍金認為，鑒於外星人可能將地球資源洗劫一空然後揚長而去，人類主動尋求與他們接觸“有些太冒險”。
“如果外星人拜訪我們，我認為結果可能與克里斯托弗·哥倫布當年踏足美洲大陸類似。那對當地印第安人來說不是什麼好事。”
史蒂芬·霍金（1942-2018）21歲時確診患上運動神經元疾病，幾乎全身癱瘓，依靠對話機和語言合成器與人交流。他以黑洞研究和量子宇宙論等享譽科學界，著有《時間簡史》《果殼中的宇宙》等科普著作。 不知，霍金的話又會在科學界引起怎樣的漣漪呢？我們拭目以待吧。
黑暗森林理論
重要概念
依據我國著名科幻作家劉慈欣代表作三體系列中提出的黑暗森林理論.即由兩條重要概念：猜疑鏈和技術爆炸
猜疑鏈
“文明間的善意和惡意。善和惡這類字眼放到科學中是不嚴謹的，所以需要對它們的含義加以限制：善意就是指不主動攻擊和消滅其他文明，惡意則相反。這是最低的善意了吧。”——劉慈欣《三體2：黑暗森林》
一個文明不能判斷另一個文明是善文明還是惡文明
一個文明不能判斷另一個文明認為本文明是善文明還是惡文明
一個文明不能判斷另一個文明是否會對本文明發起攻擊
一個文明無法判斷另一個文明對自己是善意或惡意的
一個文明無法判斷另一個文明認為自己是善意或惡意的
一個文明無法判斷另一個文明判斷自己對她是善意或惡意的
……
猜疑鏈性質：(1)由於距離間隔以及文化、物種差異，宇宙文明間猜疑鏈一經形成即堅不可摧。(2)猜疑鏈導致文明無法互相判斷彼此之間的善惡並最終驅使兩方相互敵視。(3)猜疑鏈的結果與兩文明具體道德取向無關。
“人類共同的物種、相近的文化、同處一個相互依存的生態圈、近在咫尺的距離，在這樣的環境下，猜疑鏈只能延伸一至兩層就會被交流所消解。但在太空中，猜疑鏈則可能延伸得很長，在被交流所消解之前，黑暗戰役那樣的事已經發生了。……在真正的宇宙文明中，不同種族之間的生物學差異可能達到門甚至界一級，文化上的差異更是不可想像，且相隔著無比遙遠的距離，它們之間猜疑鏈幾乎是堅不可摧的。……不管文明在其內部是善意的還是惡意的，在進入猜疑鏈構成的網路中後都會變成同一種東西。”——劉慈欣《三體2：黑暗森林》
技術爆炸
文明進步的速度和加速度不見得是一致的，弱小的文明很可能在短時間內超越強大的文明。可能由內因或者外因（例如宇宙文明的交流）引發。原著中認為人類步入工業革命後短短兩百餘年巨大的技術飛躍（較於人類物種存在的三百萬年與七千餘年的文明）即是一例（劉慈欣《三體2：黑暗森林》）。
法則內容
宇宙就是一座黑暗森林，每個文明都是帶槍的獵人，像幽靈般潛行於林間，輕輕撥開擋路的樹枝，竭力不讓腳步發出一點兒聲音，連呼吸都必須小心翼翼：他必須小心，因為林中到處都有與他一樣潛行的獵人，如果他發現了別的生命，能做的只有一件事：開槍消滅之。在這片森林中，他人就是地獄，就是永恆的威脅，任何暴露自己存在的生命都將很快被消滅，這就是宇宙文明的圖景，這就是對費米悖論的解釋。
被發現，總有一方被消滅！（下文中霍金理論也是基於本理論）
外星人
簡介
外星人是人類對地球以外智慧生物的統稱。古今中外一直有關於“外星人”的假想，在各國史書中也有不少疑似“外星人”的奇異記載，但現今人類還無法確定是否有外星生命，甚至是“外星人”的存在。2011年4月初，美國聯邦調查局最新披露的一段奇特備忘錄證實，在1950年之前曾有外星人著陸美國新墨西哥州。
理論依據
對於外星人的研究，其實也是統計學的一部分，據科學家觀測，整個銀河系大約有100,000,000,000顆左右的恆星，而整個宇宙大約有100,000,000,000個左右的銀河系。我們假設出現生命體的機率是1/1,000,000,000,000，那么依然會有100,000,000行星上會有生命體出現。
許多人認為時空旅行是不可能實現的，畢竟星際之間的距離是以光年計算的。可是他們卻忽略了一個問題，那就是19世紀中期，科學家認為55Km/h是人類所能達到的最大極限速度，可是現如今的時代，我們已經遠遠的把音速拋在了身後，用了區區不到200年的時間。那么為什麼不能在這100,000,000顆可能出現生命體的行星上，有某個種族超越了人的智慧，發明並且掌握了星際旅行的方法。（比如說反物質的套用）從而來到地球呢？雖然科學家們一直都在爭論黑洞存在與否，畢竟從天文學的角度，黑洞是不可能被常規望遠鏡觀測到的，但是絕大部分天文學家還是相信射電望遠鏡觀測的結果，認為的確有這種連光都可以吸納的天體存在。
也許我們不曾看到過外星高智慧型生物，但是單憑眼睛和“古老的”科學技術就武斷的以為並不存在外星人，未免有失科學嚴謹的風範。
