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为啥找不到外星人?科学家:因为光速陷阱,孤立了整个宇宙

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-08-28

从人类意识到自己在宇宙中的渺小开始,寻找外星文明和外星文明,就成了科学界的主要任务之一

从最开始的美国绿岸工程,到我国目前的FAST射电望远镜,有关寻找外星文明的计划可谓是层出不穷,但无一例外都没什么进展,反倒是在寻找外星文明的路上,发现了宇宙中很多新天体和新现象,比如中子星,比如快速射电暴。

但在射电望远镜越来越灵敏的今天,为什么寻找外星文明却越来越难呢?

按照美国原子弹之父费米的说法,在人类文明科技史只有几百年,就能发展出核武器并登上月球的情况下,理论上只要一个文明比人类文明早诞生一万年甚至一千年,那么它们所掌握的科学技术,就应该能遨游宇宙或者银河系才对。

更进一步来说,一个科技领先人类文明一万年的外星文明,应该把自身的足迹踏遍整个银河系才对,太阳系附近乃至地球附近,都应该遍布外星文明的痕迹才对。

然而事实却是,地球附近静悄悄,太阳系附近静悄悄,人类文明目前看到的所有宇宙角落,都是静悄悄的状态,仿佛整个宇宙只有人类这一个文明存在,整个宇宙就是为人类文明量身打造的展示台一样。

如果按照《三体》里的解释,我们宇宙如此安静的原因就是黑暗森林状态导致的,而所谓黑暗森林状态,就是指宇宙中的智慧文明所需要的资源会越来越多,宇宙中的物质总量缺只会保持不变,进而导致各个文明之间"发现即摧毁"的恶性循环状态。

因为所有文明都害怕在宇宙中暴露自身位置而引来其他文明的打击,所以各个文明都在隐藏自己,科技越强的文明藏得越好,因此尚处于初级阶段的人类文明才找不到外星文明,所观测到的宇宙才如此空旷安静。

然而《三体》毕竟只是一部科幻小说,在解释宇宙静悄悄这一现象上,还是要看看科学界

在宇宙学家看来,人类之所以找不到外星文明其实是因为光速限制,因为在我们的宇宙中,每秒三十万公里的真空光速就是宇宙中信息传递速度的上限。

这意味着如果银河系存在两个智慧文明的话,分布于银河系两端,相隔至少10万光年的他们是很难碰上的,因此人类文明才找不到银河系里的外星文明。

光速限制还导致了资源限制,因为一个文明永远不可能超光速航行,所以他们所能利用的能源最多就是本星系和临近的恒星系,一旦这些能源都被耗尽,那么在超光速飞船不可能出现的情况下,这个文明就会像水洼里的鱼一样,因为资源耗尽而灭亡。

拿人类文明举例,如果未来太阳系内的资源都被开采完了,那么可供人类文明开采的星系就只有4.22光年的比邻星了,到时候驾驶20%光速,也就是6万公里/秒(这已经很快了)的飞船,得用40年才能在太阳系和比邻星之间飞一个来回。

而更远的恒星系对人类文明而言就没什么意义了,因为所需要的时间将轻松突破一百年,远超人类个体寿命,并且长距离宇宙航行带来的通讯延迟问题,也会让整个人类文明的向心力进一步降低,甚至让整个人类文明分崩离析。

除了黑暗森林理论和光速限制外,大滤波器机制也是筛选宇宙中文明数量的重要机制,大过滤器通俗来说就是一个文明在发展期间所面临的一系列毁灭边缘。

对现阶段的人类文明来说,大过滤器具体可以是小行星撞击,是外星文明入侵,是核战争,是全球范围内的地质灾害,甚至可以是即将到来的脑机接口元宇宙。

总之所有能威胁到人类文明存在的事件,都属于大过滤器机制的一部分,而宇宙中的所有文明都会经历大过滤器的筛选。

最后通过大过滤器,成功在宇宙中开枝散叶的文明,往往至少文明总量的极小一部分,这也是为什么人类文明还没找到外星人的原因。

总体来看

作为宇宙中为数不多的智慧文明,人类文明所拥有的好奇心在其他文明身上肯定也有,在我们费尽心思寻找外星文明的同时,宇宙中也一定还有其他文明在干同样的事,毕竟对于他们来说,地球上的人类就属于外星人,

所以我们只要耐心,就一定能在茫茫宇宙中遇到其他文明,从而结束人类文明打光棍的历史,

量子信息+熵,能解释宇宙的演化吗

热力学第二定律,也许是物理里最根本的几条原理之一。

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.

追踪13.4万亿个暗物质!百亿亿次超算用4天完成这场模拟

科技日报记者 刘霞 美国能源部阿贡国家实验室日前发布消息称,该机构科学家借助“极光”百亿亿次超级计算机,完成了迄今规模最大的两次宇宙学模拟。

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

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