現在是1950年。物理學家恩里科·費米與幾位同事在新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室外共進午餐。他的襯衫在炎熱的沙漠風中飄動。
他抬頭望向天空，據報道說：“大家都去哪兒了？”
他談論的是外星人。這個問題被稱為費米悖論，至今仍未得到解答。儘管有許多傳聞軼事，但在我們的太陽系（或者，就此而言，在浩瀚的宇宙中）仍然沒有令人信服的外星生命或技術證據。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
缺乏外星人存在的證據可能是因為他們不存在，或者是因為我們的取樣深度不足以探測到他們——有點像在一個舀起的一桶海水中沒有魚出現就宣佈整個海洋中沒有魚一樣。“取樣深度”指的是我們能夠多麼徹底和敏銳地進行搜尋。費米的問題很有價值，因為它將可能性縮小到兩種：要麼地球附近沒有外星人，要麼我們目前的搜尋方法不足。
這種二分法突出了科學中一個常見的挑戰：確定我們的取樣深度何時足以檢測到某種效應，尤其是在該效應尚未完全理解的情況下。例如，在整個20世紀，天文學家在尋找繞其他恆星執行的行星時就面臨著這一挑戰。由於使用了更大、更靈敏的望遠鏡進行了專門的調查，此後發現了數千顆系外行星，但曾經有一段時間，這種搜尋受到了強烈的質疑。樂觀主義者認為，系外行星只是超出了觀測範圍；悲觀主義者預測，即使它們存在，系外行星也遠遠超出了任何可想象的望遠鏡的測量能力。關於資料稀少的任何研究領域——包括對星際飛船的搜尋——都可以做出類似的推測。
對於我們許多人來說，在附近太空搜尋星際旅行者的想法似乎是不必要的。“旅行者2號”宇宙飛船於1977年發射，花了12年才到達海王星。如果它被指向最近的恆星比鄰星，則需要大約84,000年才能到達。比鄰星距離我們約四光年；銀河系的直徑約為10萬光年。在如此浩瀚的星系中，我們怎麼能期望外星飛船在空間和時間上都與我們重疊呢？也許費米悖論並沒有那麼悖論。
然而，就宇宙時間而言，我們的星系似乎並沒有那麼浩瀚。銀河系大約有130億年的歷史，而太陽系大約有45億年的歷史——這意味著我們星系中的許多岩石行星都比我們的行星古老得多。雖然與細菌生命相比，技術生命可能極其罕見，但如果它甚至在數十億年前在一個星球上出現，那麼早期的開始將為在人類出現之前開發星際探測器提供充足的時間。如果這些探測器可以使用當地材料自我複製以製造和發射更多的探測器，它們就可以呈指數級擴散。最近的模擬表明，即使這些探測器的速度僅限於“旅行者”號的速度，它們也可能在銀河系壽命的一小部分時間內遍佈我們銀河系的大部分割槽域。
那麼，它們在哪裡呢？
如果星際擴張是可能的，我們就有義務為了科學重新考慮費米著名問題背後的二分法。儘管聽起來很奇怪，我們必須重新審視我們的取樣深度。如果星際飛船就在附近，我們探測到它的機會有多大？我們是否忽略了什麼？
這不會是第一次。歷史上充斥著這樣的發現，這些發現僅僅是因為有人重新評估了被認為是“可探測”的界限才得以實現。1546年，一位名叫吉羅拉莫·弗拉卡斯特羅的義大利醫生提出了傳染性微生物的存在，這比微生物學家安東尼·範·列文虎克顯微鏡允許直接觀察到它們早了一個世紀。當時，流行的瘴氣假說認為疾病是由腐爛的肉體散發出的“汙濁空氣”或有害氣體引起的。因此，當弗拉卡斯特羅向他的同時代人提出他關於小型傳染性“孢子”的想法時，他們可以理解地表示懷疑。在沒有顯微鏡——或大到可以用肉眼瞥見的細菌的情況下，取樣深度太淺了，弗拉卡斯特羅富有遠見的想法註定要被駁回。
這種不幸的故事應該讓我們停下來思考。我們是否過於倉促地駁斥了附近存在星際飛船的可能性？我們是否沒有充分意識到我們取樣深度的限制？
為了幫助找出答案，美國國家航空航天局（NASA）在2022年委託進行了一項獨立研究，以確定目前的衛星和監視系統是否具有足夠的取樣深度來探測“不明異常現象”或UAP（政府用語，可能指外星飛船）。研究人員的結論是：
美國國家航空航天局的地球觀測衛星艦隊收集了地球系統內最多的資料，但它們通常缺乏探測相對較小的物體（如UAP）的空間解析度……
商業衛星星座以亞米級到幾米的空間解析度提供影像，這與已知UAP的典型空間尺度非常匹配……這種資料的侷限性在於，在任何給定時間，地球表面的大部分割槽域都沒有被高解析度商業衛星覆蓋——對於特定的UAP事件，我們需要很幸運才能從太空獲得高解析度觀測。
地球的大氣層似乎出乎意料地大，就像微生物出乎意料地小一樣。雖然大氣層如此透明且如此近，但我們並沒有完全掌握其中的一切。考慮到地球海洋的平均深度為2.3英里，而大氣層向上延伸至約6,200英里，在那裡它逐漸過渡到太空。
如果地球的大氣層真是一塊未被翻開的岩石，為什麼沒有更多以天體生物學為導向的科學家爭先恐後地去窺探一下呢？（一個值得注意的例外是哈佛大學天體物理學家阿維·勒布，他是伽利略計劃的聯合創始人，該計劃旨在搜尋和研究地球上或附近UAP活動的證據。）正如弗拉卡斯特羅的同事對疾病的本質做了一系列假設一樣，科學界也對技術物種做了一系列假設。其中最重要的是這樣一種觀點，即太陽系中的外星飛船或在銀河系中滲透的宇宙文明會發出無可置疑的突出訊號。這種觀點鼓勵我們去尋找可以被認為是荒謬地浪費和不切實際的宇宙技術力量的展示。反過來，它阻礙我們去尋找更安靜、更微妙形式的外星技術，即使它們可能更常見。
從我們今天所處的歷史優越地位來看，我們知道能源利用的進步通常伴隨著效率的提高，而不僅僅是規模或廣度的擴大。想想現代智慧手機的小型化，而不是20世紀中期佔據整個房間的計算機趨勢。也許我們應該尋找複雜而緊湊的外星飛船，而不是噴射濫用能源的母艦。
考慮到這一點，我們可以想象回到1950年，重新措辭費米著名的午餐問題。
他的襯衫在炎熱的沙漠風中飄動。他抬頭望向天空。
“所有響亮、明顯的外星人跡象在哪裡？”他問道。
當像這樣措辭時，最簡單的解釋就像拇指痠痛一樣突出。也許外星人不會留下響亮、明顯的跡象。也許他們的飛行器就在附近，也許還沒有人費心去認真檢查——但也許很快就會有人檢查。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。