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从地球到整个宇宙的真实数据 目前人类能看到的宇宙">从地球到整个宇宙的真实数据 目前人类能看到的宇宙
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李淼，理论物理学家，专业研究领域包括超弦理论、宇宙学和粒子物理，发表英文专著《暗能量》，科普著作《超弦史话》、《越弱越暗越美丽》。有诗歌三百余首，最近开始写作科幻。
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人在宇宙中的位置
―― 2014全球华语科幻星云奖演讲辞
（图注：由果壳网筹办的2014年第五届全球华语科幻星云奖于11月1日至11月2日在北京举行，李淼在开幕式上发表了题为《人在宇宙中的位置》的主题演讲。本文为演讲内容全文。）
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我们从哪里来，我们向何处去，我们是谁？这是高更名画的标题，也是人类关于自身与宇宙的终极问题中最为极品的问题。
我们还没有完全能够回答这些问题，也许永远不能完全回答这些问题，但我们在回答这些问题的路上越走越远，或者，离问题的答案越来越近。
【终极问题探源：我们从哪里来的，又将走向何方】
一个人，在幼年时代可能最关注他（她）的周围环境，对一切充满好奇心，本能驱动他去学习、适应乃至主动地创造。也许我们都会轻松地同意“学习和适应”是幼年人类的本能，不会同意“创造”也是。其实，婴儿在很小的时候就学会推理和猜测，而猜测本身就是创造的基本元素。人作为个体，本身就是一个小宇宙。他像宇宙一样会成长，演变，变得越来越复杂，同时，像宇宙一样在创造。也许你会说宇宙本身不会思考，不会问以上的那些终极问题，但宇宙通过它内部的人类来问这些终极问题。
人类作为整体也许还处于幼年，但在最近的数万年中，人类的成长突飞猛进，特别是自新石器时代以来，人类文明与科学技术的发展周期越来越短，周期以指数的方式缩短（工业时代比农业时代短了近百倍，后工业时代比工业时代短了十倍），而新想法新创造以及财富也以指数的方式增长。甚至有人如未来学家库兹韦尔预言人类在数十年后将进化为超人。与智能机器的结合使得人类变成超人，思维能力与创造力将无限发展，人将飞出太阳系与银河系。
一切听上去都很科幻。
但是到目前为止，我们确实还不完全知道我们是哪里来的，我们在宇宙中的位置，我们将走向何方。特别地，在这个演讲中，我想通过对外星人的搜寻谈谈人在宇宙中的位置。
（《我们从哪里来？我们是谁？我们往哪里去？》名画局部，作者：保罗?高更）
【历史脉络寻根：人是宇宙中唯一的智慧生物】
如果先总结一下，我们可以大致这么说，人类自从开始问自己在宇宙中的位置的时候，就认为我们处于宇宙的中心地位，认为人是万物之灵。后来，近代科学发展导致人类对这种“朴素”的观点越来越怀疑，极端的观点认为人在宇宙中和一块石头一样，既没有特殊意义也十分普通和普遍，再后来，就是眼下，开始有人以另一种方式回归到原始的朴素观点，人在某种意义上还真是非常特殊。眼下，我自己的观点是，人是我们这个宇宙中唯一的智慧生物，或许，存在几乎无数个其他宇宙，我们这个宇宙非常幸运地拥有智慧的存在。
现在展开说一说。首先，目前流行的看法是，我们现代智人大约源于二十万年前，智人完全不同于更早的直立人。就进化来说，智人在十几二十万年的历史上除了文明的进步，在生理上没有什么特别大的变化。那么，文明开始于何时？如果不以文字为标志，我觉得文明可以以原始宗教的出现为标志。那么，文明的起始就与人类有了墓葬与墓葬仪式开始同时，因为后者被认为是原始宗教出现的标志。
有考古证据的最早墓葬可以追溯到四万年前，一个典型的例子是位于澳大利亚的蒙哥人，在蒙哥湖（Lake Mungo）附近，考古发现揭示蒙哥人在埋葬死者时举行某种仪式，这自然与原始宗教有关。
很有意思的是，最早的艺术品也可以追朔到四万年前，有一种狮面人身的雕像，质地是猛犸牙的，发现地点是德国的一个洞穴，属于晚期旧石器时代的奥瑞纳文化。这些类似的发现当然比中国的新石器诸文化早了许多。
