宇宙中有多少星系(哈勃望遠(yuǎn)鏡用一張照片回答了這個問題)
素懷君
人類文明在宇宙中的狀況,與科幻情節(jié)相似,因為宇宙實在是“太安靜了”。在20世紀(jì)之前,天文學(xué)家普遍認(rèn)為宇宙中只有一個星系,即銀河系。在這個“宇宙孤島”的模型中,雖然也有一些人猜測外星文明的存在,但由于當(dāng)時對太陽系的了解十分有限,因此并沒有太多人像今天這樣堅信外星文明的存在。后來,天文學(xué)家確認(rèn)了仙女座的星系身份,但受到傳播技術(shù)的限制,大眾對天文學(xué)的興趣并不是很濃厚。實際上,真正讓天文學(xué)家以及整個人類認(rèn)識到自己在宇宙中的孤獨(dú)地位的,是哈勃望遠(yuǎn)鏡在90年代開始拍攝的一組照片:哈勃深場系列。 1995年12月18日至28日,哈勃將其鏡頭對準(zhǔn)大熊座的方向,拍攝了342張獨(dú)立曝光影像,并最終合成了哈勃的第一張深空照片,“哈勃北部深空”。 在這張改變天文學(xué)的照片上,我們可以看到3000多個亮點,這些并非星星,而是像銀河系一樣擁有數(shù)千億顆恒星的星系。然而,這3000多個星系僅占全天區(qū)面積的2400萬分之一。因此,天文學(xué)家估計,可觀測宇宙中星系的數(shù)量最低都有2000億個。 盡管在這廣闊的星系數(shù)量中,人類卻始終未找到任何外星文明的蹤跡。或許是因為人類科技水平的限制,但考慮到宇宙已經(jīng)存在138億年,外星生命本應(yīng)早就找到人類并訪問地球了。甚至,整個銀河系都有可能被更高級的文明殖民。 理論上,我們周圍應(yīng)該充滿了大量的外星生命。然而,現(xiàn)實卻是我們周圍根本沒有發(fā)現(xiàn)外星生命。那么,他們都去哪了呢?這個問題引發(fā)了著名的“費(fèi)米悖論”。 在劉慈欣的《三體》中,黑暗森林理論被用來解釋費(fèi)米悖論。該理論認(rèn)為,宇宙資源有限而文明擴(kuò)張無度,每個高級文明在發(fā)現(xiàn)低級文明后,都會立即消滅對方。而低級文明則會盡力隱藏自己,避免被高級文明發(fā)現(xiàn)后被摧毀。因此,我們的宇宙看起來就如同“黑暗森林”一般空曠。 在現(xiàn)實中,對于費(fèi)米悖論還有一種解釋:太陽系和地球在宇宙中是非常特殊且獨(dú)一無二的存在。有人認(rèn)為,人類之所以存在,完全是因為太陽系和地球本身的特殊性。對于生命誕生而言,其他宇宙的條件很難滿足。 太陽是一顆中等質(zhì)量的黃矮星,其壽命為100億年左右,為行星生命演化提供了足夠的時間。而地球從基礎(chǔ)生命演化到人類花費(fèi)了近40億年,因此宇宙中其他那些質(zhì)量更大、但壽命只有數(shù)億年甚至數(shù)千萬年的恒星,并不具備生命演化的條件。 除了太陽本身,太陽系行星的分布也很特殊。內(nèi)側(cè)有四顆巖石金屬行星,外側(cè)有四顆氣態(tài)巨行星。質(zhì)量最大的木星則起到了清道夫的作用,阻擋了系外小行星對內(nèi)側(cè)的攻擊。如果沒有木星的存在,1994年的SL9彗星沖向地球時,可能就無法受到引力的影響而改變軌道。 此外,地球本身的條件也十分適合生命演化。其質(zhì)量維持著厚度合適的大氣層和大氣壓,地球與太陽之間的距離保證了全球平均17℃的溫度。地球的磁場和臭氧層還阻擋了宇宙高能輻射,使其無法到達(dá)地面。 從太陽到行星再到地球本身,一系列的因素共同創(chuàng)造了地球生命和人類的誕生。所有這些看似平凡的數(shù)據(jù)背后,都是為了讓人類存在而產(chǎn)生的巧合。然而,近年來隨著天文學(xué)的進(jìn)步,尤其是對系外行星的發(fā)現(xiàn),真正堅信“太陽系和地球獨(dú)一無二”的人已經(jīng)越來越少了。 有人認(rèn)為,人類之所以遲遲未能找到外星文明,是因為地球和太陽系就是一個“動物園”,觀察者們一直在隱蔽自己,默默觀察人類文明。這種觀點提供了另一種有趣的解釋。