地球有沒有可能是宇宙中唯一存在生命的星球？

在探討這個問題之前，我們先來了解一下人類所處的宇宙。

暗淡藍點

這是1990年2月14日由旅行者1號拍攝的一張著名的照片，圖片中這個不到一個像素（0.12個）的小藍點就是我們賴以生存的地球。美國著名天文學家卡爾·薩根（Carl Edward Sagan）博士得到靈感，寫成了《Pale Blue Dot》（中文譯名《暗淡藍點》）一書。我們人類所有的歷史、文化、戰爭、喜怒哀樂都發生在這個小小的藍點上，這就是我們的全部。

舊版“暗淡藍點”453*614(NASA編號PIA00452)

2020年經NASA技術處理後的新版“暗淡藍點”

小時候的我，沒有手機電腦等娛樂設備，夏天的傍晚坐在院子裏和夥伴們追逐玩鬧，聽着大人們八卦閒聊，是最愜意不過的消遣方式，那時候抬頭用肉眼就能望到很多甚至滿天的星星，正好又是好奇心萌發的階段，我就經常會坐下來想，天上的星星爲什麼不會掉下來？他們爲什麼會“眨眼睛”？他們爲什麼會“存在”？

宇宙到底有多大？

目前科學界主流觀點認爲，宇宙誕生於138億年前的一場大爆炸，如果宇宙的年齡是有限的，以觀測者爲中心，只在有限範圍內，光有足夠的時間到達觀測者，這個範圍就是可觀測宇宙，其直徑估計爲930億光年（光速約爲每秒30萬公里），但這也只是“真實宇宙”的一小部分。

“可觀測宇宙”概念圖

宇宙微波背景輻射

也許這麼說你還是難以直觀地理解，那我用一個比喻來讓你感受宇宙的尺度：

如果把地球看作一粒標準尺寸的沙粒（直徑1毫米），近80億人生活在這粒沙粒上，在這個微縮尺度下，太陽就像一個直徑約1.1米的瑜伽球，放在約117米遠的地方。這粒“沙粒”地球就在這個距離上圍繞着“瑜伽球”太陽旋轉，此時海王星的軌道將是一個直徑約7公里的圓。現在讓我們把目光投向恆星之間，離我們最近的恆星比鄰星也是另一粒“沙粒”，它會在3.1萬公里之外，而這還只是我們銀河系的郊區。我們的銀河系，則是一個由數千億顆這樣的“沙粒”和“瑜伽球”組成的巨大漩渦，它的直徑即使在這個尺度下也會達到驚人的6000萬公里，太陽繞銀河系一圈需要2億年。而這也僅僅只是銀河系，系外是龐大的拉尼亞凱亞超星系團，質量大約是銀河系的100萬倍，再之外是可觀測宇宙，擁有超過2萬億個星系，對於可觀測宇宙之外，人類一無所知...

地球所處位置的天文結構尺度從左上到右下不斷增大

“一旦知曉所處之地，世界便如一張地圖般渺小；若不知身在何方，反倒覺世界廣袤無垠。”——《三體》

宇宙演化史（時間線）

爲了便於大家更直觀地瞭解宇宙的演化史，我將百度百科中總結的資料放到了一張圖裏：

宇宙演化史

在整個宇宙的時間尺度下，人類（智人）從誕生至今存在的時間不到其當前年齡的0.002%，若將宇宙的138億年壓縮成一年，有文字記錄的整個人類文明史（約5000年）僅存在於最後的45秒。

地球是宇宙中唯一存在生命的星球嗎？

現在我們回到開頭的問題，地球是宇宙中唯一存在生命的星球嗎？這個可能性或許都太低太低了，畢竟生命的形式多種多樣，即使在地球的各種極端條件下也存在着許多微觀生命。

能夠進入“脫水”狀態抵抗強輻射的水熊蟲

理論上能夠“永生”的燈塔水母

生命並不像想象中那麼脆弱，那麼我再問極端一點，人類是宇宙中唯一擁有文明的智慧生命嗎？要回答這個問題，我們還得先看看人類是怎麼出現的。

人類文明出現的條件

我們的家園——地球

我們知道，地球大約誕生於45.4億年前，42億年前形成海洋，40億年前形成穩定固態地殼，約35億年前生命在深海熱泉附近出現，光合作用生物隨後出現並逐步擴散到淺海和陸地，生物多樣性不斷增加。而讓地球能夠誕生並孕育人類這樣的智慧生命，是在無數個恰到好處的條件共同作用的結果：

① 行星處於宜居帶內

行星距離其恆星不遠不近，使得表面溫度能允許液態水穩定存在，地球正好位於太陽系的“金髮姑娘區”（Goldilocks Zone）。

② 有一個穩定的恆星

太陽是一顆處於主序階段的G型黃矮星，壽命長達約100億年，提供了長期穩定的光和熱輸出，爲生命的緩慢演化提供了足夠的時間窗口，太陽亮度波動穩定，避免了地球氣候的災難性劇變。

③ 在星系的“好位置”

地球位於銀河系的“郊區”，遠離恆星密集的銀河系中心區域，避免因超新星爆發、伽馬射線暴等極端天體事件頻繁發生而輕易摧毀生命，太陽系圍繞銀河系中心的軌道也相對穩定，不會穿越危險區域。