当人类有了原始宗教，人类一定对世界有了某种解释。或者反过来，原始宗教是人类企图解释世界的结果。在几乎所有的原始宗教中，人是天地或宇宙的中心，首先在地理上，我们所处的位置居于世界中心，原因是早期人类的目光所及总有一个视界，几何学上向远处看的人总觉得自己处于视界的中心，大地是平坦的，天是圆的，我们处于中心。古代人认为万物有灵，山有山怪，水有水精，每棵树都有灵在控制其生长，云彩雷电也有相应的灵，太阳月亮也有对应的灵在运行。而在所有的精灵之中，人是万物的尺度，人是中心。即使有神，神也是人的升华。
万物有灵论是一个很有效的“科学”系统，既然我们能够体会人类自身的动力与自由意志，那么万物有灵自然能够解释一切事物的运动。
到了一神论时代，人同样处于宇宙的中心。例如在《圣经?旧约》中，耶和华在开天辟地之后，创造了人类，将他安置在伊甸园，让他管理所有其他生物。
当然，古老的中国人一直认为中国才是宇宙中心，中国的中字的含义本来如此。直到17世纪利玛窦等人来到中国，我们才知道中国并不一定是世界中心。
古希腊人发展了系统的天文学，第一个重要的系统自然是托勒密系统，在这个系统中，地球居于宇宙的中心，最近的外面是月亮，然后依次是水星、金星、太阳、火星、木星、土星、所有其他恒星。
当然，现在几乎所有教科书都说托勒密错了，16世纪初的哥白尼系统才是正确的。在日心说中，居于中间的是太阳，然后依次是水星、金星、地球、火星、木星、土星……我们今天知道，托勒密并没有完全错，他是站在以地球为静止参照系来观察天体运动的。哥白尼当然非常了不起，因为他能够换一个视角，以太阳为静止参照系。
在哥白尼的眼中，宇宙只有太阳系这么大，但地球不是中心，荣耀神的是太阳，因此，人类与其他行星一样不是中心。当然，放在今天来看，太阳系不是整个宇宙，太阳更不是宇宙中心，因此，今天的人类位置比在哥白尼开创的时代中更加远离宇宙中心。
事实上，到了上个世纪二十年代，人们发现银河系才是更大的宇宙，到了三十年代，连银河系都远远不是宇宙本身，例如，仙女座大星云是距离我们高达两百万光年的一个比我们银河系还要大的星系。如果说，我们的银河系含有大约两千亿到三千亿颗恒星，那么仙女座星云中的恒星不少于四千亿颗。
不论是三千亿还是四千亿，这些数字大约等于地球上曾经活过的所有人口。
【科幻假设求证：宇宙中是否存在更聪明的智慧生物】
那么，接下来我们会问，现在的宇宙到底有多大？目前天文学家和物理学家共同承认的一个宇宙模型告诉我们，我们的宇宙的半径大约有四百多亿光年，在这个巨大而有限的宇宙中，至少有一千亿个星系，而每个星系都像银河系一样含有千亿级别的恒星。
有人会问，你怎么确定宇宙是这么大？宇宙之外是什么？简短的回答是，我们原则上能够看到的宇宙范围就这么大，再远的地方我们看不到了，因为越远的地方我们看到的东西越早（光速有限），更早的宇宙是不透明的。当然，我们不能排除在我们的可观察到的宇宙之外还有空间，还有更多的其他宇宙，也许还有几乎无数个其他宇宙。
那么，人类怎么办？人类这么渺小，渺小到地球在宇宙中不用巨大的放大镜根本看不到，渺小到很多年前旅行者一号在遥远的60亿公里外回望地球的时候，用她的摄像机只能拍到一个暗淡蓝点。
最近数十年，人类在“认识”到自身的渺小之后，开始问，宇宙中有类似人类或者比人类更加聪明的智慧生物和更加发达的文明存在吗？
无数科幻小说和科幻电影都以宇宙中甚至我们银河系中存在很多其他文明为前提，星球大战、星际迷航是如此，最近的阿凡达、普罗米修斯也如此，当然，中国人骄傲的科幻小说《三体》也如此。
但是，至今没有人见过外星人（没有证据的声称除外），因此产生了所谓费米悖论。费米问，那些外星人在哪里？也就是说，如果科幻假设是正确的，银河系中早在数十亿年前就会产生过智慧生命，比我们智人早了太多太多，因此他们的文明到了今天应该比我们先进了太多太多，他们早该造访了地球，他们早该在地球上留下了什么。可是，为什么我们没有看到？
科学家比普通人更加关心这个问题，因此他们早在二战之后就利用二战中发展起来的射电技术寻找外星人。1959年，著名科学家Giuseppi Cocconi和Philip Morrison就发表了一篇科学论文讨论用射电技术搜寻外星文明的方法。
在研究地外文明的先驱之中，有著名的卡尔?萨根，有Drake，后者还发明了一个计算银河系中到底有多少智慧文明的公式，叫Drake公式，萨根曾经用这个公式计算过，得到的数目很巨大，不下上百万。当然，这些上百万的文明有的先进有的落后，落后的不会来访地球，先进的也许不屑于来访地球，萨根回答了费米悖论吗？
