Solving
Fermi's Paradox
解决费米悖论
作者：Duncan H. Forgan
出版：Cambridge University Press
索书号：Q693/F721/2019/ Y
ISBN: 978-1-107-16365-2
藏书地点:武大外教中心
当今知识领域的一个令人困扰的问题是过度专业化的习惯。很多时候，参与一个领域的人被卷入了该领域的辩论中，而忽略了这样一个事实，即宇宙并没有整齐地分成水密隔间。有了这个原因，如果需要的话，本文相关稍微改变一下《大德鲁伊报告》的讨论方向，谈谈费米悖论。
核物理学家恩里科·费米（Enrico Fermi）于1950年首次提出，这表明我们对技术进步的信念与我们的望远镜和卫星向我们揭示的宇宙之间存在严重的不匹配。我们的银河系大约有130亿年的历史，包含近4000亿颗恒星。关于这些恒星中有多少有行星，这些行星中有多少能够支持生命，以及什么可能或可能不会触发导致智能，使用工具的生命形式的进化过程有很多争论，但大多数估计都认为可能有数千或数百万颗有人居住的行星。
费米指出，一个智能物种发展了我们今天拥有的那种技术，并不断进步，最终可以预期会找到一种从一个恒星系统到另一个恒星系统的方法。它们还会留下可以从地球上检测到的痕迹。即使星际旅行被证明是缓慢而困难的，一个发展出星际飞行技术的物种也可以在几千万年内殖民整个银河系。换句话说，在银河系存在的一小部分时间内。考虑到4000亿次进化出一个能够发明星际旅行的物种的机会，以及130亿年掷骰子的机会，如果有可能的话，至少有一个物种在我们出现之前很久就已经掌握了这个把戏，而且几十个或几百个物种做到这一点的可能性并不小。如果是这样的话，费米指出，他们在哪里？为什么我们没有在夜空中的任何地方看到它们存在的丝毫痕迹呢？
半个世纪以来，费米悖论一直是激烈辩论的主题，大多数关于外星生命可能性的书籍都在讨论它。这种兴趣至少有两个原因。当然，一方面，自工业时代开始以来，我们可能有一天会遇到来自另一个世界的智能生物的可能性一直是一种永恒的迷恋——这种迷恋在很大程度上推动了当今UFO运动中伪装成科学的民间神学的出现。
然而，在另一个层面上，费米悖论可以用另一种更具威胁性的方式重述。悖论的逻辑取决于无限技术进步是可能的假设，并且可以毫不费力地将其转化为对假设的逻辑反驳。如果无限的技术进步是可能的，那么应该有明确的证据证明宇宙中技术先进的物种;没有这样的证据;因此，无限的技术进步是不可能的。尽管后一种想法可能非常不受欢迎，但我认为它是正确的。对所涉及的问题的仔细研究为当前的工业文明危机提供了有用的启示。
让我们从显而易见的事情开始。星际飞行涉及人类思维从未进化出掌握能力的距离。例如，如果地球是这个屏幕上字母"o"的大小，那么月球距离它只有一英寸多一点四分之三的距离，太阳大约60英尺远，而海王星，我们太阳系最外层的行星，现在冥王星已经正式降级为"矮行星"的地位， 距离三分之一英里多一点。然而，在同样的尺度上，比邻星半人马座-距离我们太阳系最近的恒星——将超过3000英里，大约是从佛罗里达州南部到阿拉斯加狭长地带的距离。Epsilon Eridani被许多天文学家认为是最接近的恒星，就像我们的太阳一样，很有可能有可居住的行星，它将在7500英里之外，大约是从北美西海岸到中国东海岸横跨太平洋的距离。
这是一种不同。从字面上看，需要难以想象的能量才能将航天器加速到在不到地质时间尺度上进行星际旅行所需的相对论速度，或者使载人（或外星人）航天器在深空长途旅行中保持活力。将阿波罗11号送上月球的土星五号火箭是迄今为止最强大的航天器，它甚至没有开始接近星际旅行的第一步。这值得关注，因为地球上最强大，技术最先进的国家，骑在历史上最伟大的经济繁荣之一的顶峰，并通过以荒谬的奢侈速度燃烧价值五十亿年的化石燃料来推动这一繁荣，不得不将其总资源的一小部分转移到获得少量航天器的任务上。
