飘天文学

第5章 走向银河上（第3页）

是一种利用量子纠缠将所谓的量子信息传到很遥远的地方的技术，而不传送信息载体本身。那么这里面的原理就相当于，比如说我在北京开会，今天赶不过来了，那么怎么能够很快到达呢？飞机来不及了，那么我们可以想象一种所谓的隐形传态的方法。比如说，北京和杭州之间有很多纠缠的物质，那么把北京的我与那团纠缠物质做一点超重的测量，会测到一个测量数据。这种数据通过无线电台传到杭州，那么我们在杭州就可以用同样多的物质分子把我构造出来。这种现象就叫做量子隐形传态。当然，我们要传送人还比较困难，因为人由10的28次方的粒子构成，太困难了。但是如果我们传送几十个、几百个粒子是完全可以的。

修改后的文本如下：

无穷和0可以相等吗？

在数学中，无穷和0在特定情境下可以被视为有某种关联，但这种关联并非简单的相等。要深入理解这层关系，我们需要站在更高的维度，拥有更广阔的视野。在我们现实的三维世界里，要获得一个更高的维度和视野来观察无穷和0之间的关系，确实需要一些想象力和理解力。

诺贝尔物理学奖得主罗杰·彭罗斯曾对此有过深入探讨。他表示，三维世界的我们想要拥有更高维度的视野，可以构造一个符合一切宇宙规则的四维坐标系。虽然说起来简单，但想要构建一个既符合广义相对论，又符合爱因斯坦方程，还能囊括整个无限宇宙的四维坐标系，确实是一件非常困难的事情。不过，这正是科学探索的魅力所在。

彭罗斯先构建了一个简单的四维坐标系，将三维空间作为横轴表示空间，再加上一个时间维度作为纵轴。为了让这个坐标系符合广义相对论和爱因斯坦方程，并且能够容纳无限的宇宙，彭罗斯进行了复杂的计算，并对坐标系进行了变形。变形后的坐标系呈现出一个正方形，正方形的四个顶点分别表示无穷远的未来、无穷远的过去以及空间上的无穷远，而四条边则表示了宇宙的边界，彭罗斯称之为“永恒边界”。

根据他的计算，自然界中有质量的物质永远不可能达到永恒边界，因为它们无法超过光速，从而无法逃脱时空的束缚。在这个坐标系中，物质的路径大同小异，既起始于无穷远的过去，消散于无穷远的未来。而一旦拥有光速，时空的束缚就不再存在，可以从宇宙的一个边界瞬间到达另一个边界。

彭罗斯还根据这些特点断言，我们的宇宙是在循环的。一轮循环的开始起始于一切都没有的零点，随着时间的推移，宇宙开始变大，物质开始变多。当这一切都接近于无限大的时候，宇宙就会到达一个“奇点”，此时一切物质又都消散湮灭，回到了一个啥都没有的状态。因此，这个无穷大的奇点和最开始那个啥都没有的零点在某种意义上可以视为相等，这大概就是现实中的“无穷等于0”吧。这也意味着黑洞可能既是无穷也是0，既是宇宙的边界和终点，也是另一个宇宙的边界和起点。

外星人在哪里？

人类是否是宇宙中唯一的文明？根据宇宙演化的基本法则之一——平庸原理，宇宙中的万物在本质上都遵循相同的数学和物理学规则，我们人类并没有特别之处。因此，既然这个宇宙能够演化出人类文明，那么在理论上就有可能演化出其他外星文明。

虽然诞生智慧生命的概率极小，但从整个宇宙138亿年的时间尺度和930亿光年的空间尺度来看，这种小概率事件在一定程度上也是近乎必然会发生的。天文学家法兰克·德雷克于1960年提出了一条计算外星文明数量的方程式，根据这个公式我们可以推算出银河系内智能文明的数量。

银河系中恒星的数量大概有2000亿到4000亿颗，其中类似地球这样适宜生命生存的行星至少有1000万颗。地球用了46亿年的时间演化出了智慧生命，而银河系的年龄大概有131亿年。那么按照保守估计，这些类地行星中至少有1%演化出了智能文明。并且在这10万个外星文明中，有很多都比地球先进数万年甚至数亿年。

而这仅仅只是在银河系内。天文学家根据哈勃望远镜观测到的星系密度估算，可观测宇宙中大约有2万亿个星系，其中恒星的数量甚至远远超过了地球上所有沙子的总和，行星的数量更是一个无法计算的天文数字。所以在如此庞大的基数下，外星文明几乎是必然存在的。

根据平庸原理，不管外星生命是什么样的形态和生存方式，都必须受制于宇宙中最基本的热力学定律。科技的发展必然需要利用能源，而任何星球的资源都是有限的，所以文明发展到一定的阶段，必定需要向外扩张采集能源。苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫根据利用能源的程度将智慧文明划分了三个等级。

然而，尽管我们做出了这些推测和计算，至今为止我们还没有发现任何外星人存在的可靠证据和迹象。为什么应该充满宇宙飞船的银河系却一片寂静？这个问题也困扰了许多的科学家们，这就是着名的费米悖论。

科学家们为了解释这个悖论提出过很多种假说，其中最主流的几种假说包括：外星人根本不存在、宇宙动物园假说、距离限制、大过滤器假说以及黑暗森林法则等。这些假说各有其合理性和局限性，目前都没有办法被完全证明或否定。

在广袤无垠的宇宙中，很难相信仅仅存在我们人类这一个文明。当你仰望星空的时候，是否想过在遥远的星河中，也有一双眼睛正在凝望着同样孤独的我们？

硅基生命长相和母星的生活环境会是什么...