有一个专门搜寻地外文明的组织，成立于1961年，叫SETI。这个组织不遗余力地搜寻地外文明，利用了很多著名天文台和射电望远镜，例如位于波多黎各阿雷西沃的口径达到300米的射电望远镜，很遗憾，与萨根的名著《超时空接触》里的故事相反，到今天我们也没有能够看到任何地外文明的蛛丝马迹。
目前，中国在贵州正在建造口径达到500米的射电望远镜，目的之一也是搜寻外星人。
（俯瞰FAST望远镜效果图）
美国在2009年向太空发射了一个望远镜，命名为开普勒望远镜，其目标是专门搜寻太阳系之外的行星，特别是类似地球这样可以容许生物出现的行星。次年，开普勒计划就发现了三百余颗系外行星，到了2011年，这个数目增至两千以上，科学家估计在地球为中心的一千光年范围内，至少存在三万颗可居住行星，而在整个银河系内至少有五亿颗这样的行星！当然，搜寻到的行星数目还在继续增长。现在，可以说，几乎每个恒星都携带行星，或者说，银河系中的行星数目不小于恒星数目。
开普勒望远镜的发现更加深化了费米悖论：既然存在这么多可居住行星，那么，是不是应该有同样多的地外文明？为什么至今他们还没有造访我们？更严重的问题是，为什么至今我们还没有发现他们存在的任何迹象，即使通过最先进的手段？
很多人，如英国皇家天文学家马丁?瑞斯，认为外星人的确存在，很多外星人比我们更加发达，而人类正在向后人类迈进。当我们造成智慧的机器人之后，硅基智慧就出现了，有智慧的机器人完全可以发展出新的文明。
另一些人，如著名科普作家保罗?戴维斯认为，人类是孤独的，庞大的宇宙中只有一个智慧文明，就是人类。
【费米悖论的真正答案：存在很多类似我们的宇宙】
一般人很难认同戴维斯，我却认同，否则我们无法解释费米悖论。我觉得，人类的出现非常偶然，不像某些进化论者认为是必然的，不是有了单细胞生物就会出现哺乳动物，不是有了哺乳动物就会出现智人，这个链条上每一个环节都非常脆弱，出现的可能小而又小。你会问，既然每一个环节出现都是极其偶然的它为什么在地球上就出现了？
我暂时的答案是，人类在地球上出现了是事实，当事实出现后你就必须承认，而不是去计算其概率。当然，我有一个很时髦的理论可以用来解释这个小而又小的概率：在我们宇宙之外还存在几乎无数个其他宇宙，多数宇宙与我们的宇宙完全不同，甚至物理规律也是不一样的，也存在少数与我们的宇宙类似的宇宙，即使这些宇宙占少数，但由于众多的宇宙存在这个少数的数目也庞大得惊人。在这些类似我们的宇宙中，总有一些宇宙中出现了智慧生命，而当这些智慧生命出现后，他们就开始问“我们从哪里来，我们向何处去，我们是谁”这类终极问题，他们就提出了费米悖论。
再重复一遍，费米悖论的真正答案是，存在很多类似我们的宇宙，尽管在这些宇宙中智慧生命难以出现但还是能够偶然出现，出现之后他们发现自己在宇宙中是孤独的，正是他们的出现才能有带有智慧的问题出现，如费米悖论。
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注：2014年第五届全球华语科幻星云奖更多相关请关注专访：
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李淼，理论物理学家，专业研究领域包括超弦理论、宇宙学和粒子物理，发表英文专著《暗能量》，科普著作《超弦史话》、《越弱越暗越美丽》。有诗歌三百余首，最近开始写作科幻。
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我们的地球，你居住在这个星球的某一个地方？你所有知道的事物都在这里，但是跟整个宇宙比，你会发现的确有多么的渺小，让我们从最近的宇宙邻居月球开始，你可能会认为月球离地球很近，因为它主宰着我们的夜晚，但是实际上月球就没有如此的。
尽管这个距离像当惊人，但是还是有12个人光临了月球。
代表人类到过最远的地方，也是人类最伟大的成就之一。
假如你站在他们旁边，这就是从月球看地球的样子，如果你想要跟地球的某个人通话信息的传输速度也需要2.5秒。
你以为光速度的就是这样，这是从火星上拍摄地球的照片，那个小小的点是从火星表面看地球的样子，平均而言活性的距离地球，有惊人的2.25亿公里，但是这段距离最高可达4.02亿公里，这代表当人类好不容易抵达火星的表面，他将比太空人登陆月球的距离多上986倍。
