从人类意识到人类在宇宙中的渺小,以及地球在宇宙中的普通后,有个问题就开始挥之不去了,那就是:宇宙中究竟有没有外星人?

20世纪40年代的美国罗斯威尔事件,一直被当成是外星飞船坠毁在地球的证据,后来51区附近神秘的飞行物也被当作是外星人存在的证据,但目前为止这些都还属于未解之谜。
唯一可以肯定的一点是,从费米悖论提出到现在,不论是地面天文台还是太空中的哈勃还是韦伯望远镜,都没在宇宙中发现外星人或者外星飞船的踪迹,不过这并不妨碍大部分科学家相信外星人存在,因为地球实在是太渺小了。
而在相信外星人存在的一众科学家里,当年的霍金无疑是最为特殊的一个,因为轮椅上的他经常向外界发表一些关于外星人的看法,最著名的便是霍金警告:人类不应该主动联络外星人,也不该回应外星人。

霍金在自己的纪录片和书中毫不掩饰对外星人存在的坚定信心,只不过霍金认为宇宙中的外星人距离我们都太遥远而且善恶难辨,在不知道宇宙文明整体道德水平的情况下,人类太过于主动的联系和寻找外星人是有一定的危险性的,毕竟非我族类其心必异,更何况是茫茫宇宙之间的异族文明。
宇宙从138亿年前大爆炸开始,到现在直径已经膨胀不知多少亿光年了,仅仅是人类目前的可观测宇宙的直径就是930亿光年,其外肯定还有空间只是我们看不到。
在这930亿光年里有无数个星系,每个星系又有几千亿颗恒星,这些恒星系有相当一部分都是类似于我们的太阳系的,既然太阳系能产生产生地球产生人类,那么宇宙中的其他类似太阳系的恒星系也可能产生生命甚至是智慧文明,不管外星人产生的几率多小,一但乘以宇宙中的恒星数量,那么外星人的几乎就是肯定存在的。
霍金虽然相信外星人的存在,但是他也害怕外星人会毁灭人类。
没有证据证明科技发达的外星人道德水平就一定发达,人类不能用自身的经验去推测宇宙中的外星文明,要知道外星"人"和人类的巨大差异不仅体现在文化上,更体现在样貌上,外星文明的长相肯定和地球上任何物种都不一样,和人类在生物学上的更是天差地别。

所以外星人会不会毁灭地球毁灭人类,现在并不能给出一个确切答案,但是不主动联系外星人起码没什么风险,一旦和外星人建立联系后就不知道会怎样了,这也是霍金警告人类不要轻易联系外星人的原因。
如果光速真的我们宇宙速度的上限,且虫洞技术也不可能出现的话,宇宙中的各个文明包括未来的人类文明的活动范围,其实都应该被局限在数光年范围内,因为一旦超出这个范围与母星的通讯延迟就会变得无法接受,从而变成断线风筝。
基于以上图景,人类文明未来最有可能联系或者说遇到的外星文明,大概率会是外星文明的探险队,或者是落单的飞船。
它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。
人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。
可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。
而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。
在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项,而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。
宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。
若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.
每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。
图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。
因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源:科技日报