人类有没有可能是宇宙中最高等的文明？_风闻
西方朔-2020-09-14 16:54
每羊大学，借读于THU，好奇心很重，知乎一级护食师
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结论：可能性非常非常大。
警告：如果你看过三体，并把其中的假设和想象当成科学，那本文极不适合你阅读。如果想拿三体反驳我，那我只能劝一句：不要回复！不要回复！！不要回复！！！
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首先反对说宇宙很大所以地球不可能是最先进文明的，反对说我们不知道生命诞生的条件所以地球不可能是最先进文明的。这两套说辞基本是一个意思，就是我们对宇宙和生命诞生的条件是无知的。但是，从“不知道”我们得不到任何结论，你不能从“不知道”得出地球不可能是最先进文明的结论出来。
我一度也对地外生命非常感兴趣，发现学界探索地外生命的时候有一个非常重要的指标：这个星球有没有液态水。我也质疑过这个指标，为什么生命不能从其他液态里甚至不从液体里诞生？
后来我想明白了，碳基生命+水环境+氧气很可能是生命诞生和进化的唯一方式。下面我们来逐一分析为什么。
------------------为什么生命基本元素只能是碳？----------------------
首先我们要有一个共识，最原始的“生命”是偶然出现的能自我复制的大分子。想要经过频繁的反应诞生这样的分子，只有溶液中才行。所以最原始生命必定诞生在液体中。
其他元素形式的生命不止一次被提起过，提的最多的就是硅基生命和氨基生命（或者称氮基生命）。
首先硅的化学键键能相比碳太弱，意味着硅基物质大分子链容易受力而断裂，这无疑对生命是不利的，这样的结构就算产生了可以自我复制大分子物质，也很难保持分子的稳定性。因此目前发现的硅基高分子材料大多是硅氧键的交替组成的。我不是学化学的，对硅基高分子非常有限的了解源于以前给自己笔记本清灰的时候买导热硅脂然后随手百度了一下。刚刚特意查了资料，结论应该是没错，如果有谬误请专业人士指正。所以基本可以否决硅基生命的存在。
而氨基生命就更像是一个想象力的产物了，一个氮只能产生三个化学键，而一个碳有四个，这意味着以氮为中心原子能够组成的大分子形态是非常受限的，不仅仅是分子形态受限，当分子中一旦出现不饱和键，就表示到了大分子链的终结，更别说成环了。加上氮元素在宇宙中分布稀少，氮氮键难以打开。这些不利因素基本就否定了氨基生命的存在。
综上，碳是唯一能诞生生命的基本元素。
--------------为什么生命只能诞生在水里，并且靠氧气呼吸？--------------
要明白一个星球上地表的物质不是随机出现的。所有的地表物质本质都是宇宙中游离的元素，然后被引力聚集在一个星球上，然后合成各种物质，这个和各个元素在宇宙中的丰度有关。拿地球为例，地球上原始的元素非常普通，基本全都是宇宙中丰度最大的元素：氢，碳，氮，氧。于是这些元素开始组合，形成了甲烷，氨气，水。由于氢的丰度远大于其他，所以还有大量的氢气在原始地球大气中。同理，假如有一个星球很奇怪聚集了大量的氯，那大气中就会有氯化氢。
*铺垫完了，我们首先分析为什么生命一定诞生在水里。*其实可能诞生生命的液体候选人就不多，只有水，液氨，液甲烷。其他的，氯化氢氟化氢硫化氢元素丰度太低，并且会和岩石反应结合，后面会有解释。甲醇，氯仿这类的不要想，自然界生成不了那么复杂的东西。液氢也不可能，温度太低了。
目前地球上没有发现任何不需要水的生命，说硫化氢甲烷生命的，再去看看新闻，大多是替换了太阳能，没有替换水和碳的