多年来，这一直是一条信念，不仅仅是在科幻小说迷中，进步将解决差异。然而，进步不仅仅是一个独创性或科学的问题。它依赖于能源，这意味着生物质，风能，水和肌肉，直到技术突破在18世纪打开了地球碳储量的宝库。如果生物圈在古生代晚期找到了比煤炭更不易燃的方法来储存碳，那么18世纪和19世纪的工业革命就不会发生;如果大自然将中生代的海洋生物变成某种惰性化合物而不是石油，那么20世纪的运输革命将永远不会开始。事实上，纵观我们物种的历史，每一次技术革命都依赖于获得比以前更集中的能源形式。
现代人对进步的信念假定这一进程可以无限期地继续下去。然而，这种说法与热力学现实背道而驰。对这一现实的简要总结在这里可能并非不恰当。能量既不能被创造也不能被破坏，它总是从较高的浓度流向更低的浓度;后一个规则就是所谓的熵。一个有能量流经它的系统——物理学家称之为耗散系统——可以在流动中产生漩涡，以各种方式集中能量。在热力学上，生物是熵漩涡;我们以各种方式从阳光流经地球耗散系统获取能量，并用它来维持高于环境水平的能量浓度。平均而言，能量集中越大，越密集，它就越不常见。这就是为什么哺乳动物不如昆虫常见，昆虫不如细菌常见。
这也是为什么大的石油和煤矿床比小矿床少得多，以及为什么石油和煤比地壳中的惰性物质少得多。化石燃料不仅仅是随机发生的;它们存在于地球上，因为生物过程将它们放在那里。石油是最集中的化石燃料，最大的原油储量，沙特阿拉伯的Ghawar，墨西哥的Cantarell，西德克萨斯州的油田，以及其他一些代表了工业时代初期地球上最大的自由能集中地。它们现在大多消失了，还有许多较小的集中地，几十年来越来越疯狂的搜索未能在相同规模上发现任何东西。也没有另一种更集中的能源在等待着。
如果进展取决于获得更加集中的能源资源，换言之，我们已经走到了尽头。现在被提议作为工业文明动力的资源都比化石燃料更加分散。铀-235在精炼和纯化时具有大量能量，在自然界中以非常低的浓度存在，并且需要非常昂贵的基础设施才能将其转化为可用能源，因此整个系统产生的能量比进入它的能量多得多; 聚变，如果它甚至被证明是可行的， 将需要比裂变贵几个数量级的基础设施，增殖反应堆也是如此。更一般地说，集中能量需要能量。一旦我们不再拥有化石燃料的几乎自由的能量，这些能量被五亿年的地质学所集中，那么将能量集中在某个相当适度的点之外，在热力学方面将很快成为一场失败的游戏。到那时，只要进步是由能够穿越深空的技术来衡量的，进步就会结束。
我们可以将同样的逻辑应用于费米悖论，并得出一个有意义的数据结论。由于生命创造了局部的能量集中，每个行星上都有生命形式，将开发集中的能量资源。假设我们的星球接近平均水平是合理的，所以我们可以假设有些世界将比我们的储存能量更多，而有些世界将拥有更少的能量。一定比例的行星将进化出智能的、使用工具的物种，弄清楚如何利用行星的能量储备。有些人会拥有更多，有些人会很快地使用他们的储备，有些人会慢慢地使用他们的储备，但所有这些都将达到我们今天所处的点。在这个点上，一个星球的生物圈只能储存有限数量的集中能量，当它消失时，它就消失了。
我们银河系中一定数量的智能物种很可能利用这些储存的能量储备来尝试短距离太空飞行。一些拥有大量能源的人可能能够在他们自己的系统中的其他星球上建立殖民地，至少在一段时间内是这样。然而，在太阳系内行进所需的桌面和足球场距离之间的差异，以及从恒星到恒星之间穿越所需的大陆距离之间的差异不容忽视。鉴于所需的奇妙能量，任何智能物种都有机会获得足够高度集中的能源资源，以保持工业社会发展足够长的时间，以发展出星际飞行技术，然后真正完成这一壮举，这种机会是如此接近于零，以至于天堂的寂静是完全有意义的。