碳基生命相关解析

什么是硅基生命？宇宙中是否存在智慧型硅基生命？若存在，其模样、与碳基生命相比的优劣势又如何？在探讨这些前，得先了解碳基生命。

以人体为例，人体由众多细胞构成，细胞含蛋白质、核酸、糖分等物质，细分后成各种有机分子，有机分子即碳基分子，因其以碳元素为骨架，可将碳元素想象成树干，氢、氧、氮等元素如同树叶依附其上，二者构成有机分子。

碳元素在人体中至关重要，能组合各元素形成有机分子，缺了它就没碳链骨架，人体也就不存在了，所以以碳为分子骨架的生命体就是碳基生命。地球上已发现的生命形式都是碳基生命，无论植物、动物还是微生物，都选碳作生命基础元素。

那地球生命为何独爱碳元素呢？从物理层面分析，碳原子最外层有四个电子，可与其他原子形成4个共价键，共价键越多，捕获元素越多，分子结构越复杂。碳元素共价键最多，而氢只能形成1个共价键，氧只能形成2个，以氢或氧打造生命，化合物种类单一，就像搭积木，插槽少结构就简单，碳元素像四面有插槽的积木，能搭出复杂结构。人体含数百万种有机分子，只有碳基分子能满足要求，氢、氧做不到。

再看硼元素，其最外层有3个电子，能形成3个共价键，虽理论上能形成复杂结构，但它在地壳中含量极少，仅0.001%，且不易自身结合形成硼链骨架，没骨架就没复杂分子结构，所以也被排除在外。

硅元素与地球碳基生命主导原因

科学家注意到硅元素，它和碳同属元素周期表一列，最外层电子数都是四个，能形成四个共价键，还可自身结合形成硅链骨架结构，这让部分科学家觉得宇宙中可能存在硅基生命。

地球硅含量达28%，比碳丰富，石头、沙子都含硅，按说地球更易诞生硅基生命，可现实是碳基生命主导地球。

这是因为硅原子核外有三层电子，比碳多一层，其外层电子离核远，受束缚力弱，两个硅原子结合形成的硅链不如碳链稳定，有机分子多样性受影响，硅基分子无法与庞大的碳基分子相比，所以地球生命选了碳元素，因其打造生命优势明显。

硅基生命可能诞生的星球环境及特点（基于液体假说）

宇宙浩瀚，行星众多，环境各异，有些恶劣环境可能更适合硅基生命。若存在这样的星球，环境会怎样，硅基生命又有何特点呢？

先看地球生命诞生假说，有一种较可靠的说法是生命诞生依赖介质，水是理想介质，空气流动快，有机物难聚合反应，陆地缺乏流动性，无法汇聚有机物，而水有良好流动性与亲和力，最初简单有机分子在水流推动下反应形成更复杂分子，如氨基酸，进而组合成细胞。

若此假说成立，硅基生命诞生的星球上，首个硅基细胞大概率诞生在液体里，但不会是水，因为液态水对应的温度适合碳基生命。硅基生命耐寒耐热性好，在极端温度下才更易出现。像液态甲烷、乙烷、氨等低温液体可作溶剂，氨在零下34°c就呈液态，若星球低温且充满液态氨，就可能诞生硅基生命，换作甲烷需零下162°c、乙烷需零下89°c（以地球标准大气压为准，气压高时温度要求会变），不过低温还是必要的。

若星球气压高，重力往往也大，硅元素比碳重，硅基生命一出生就面临高压高重力环境，久而久之会进化得强壮、肌肉发达，甚至可能进化出类似螃蟹的外骨骼。像硅藻，虽是碳基内核，但细胞壁含二氧化硅，结构坚硬能透光、防护，硅基生命也可能进化出类似坚硬外壳对抗极端环境。

硅基生命在光照条件下的特点

除液体外，阳光和大气对生命进化也重要。

从光照角度看，若星球温度低，光照往往微弱甚至没有，没有光照就没光合作用的植物，似乎硅基生命就无法存在，但事实未必如此。地球上天麻这种植物不需光照，靠与真菌共生获取养分，所以即便星球无光照，植物也可能借助微生物存活，有了植物，食物链就能形成。

若星球漆黑，硅基生命无需进化出眼睛，不过其听觉、嗅觉系统会更发达，甚至可能进化出类似蝙蝠、海豚的超声波能力用于捕食和躲避追捕，且它们可能无色或透明，因为色素没意义了。若星球有微弱光照，硅基生命可能进化出大眼睛捕捉光线，或身体部位能发光适应昏暗环境，相应地，植物可能进化成纯黑色以便吸收各种光线进行光合作用。

硅基生命在大气条件下的特点及智慧型硅基生物诞生条件

再看大气条件，若星球有氧，硅基生命也需呼吸，但其呼吸产生二氧化硅这种固体，不像二氧化碳易排出体外。不过生命总有办法，硅基生命可能进化出特殊排沙方式，比如皮肤或鳃具备排出沙子的功能，也可能存在以二氧化硅为食并释放氧气的物种维持生态圈平衡。

若星球无氧，硅基生命可能进化出无氧呼吸或发酵功能，但这会降低能量获取效率，导致其体型矮小、生长繁殖周期长、进化效率低，难以进化成智慧生物。

总之，若想诞生智慧型硅基生物，星球需具备以下条件：一是有氨、甲烷、乙烷等液体作生命诞生溶剂（氨较理想，零下34°c成液态）；二是有微弱光照利于植物诞生，丰富生态圈；三是有充足氧气提升能量获取，保障繁衍进化效率，使生物个体高大，为进化成智慧生物打基础。

以上是基于生命诞生于液体假说的推论，若抛弃此假说，硅基生命可能性会大增，毕竟它耐寒耐热，宇宙又如此广阔，说不定在极端环境星球上会有奇特的硅基生命形态出现。

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