*第一个原因是水能稳定行星上的温度，进而保证水能维持在液态。*由于氢键存在，水的比热容非常大，自然界的小分子物质中比热容比水大的寥寥可数。如果一个星球富含水，那么海洋就是一个热量存储器。白天把恒星的能量存储起来，晚上再释放出，使星球的的昼夜温差不至于特别大，生命才能得以产生。没有水的星球，昼夜温差可达几百度，非常不适合生命诞生。就算有其他液体存在，这几百度的温差很可能已经超出了液体的沸点或者熔点，在固液气中转换，这是原始生命无法承受的。最简单的例子就是月球。
还有一种情况，如果一个星球上气压很大，气体的液态温度范围可以扩大。在常温下加压，会进入超临界态，超临界态应该也有诞生生命的条件。但是宇宙中大概率没有能够诞生文明的超临界态环境，如果展开分析篇幅还会扩大。这里只说结论：固体行星质量有上限，不能大到使甲烷和氨气进入超临界态。气体行星可以进去超临界态，但是没有陆地，却缺少进入文明的条件。
当然，如果环境比较巧合，星球上也可能有稳定的其他液体稳定存在。比如土卫六，众人熟知的灭霸老家泰坦星，虽然离太阳很远，但是靠近土星这个大气体行星，靠着土星释放的温度，竟然也能维持温度相对稳定，以至于土卫六上出现了甲烷的湖泊海洋河流云层，还会下甲烷雨。那既然土卫六有了稳定的液体，为什么还是不能诞生生命呢？这就要说到第二个原因了。
*第二个原因，诞生生命的液体是原始生命各种化学反应的中间产物和原料。*原始的生命要自我复制，必然需要很多反应物的，那这些原料从哪里来？理所当然的从自己诞生这片海洋里取。然后自此发展出的高等生命所有的生化反应还是在同样的环境中进行，反应物也不会变化。我们人类诞生自水中，所以身体70%是水，所有的生命活动都在细胞内的水中完成，水也参与几乎所有重要生命活动。
说回土卫六，为什么甲烷海洋无法诞生生命。前面我们已经分析了，碳基生命几乎是唯一可能的生命。我们假设土卫六上出现了一个非常耐低温的碳基生命，那么甲烷一定参与了他们的生命活动。甲烷要参加反应，就要把甲烷中的碳氢键断开，组合到其他分子上。那么问题来了，甲烷分子没有极性和氢键，甲烷上的碳氢键相比生命大分子的碳氢键并不特殊。那么为什么断碳氢键的时候只会断甲烷的，而不会断碳基大分子的碳氢键呢？化学可不会分辨敌我，只要满足条件，该断的键统统会断掉。如此一来，这种甲烷里诞生的生命基本很难维持稳定。
*第三个原因，诞生生命的液体，应该是有“氧”呼吸的产物。*第二个原因否定了甲烷，那如果一个星球巧合出现了液氨海洋，可能出现高等文明吗？我认为是不会的。首先，我们来看一下一个星球上出现液氨海洋的条件。
众所周知，氮元素在宇宙中丰度相对碳氧很低。一个星球上甲烷和水的量肯定大于氨。如果要出现液氨海洋，甲烷和水都必须以固态或者气态形式存在。我们来看一下氨的一些性质，熔点-77℃，沸点-33℃。甲烷熔点-178℃，水熔点0℃。恰好如果一个行星距离适中，比如我们的火星，温度能维持在-5℃到-80℃之间。这时候，甲烷是气体，水是固体。只有氨可能是液体，一个可能存在液氨海洋的星球就准备好了。
但是，氨的比热容只有水的三分之一，而液态温度区间只有30℃。拿地球为例，如果我们的海洋全是液氨的话（当然这是不可能的，没有哪个星球上氨的比重会那么大），我们的昼夜温差会比现在高3倍，远超出了氨的液态温度区间。也就是说大概率液氨海洋无法稳定存在，白天是海，晚上凝固了，或者晚上是海，白天就全气化了。
出现液氨海洋的可能性虽然很低，但也并非全无可能，如果星球上气压比较高，有可能拉长液态的温度区间（这里我记错了三相图，只有增大压强才能延长液态温度区间）。我们就假设有一个星球有这么一片海洋吧，虽然没人见过。
我们来假设一下这片海洋里出现了碳基生命，并且在进化，看看出现高等生命的可能性有多大。*这些生命进化历程中肯定也会面临一个问题，就是无氧呼吸效率太低，要进行有氧呼吸才能加快进化速度。*那么他们的“氧气”是什么呢？