此外，从火星传送信息到底处的时间延迟不止2.5秒，来回都要花上20分钟，如果出现了紧急状况，立即通讯是不可能的。
当我们看远一点，可以看到航海家一号太空探测船，这个是距离地球最远的人造物体，目前距离地球138个天文单位，天文单位是代表地球到太阳的距离，代表航海家一号到地球的距离比地球到太阳的距离还要多137倍，在那漫长的旅程中的某个时间点，航海家一号将镜头转向并拍下这张照片。
刚看到照片可能觉得没有什么，但小编个人认为这是人类历史上最伟大的照片，这个暗淡的蓝点是地球，你看到他的时候看到的是一个小点，那你就是我们的家园，那就是我们在这个点上每一个你听过的人，每一个已经过完一生的人，在这里聚集的一切喜怒哀乐悲欢离合，上千种宗教，以及意识形态和经济学说，每一个各行各业的人，每一个英雄和懦夫聪明的和不聪明的，各种文化的缔造者和毁灭者，每一个皇帝和大臣，每一个项链中的年轻伴侣，每一个充满希望的可爱的孩子，每一个父亲和母亲，每一个发明家和探险家，每一个教育工作者，每一个“清廉”的领导，每一个超级巨星，每一个“至高无上”的领袖，每一个人类历史上的圣人与罪人，通通住在这里，在这个沐浴阳光的极度微小的尘埃中。
航海家一号，目前正以每秒17公里的速度航行，即使依照这个速度前进，再多个3万年也不会脱离我们的太阳系，一旦离开了太阳系，我们将抵达我们的星际邻居，如果到了这里，距离单位将要换成光年，就是光从地球出发跑了1年的距离，相当于9.461兆公里，这里的比邻星是除了太阳以外距离地球最近的恒星，距离我们4.24光年。
从这个角度来看，如果航海家一号朝它前进，仍需花上超过7万年才能抵达，换言之，如果以先前时速一百公里开车前往月初的例子来看，将花上比宇宙年龄多六倍的时间才能抵达比邻星，届时它将不复存在，当我们在看远一点，能看见地球深处的银河系。
这个区域是人类历史上无线电波可达的最远的地方，意思是任何可能存在于这个范围内的外星人，将无从得知人类的存在，目前所知的是这个范围，毫无音讯，整个银河系的两侧距离超过10万光年，在我们的银河系中，恒星跟行星各超过一千亿颗，夜晚，你从未见过银河系的壮观全貌，因为99%裸眼能看到的恒星都局限在这个小小的范围。
即便银河系是如此之大，面对宇宙也是无比小，再远一点，我们看到的是本星系群，在1000万光年内有54个星系。
再远一点会看见处女座超星系团，在这里的本星系群也只是极小的一部分，这里面至少有超过一百个跟我们一样的星系群，而超星系团的两侧相距为1.1亿光年。
其次是庞大的处女座超星系团，也只是拉尼凯亚超星系团中的一个小部分，一个包含我们银河系以及10万个其他银河系的庞大结构，两侧相距5.2亿光年，即便是拉尼凯亚超星系团。
我们也可以遇到整个观测宇宙，再看看巨大的拉尼凯亚超星系团在可观测宇宙中也不过是沧海一粟，小的可怜。
这只是可观测宇宙，我们所有已知的天文知识和不知道的知识都包含其中，内含超过2兆个独立的银河系。
当中的恒星比整个地球上的沙子还要多，地球相距可观测宇宙的各个角落为465亿光年，代表整个宽度为930亿光年，也许，更有趣的是在可观测宇宙以外的宇宙，请记住，可观测宇宙是指目前可以看到的宇宙全部范围，可观测宇宙外的宇宙可能比我们想象的还要更大，更迷人，我们不知道在那之外有什么，来自那个地方的光线，还没有足够的时间穿越庞大的距离来到地球，有些地方的光线永远不可能抵达地球，因为太空中，部分距离地球很远的地方正以超越光的速度远离，代表，在无尽的时间里，这些光都不会抵达地球，代表几点人类永恒存在，宇宙中仍有许多未知或者无法观测到的地方。
因此，即便可观测宇宙已经大到不可思议，他极有可能是目前整个宇宙的沧海一粟。
根据阿兰古斯教授的宇宙暴胀理论，推测在宇宙大爆炸之后的10的-37次方/秒，发生宇宙暴涨，并假设报账前的宇宙大小等于宇宙年龄乘以光速，不矫饰。目前整个宇宙比可观测宇宙大上倍甚至更多。
所有你能观测到的星体都像是个灯泡，事实上整个宇宙就像是冥王星的大小，试想一下一颗位于冥王星中心的灯泡，但在灯泡内的我们完全不知道冥王星的存在，这跟我们和宇宙的情况类似，我们渺小到令人难以置信，还有许多等着我们去发掘
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