这些考虑表明，怀特定律是人类生态学中广泛接受的原则，可以以一种有用的方式扩展。怀特定律认为，一个社会的经济发展水平是由其生产和使用的人均能源来衡量的。由于任何社会的人均能源取决于其获得集中能源的机会，无论我们谈论野生食品，农产品，化石燃料还是其他任何东西。这都是正确的，因此值得假设的是，一个社会可能的最大经济发展水平是通过它所能获得的能源资源的丰富和集中来衡量的。
同样值得假设的是，按照理查德·邓肯（Richard Duncan）的奥尔杜瓦伊理论（Olduvai theory）所建议的路线，一个社会的最高经济发展水平平均将达到钟形曲线的峰值，其高度由社会能源资源的相对可再生性决定。一个完全依赖在短期内自我更新的资源的社会可能会出现一条"钟形曲线"，其中峰谷之间的差异非常小，接近直线;一个依赖在较长时间尺度上可再生资源的社会，可能随着其资源基础的枯竭和恢复而上下循环;一个依赖不可再生资源的社会可以预期会追踪一条弹道曲线，其中上升的高度与随后下降的深度相匹配，或者超过匹配。
最后，这里提出的建议提出了一种可能性，即一个半世纪以来，我们自己的文明一直在追求先进技术是什么样子的误导性形象。自19世纪末以来，当儒勒·凡尔纳等早期科幻小说作家开始普及这一概念时，"先进技术"和"奢侈地使用能源"在所有实际目的上都是同义词，今天《星际迷航》的幻想往往主导着任何关于成熟技术社会可能是什么样子的讨论。然而，如果在技术社会的历史进程中，集中能源的获取不可避免地达到顶峰和下降，那么真正成熟的技术可能会与我们目前的期望截然不同。
《解决费米悖论》一书于2019年由Cambridge University Press出版，作者是Duncan H. Forgan
《解决费米悖论》一书中，研究人员介绍了费米悖论的基本概念，重点是最近的理论研究发展，讨论的主题主要包括22个章节。《解决费米悖论》一书从各个方面讲解了费米悖论的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究费米悖论的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
《解决费米悖论》一书作为费米悖论专业研究读物，观点新颖独到，内容饱满详实、语言浅显易懂，除此之外，还包括一些其他的特点：
1、本书分为22个章节，既讲解了费米悖论的基础知识，还讲解了深入研究费米悖论的应用范围，对于想要学习研究费米悖论的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
2、每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，读者能够从中了解到费米悖论相关的专业知识以及最新的前沿进展。
总的说来，《解决费米悖论》一书为想要了解费米悖论的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为费米悖论领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
第一部分-引言
1 -引入悖论
2 -事实A -伟大的沉默
3 -悖论的情景和解决方案分类
第二部分-稀土溶液
4 -可居住的世界非常罕见
5 -生命是稀有的
6 -智力稀有
第三部分-灾变论者的解决方案
7 -世界末日的争论
8 -因冲击而死亡
9 -大地灾难致死
10 -死于星下
11 -银河尺度上的死亡?
12 -因不可持续增长而死亡
13 -因自我环境变化而死亡
14 -纳米级自毁
15 -人工智能和奇点
16 -战争
17 -社会崩溃
第四部分-沉默的解决方案
18 -智能生活是新的
19 -探索是不完美的
20 -探测探测是危险的
21 -外星人是安静的
22 -他们住得太远
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生