氧气肯定不行了，呼吸的产物是水，在这种生命体内就结冰了。别忘了他们可是生活在-77℃到-33℃的环境里。除了氧，还是有什么可以当“氧气”呢？供选择的元素真的不多。
碳肯定不行，没有气体单质；
氮气好像不错，呼吸的产物之一是氨，正好是生命最需要的，可问题在于氮气化学键键能非常大，打开氮氮键需要太多能量，靠氮气给生命供能，根本入不敷出啊。那还有什么元素可以选？
氟？不好意思，丰度低的可怜，而且氟化氢已经和星球的硅酸盐结合成萤石了（固态星球的最基本成分就是硅酸盐，这点是共识，不要杠）。
氯？不好意思，丰度低的可怜，而且氯化氢已经和星球的硅酸盐结合成氯化物了。
找了一圈，根本没有可以呼吸的气体啊！得了，还是继续无氧呼吸吧。而无氧呼吸的生命，能发展出高等生物的可能性太低了。现在地球上无氧呼吸的生物都是细菌。而对于氧气的分析同样适用于诞生在甲烷中的生物。
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至此分析完了，可以得到结论，碳基+水+氧气几乎是生命诞生和进化唯一形式。我一开始也觉得可能可以靠其他元素呼吸，后来一想不太可能。
须知从地球诞生开始，到生命诞生在水中，到有氧呼吸动物出现，所有环节都是环环相扣，没有哪个环节是和其他环节脱离的，这是一个完整的系统。如果要把其中哪一个环节换掉，就要把整个系统都换掉。迄今为止，应该是很难找到能像地球生命这样自洽的生命诞生系统了。所以评论区很多说为什么不能靠氯呼吸，为什么生命非要诞生在水中，就有些一叶障目不见泰山了。
————————————人工智能算生命吗——————————
很多人问人工智能算生命吗？我认为是不算的。
首先，人工智能范围太广。现在我们手机上的google助手，自动驾驶的目标识别都叫人工智能，实际上大多是人工智障。如果深度学习将来能有突破性进展，还有可能通过图灵测试，这些也叫人工智能。这些功能和用途相差那么多的人工智能，如果我们把他们当作生命，那应该怎么界定他们的物种？按照训练的硬件分，还是按照用的深度学习框架分？还是按照算法分？
其次，生命的定义有两种，1. 生物学对生命的定义； 2. 生物信息学对生命的定义
传统生物学对生命的定义中包括自我复制，新陈代谢，生长和应激。而机器人顶多满足应激。其他条件均不满足。生物信息学对生命的定义是依赖负熵生存的系统。而机器人无论依赖燃料还是依赖电能，都是依赖于焓，而不是熵。有兴趣可以查一下热工学。很多人在这里一条一条的跟我杠，说机器就不能自我复制吗？机器就不能新陈代谢吗？首先先了解下什么是自我复制吧。机器自己加工一大堆自己身上的零件叫自我复制吗？不叫，因为没有组装起来，那叫一堆垃圾。那组装起来呢？不好意思你得靠自己组装起来，生命的自我复制可没人给帮忙。那我们加一个用来组装的机器，再加上刚刚用来加工的机器，这总算生命了吧？不好意思也不算，如果你加一个组装的机器，那这个组装机器也是生命的一部分，你也得能复制出来，或者你靠那个加工的机自己“生长”出来，像从一个种子长出叶子那样。有人说说我不懂什么负熵什么焓，我觉得生命都是依赖能量。建议先了解下孤立系统，封闭系统，开放系统的概念好吧。有基本的常识才有讨论的空间
综上，人工智能不算生命。
—————————————原回答———————————————
要说一个前提，文明不同于生命，更不等于可以诞生生命的条件。有条件诞生命的行星可能宇宙中到处都是，甚至木卫二深海、金星的阴阳交界处都算。但是有条件诞生生命，不代表有生命，生命的诞生本身就是一个极其偶然的事件。从生命演化到文明又不一样，文明比生命要难得多。简单的拿宇宙中有多少个星系，星系中有多少个恒星，恒星有多少个行星说明宇宙有多大而不考虑概率，是不负责任的。