④ 合適的質量與引力

地球質量足夠大，其引力能束縛住一個濃厚的大氣層，用於呼吸、保溫（溫室效應）和阻擋輻射，但又沒有大到成爲像木星那樣的氣態巨行星。

⑤ 無形的磁場“護盾”

地球擁有一個由熔融鐵覈對流產生的強大磁場（磁層）。這個磁場偏轉了來自太陽風（帶電粒子流）和宇宙射線的大部分高能粒子，保護了大氣層不被剝離，並保護地表生命免受輻射傷害。

⑥ 活動的板塊構造

地球的地殼是活動的，板塊運動驅動了碳循環：通過火山活動將二氧化碳等氣體重新釋放回大氣，又通過造山運動等將其吸收回岩石，這個機制在數百萬年的時間尺度上調節着全球溫度，防止地球陷入失控的溫室效應或全球冰封。

⑦ 適宜的大氣層

地球大氣層不僅提供了生命必需的氧氣、氮氣和二氧化碳，還通過溫室效應（主要由水汽、二氧化碳等負責）使全球平均氣溫保持在舒適的範圍內。

⑧ 一個巨大的衛星——月球

月球的巨大引力穩定了地球的自轉軸傾角，防止其發生混亂的擺動，使得地球擁有相對穩定的季節和氣候，爲生命長期演化提供了穩定的環境。月球引起的潮汐推動了早期生命從海洋向陸地的過渡，也促進了海洋養分的循環。

⑨ 行星“守護神”——木星

木星憑藉其巨大的引力，吸引並捕獲了大量可能撞擊地球的小行星和彗星，極大地降低了地球被致命天體撞擊的頻率。

如果以上條件你都滿足了，那麼先恭喜你，你擁有了誕生穩定的生命形式和生態系統的條件，但距離孕育出智慧生命還遠遠不夠，你還需要以下幾個“外掛”。

① 複雜的多細胞生命

地球生命有超過一半的歷史都是單細胞生物，多細胞化是一個重大的演化飛躍，它允許了細胞分化和功能特化，是形成複雜生物體的前提。

② 高度智能的大腦

生命擁有一個足夠複雜、能處理抽象信息、解決問題和具備情景記憶的大腦，這需要巨大的能量消耗（占人體能耗的20%~25%），因此必須有強大的進化壓力來抵消這個能量代價。能夠進行復雜的社會互動、使用和製造工具、在多變環境中尋找食物的需求等。

③ 發達的感官與操控器官

對於人類來說是視覺和雙手，沒有能精確操控環境的手指或類似器官，即使有再聰明的大腦，也無法制造出複雜的工具和技術。海豚也非常聰明，但它們沒有可以精細操作的手。

非常好，你現在已經基本上搓出了一個“智慧生命”，不過要讓這個生命成爲“文明”，還需要以下幾個契機。

① 高效的溝通方式

這是文明誕生的最核心條件，高效的溝通方式（如語言文字等）能夠讓知識精確傳遞，可以討論看不見、摸不着的概念（如神靈、宗教、法律），可以將經驗積累進行代際傳遞，而不必一切從頭開始。

② 控制和使用火

火能夠爲生命提供熟食，縮短消化時間，爲大腦提供更多能量。光照和溫暖將延長生命活動的時間、驅趕野獸，提高生存能力。同時，能夠使用火也是冶煉金屬、製造更高效的工具的前提。

③ 農業革命

從狩獵、採集社會到農業社會的轉變，使得人類可以定居下來，定居帶來了食物盈餘，使得一部分人可以脫離食物生產，成爲工匠、祭司、士兵、統治者，從而促成了社會分工、城市、文化和複雜社會結構的出現。

到這裏，我們才基本上湊齊了創造人類文明的大致條件，但是，你還得保證這個文明向前發展並且不會走向自我毀滅，於是還需要以下幾個最終條件：

① 科學方法的出現

文明要想實現穩定地向前發展，僅僅有技術經驗是不夠的，需要一種系統性的認識世界和驗證知識的方法：觀察 -> 假設 -> 實驗 -> 理論。這種理性、客觀的思維方式是促進文明正確發展的基礎。

② 能夠應對外部威脅

雖然已經有了木星和月球這種超級保護，但文明還是得具備避免被偶然的小行星撞擊、超級火山噴發、伽馬射線暴等全球性災難毀滅的應急生存能力（如基因備份、移居太空等）。

③ 克服內部危機

這是“大過濾器”理論中一個非常關鍵的假設。一個文明必須有能力管理自己創造出的強大技術，避免因戰爭、環境污染、資源枯竭、人工智能失控等問題而自我毀滅。

終於，一個完美的人類文明誕生了！

宇宙級的“大過濾器”

現在我們將所有這些條件串聯起來，就得到了一個令人敬畏的“過濾器鏈”：合適的行星 -> 生命誕生 -> 複雜多細胞生命 -> 高智能大腦 -> 操控器官與語言 -> 用火與農業 -> 科學方法 -> 長期生存不自我毀滅，每一個箭頭都可能是一個概率極低的“大過濾器”。即使前面所有步驟都在宇宙中普遍發生，但只要有一個步驟是極度困難的，就足以讓可觀測的宇宙顯得如此“寂靜”。