首先，如果要发展出文明乃至高等文明，星系的年龄需要够长，否则上面的恒星乃至行星没有足够的时间给物种演化。我们所在的银河系，在宇宙中就已经是非常特殊的星系了。最新预测出来的宇宙年龄大约是136-138亿年，那你猜银河系的年龄是多少？50亿年？100亿年？是135亿年！也就是鸿蒙初开没多久，银河系就已经诞生了雏形。我们知道的大多数星系年龄应该都没那么悠久，大麦哲伦星系10亿年，仙女座星系100亿年。
其次，和其他星系距离不能太近，而且要运气好。距离近这个很好理解，两个星系交互过程中会发生剧烈的能量释放，任何生物都不可能承受宇宙级别的自然灾害。运气好是什么意思？宇宙中的金属（这里的金属是指比氦更重的元素）不是随便哪里都有的，比铁重的元素只能通过超新星爆发得到。只有属于I族的恒星才有比较大量的金属。意味着宇宙中有大片的金属匮乏区，这样的区域也许能产生生命，但是自然环境的约束注定了他们发展不出高级文明。
第三，行星系统不能距离星系中心太近，一方面太近了绕星系轨道半径小，容易发生行星系统 的冲突，也容易被陨石和小行星袭击。另一方面大多星系中心有大质量黑洞，巨大的引力引起的时间收缩对物种演化非常不利。星际穿越中那个黑洞旁边的行星，地球上物种演化70年，他才演化1小时，你说谁最容易产生高等文明？也许有人说，当距离足够远的时候，那么一点影响无所谓的。当然，当距离足够远，对时间的影响是很小很小的。但是这点作用放大到一个行星的寿命中，也足以产生百年甚至千年的差距。而且文明的发展是指数的，如果一个文明比我们低等100年，那么各方面的差距可想而知。相反如果一个文明比我们先进一百年，那我们都不敢想象他们多么可怕。
第四，行星系统中恒星要有恰当的质量。首先质量不能太大，这关系到恒星的寿命。太阳，年龄是50亿年。而恒星的寿命反比于质量的2.5次方。质量过大的恒星十几万年就死掉了，这点时间连猿人进化成人都不够。而质量太小的恒星宜居带太靠近恒星，很容易被潮汐锁定，这是极不利于生命产生的。
第五，行星的年龄足够大，质量足够大。质量足够大很好理解，小质量行星连自己的大气都没有，生命根本存活不了。至于年龄，地球年龄46亿岁，也是几乎太阳出现没多久就诞生了，而生命诞生于大约38亿年前。自生命诞生以来，生命的存在形式不停的演化，所有的基因都在艰苦的摸索着生存下去的方式（《自私的基因》认为所有的生物行为均是基因自我拷贝驱动），经过一轮又一轮的物种灭绝，最后非洲智人的一个特殊的变异（智人脑结构变异，结论出自《人类简史》），使其生存能力大大增强，然后才产生了人类文明。我们有理由相信，如果智人那个变异没有发生，或者变异的基因没有扩散开，很有可能智人和尼安德特人这些人一样，被自然环境淘汰在历史中（有观点认为尼安德特人是被智人灭绝的，也有人认为是气候变化使其灭绝的），那么地球文明的诞生又要延后几十万年。一个生命出现了38亿年的星球，诞生文明都是靠撞大运，所以我们完全有理由相信年轻行星是难以诞生文明的。
补充一个吧，虽然是老生常谈，行星系统必须有岩石行星，并且位于宜居带，并且有磁场，并且轨道接近圆，并且宜居带没有其他气体行星。
除了以上的条件，还有很多的条件，例如最好有一颗大卫星帮我们抵挡外来天体。生命诞生的极偶然性导致提前或延后个几十万年都是正常。就算生命诞生了，行星的气候变化引起的物种灭绝不要太频繁，偶尔发生的外来天体，演化的方向会不会向智力发展等等等等。
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好像很多人对宇宙有多大有一种迷信式的崇拜，上来就反问我知道宇宙有多大吗。我来告诉你，宇宙不仅大，而且还“空”，里面的天体非常稀疏。拿地球和月球为例，如果我们把地球假设成一个1cm的小圆球，然后放在标准键盘的Q键的位置，那么月球会在哪里呢？在R键吗？还是在U键上？实际上月球距离地球是31cm，已经出了字母区了，如果是笔记本键盘，都已经跑到键盘外面去了。那换成太阳和地球呢？如果把太阳压缩成1cm的小球，地球则在1米开外。那么距离我们太阳系最近的恒星呢？4.2光年外的比邻星，就是流浪地球要去的那个，是整个宇宙距离太阳系最近的恒星。如果把太阳压缩成一个1cm小球，比邻星在哪里呢？在大约30公里的地方，那可是最近的恒星了！！！想象一下，两个1cm左右的小球距离30公里，他们之间是一片空荡荡，没有石头，没有灰尘，没有任何物件，什么都没有。
我们就来算算通过上面重重条件后，宇宙中诞生文明的期望是多少。拿银河系为例，银河系有多少颗恒星？以前是认为一千亿颗，后来认为一万亿颗。感觉数字好大对不对，换成科学计数法呢？是10的11次方----10的12次方个，取个平均数 5乘以10的11次方 。
那一个行星产生出地球这样文明的概率有多大呢？
1.首先行星系统不能离星系太近，占比1%
2.恒星质量要适中，并且不能是双星或多星系统，估计占比0.1%
3.行星位于宜居带，并且是岩石行星，估计1%
4.行星质量合适，并且有足够寿命，并且有磁场，估计1%
5.行星有一颗大卫星，并且产生生命，并且进化成复杂生命，概率1%
那么银河系产生复杂生命的期望是：
5乘以10的11次方乘以0.01乘以0.001乘以0.01乘以0.01乘以0.01乘以0.01=5
也就是说，银河系产生复杂生命的期望是5，没有极低，但也一点算不上高。
也许有人说，那宇宙呢，宇宙可不止银河系一个星系，的确，宇宙中估计有一千亿个星系。但是也别忘了，我还有很多条件没加呢，星系的年龄，行星轨道不能太椭圆，行星没有被潮汐锁定，演化方向，灭绝事件的频率，别忘了木星和土星也为我们抵挡了相当的外来天体。整体算下来，宇宙中产生文明的期望值，不会超过 10的立方数量级。
又有人说，那你怎么敢说地球在这几千个文明中是最先进的？
大哥，一个宇宙，我有千分之几的概率是最先进的文明，难道没资格说一个概率非常大？
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很多人不赞同我的看法，纷纷留言反驳，大家的留言反驳我是欢迎的。我一一看了反驳观点，基本可以总结成如下几种结论：
1.观点缺乏想象力，或者“人只能想到他见过的东西”。很多人说我这是在按照人类的标准寻找外星人，按照我的标准，只能找到和我们一样的人类。我只能按照自己见过的人类来想象，而外星人的样子是我们没见过的，所以是想不到的。抱歉，缺乏想象力的恰恰是这样说的人。我不缺乏想象力，我只是不敢瞎想而已。在这些人看来，我说生命诞生的条件是水＋碳基，那就是说外星人和我们一样，这才是真正的想象力匮乏的表现。谁告诉你水＋碳基生物就是和地球人一模一样了？地球上都以脱氧核糖核酸为遗传物质，尚且能有那么丰富的物种。谁告诉你外星生物一定要以脱氧核糖核酸为遗传物质？任何几种不同的小分子物质组成的长链都能携带遗传信息，甚至朊病毒蛋白质本身就能进行自我复制。他们的遗传物质也会有翻译和转录吗？谁告诉你组成外星生物的一定是蛋白质？谁告诉你他们的氨基酸和地球生物一样？谁告诉你他们一定会用葡萄糖供能？果糖，半乳糖为什么不行？甚至酒精丙酮四羟基己醛的可能性能排除吗？连地球上都有最少两种颜色的血液，两种携氧蛋白，他们的血液是红的吗？携带氧气的蛋白是会和我们一样吗？他们一定是四肢吗？每个肢体是五个手指吗？如果他们的星球重力小，会不会出现会飞的“鸟人”？他们有五官吗？有没有人类之外的感应器官？有眼睛吗？眼睛的可视波长范围是多少？会不会可以看到紫外或者红外，甚至X光？这些人怕是根本想都没想过这些问题。
2.井底之蛙论，直接说我是井底之蛙，或者劝我多读点书。对于这种回复我没法接，别人说完观点以后，他不同意，但是一不说自己看法，二不说为什么，上来就是一句骂。我总觉得他的回复是在自嘲。劝我多读书的观点我接受，并且谢谢你。
3.理论不可靠论。大意是人类目前的科技水平太低，很多事情是不知道的，所以你觉得很多事是不可能的，你怎么保证你现在的理论不是错的呢？这些人对于科学的“已知”有一个误解，认为只有肯定的结果才是科学上“已知”的，而"不可能"，“做不到"的结果都是因为我们水平太低，得不到肯定的结果。实际上，科学的“已知”不仅包括我们明确知道肯定会发生的事情，也包括我们认为有一定概率的事情，也包括我们认为不可能的事情。比如在地球上扔个苹果肯定会掉下来就是我们明确肯定的，而玻尔兹曼大脑，pn结中的电子隧穿，激光器中的分子激发，我们都是知道有一定概率的事情。还有一些是我们明确知道不可能的，比如只要上过初中就知道尺规三等分一个角是不可能的，5次以上的有理方程不可能有解析解，永动机是不可能的，学过波动光学就知道光学系统分辨率是不可能超过衍射极限的。这些都是科学已知的。你不能觉得我们说永动机是不可能的，尺规三等分角是不可能的，突破衍射极限是不可能的，就说“你觉得不可能是因为你的科技水平太低，这些早晚都是可以实现的”。事实上这些确实是不可能的，科技再怎么发展都是不可能的。
4.无理取闹型。你怎么知道没有硅基生物？万一有呢，我觉得就是有 。或者我不管我不听，反正肯定有其他生命形式。什么形式我不知道，反正肯定有。［摊手］
5.推导受限论。意思就是我基于人类诞生条件反推，能得到的只是人类诞生的概率。这样的人我怀疑是我写的太长以至于他们没看完。
6.自大论，就是说我们曾经还建立过地心说呢，后来还是被打脸了，所以人类不能太自大。然而地心说是建立在人的主观臆想中，靠宗教势力发展的学说，而不是靠什么科学的观测。所以地心说是一个政治观点，根本算不得什么科学观点。我知道肯定有人说地心说有“本轮”一说，以至于比初期的日心说预测的天体轨迹还精确，所以算是科学观测的结果。然鹅，即便是引入“本轮”的地心说仍然不是科学观测的结果。因为即便引入本轮，地心说仍然不能解释长期天文观测出现的天体内旋轮线（即行星近日点进动）。而且，地心说被推翻不是因为它“自大”，而是因为它“不符合科学推测”或者说不符合奥卡姆剃刀原理。我们执一个观点，基于客观的观察和科学的推测，而不是什么自卑或者自大的情节。比如我们目前看到的证据都说明我们人类来自非洲，这很伤我们龙的传人的自尊，但是DNA的观测结果就是如此，我们接受这个观点，不是我们妄自菲薄。假如我们发现人类都出自黄河流域，我们也会接受这个事实，并不是因为我们自大。如果有一天，我们发现宇宙中密密麻麻遍布文明，那我会马上抛弃自己的观点，接受现实，科学就是如此发展。
7.脑洞大开型。比如，也许有特别尺度很特别的生命呢，比如尺度小到我们看不到，最起码飞米级别，或者大到我们无法观测，交流都用引力波。比如说也许有诞生在金属中的生命，或者气体生命。那对于这些观点呢，我承认想象力方面是我输了。
8.哲学类。比如，我们人类是高等文明圈养的牲畜，或者是高等文明培养出来的实验品。说句实话，这种怀疑论观点早个三百年在哲学圈子也许还能吃得开。至于现在，怀疑论只能在影视作品中露露脸，甚至在黑客帝国以后，这种怀疑论在影视作品中都成了老梗了。现在还持这种观点，已经无法猎奇了。
西方视点：
这篇文章的观点，可以说与我不谋而合。
无论如何，人类是整个宇宙中最高水平的文明，这样的可能性确实是存在的。
如果事实果真如此，那么，人类就是宇宙的主宰！
很多人会说，这样的观点，未免太狂妄自大了。
但是，当并没有任何相反的证据时，人类更加自信一点，不应该吗？！