1950年，美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯实验室里，几位大牛科学家在食堂吃午饭。他们聊起了外星人、超光速、生命起源的种种问题。突然，被誉为原子能之父的物理学家恩里科·费米问了大家一个问题：“如果银河系存在先进文明，他们在哪里？”
所有人都静默了。这些人都是大科学家，马上就跟上了费米的思路。这是一个思想实验。
我们假设银河系有一个可以进行星际探索的文明，他们能以十分之一的光速飞行。银河系的直径大约是10万到18万光年，也就是说横穿银河系最多需要180万年。假设这个文明开始向银河系殖民，他们先向银河系的四条旋臂各发射一艘飞船，然后以四艘飞船的目的地为中心，开始向全银河系探索。这样算起来，最多200万年的时间里，银河系所有的恒星系里应该都有这个文明的飞船。
200万年的时间，在整个宇宙的生命史中就是一瞬间。只要有一个银河系的文明比人类提前200万年到达星际旅行状态，他们早就该占领地球了。但是费米提出了惊天一问：“这些外星人在哪里呢？”
时间来到1963年，苏联普希诺射电天文台一项秘密工作正在进行。苏联人利用当时最先进的射电望远镜寻找外星文明。很快，31岁的天文学家卡尔达肖夫就发现了一个神秘信号。信号来自飞马座方向。
这个被称为CTA-102的射电波，强度会随时间变化而变化，并且在米波段有异常强的辐射。随着研究深入，卡尔达肖夫发现宇宙里还有很多这种信号源。这怎么可能呢？宇宙中怎么会有忽强忽弱、随着时间起伏的信号呢？
卡尔达肖夫认为，这些信号可能是高度发达的外星文明向其他文明传送的信息。CTA-102距离地球有82亿光年，这么远的距离都能把信号传过来，这是多么恐怖的力量啊！
卡尔达肖夫立刻着手对文明能够使用的能源量级进行计算。如果一个文明的科技能够利用它所在行星的所有能量，比如地球人能够利用地球的所有能量，这就称为I型文明。一个行星的全部能量大约为10^16W。
如果一个文明能够利用母星所围绕恒星的所有能量，比如地球人能够利用太阳的所有能量，就称为II型文明。恒星的能量大约为10^26W。
如果一个文明能够利用它所处星系的所有能量，比如地球人能够利用全银河系的能量，就称为III型文明。而一个星系的能量大约为10^36W。
这个分类非常有想象力，科学界立刻就采用了这个假说。这种量度文明层次的假说就称为卡尔达肖夫指数。
卡尔达肖夫观测的CTA-102到底是什么呢？它不是外星文明，而是星系中心的巨大黑洞。黑洞在吞噬周围的气体和尘埃物质，发出巨大的能量，产生的光比自身星系所有恒星发出的光芒都亮。天文学家给这种宇宙奇观起了个名字，称为类星体。
科学家估算，以现阶段人类的发展速度，不出100年，人类就能达到I型文明。接下来1000年内，人类就能达到II型文明。再用2000年的时间，就可以达到III型文明。3000年后，人类就能完全利用银河系的能量。这是多么恐怖的力量！在那个时候，宇宙飞船的速度就不止十分之一光速了，应该无限地接近光速。这样看来，占领整个银河系的时间就会比费米那个时代设想的大大缩短。从现在起，不出二十万年，人类就能占领全部银河系。
如果银河系中有一个文明比地球早二十万年到达III型文明，他们就应该遍布银河系了。费米的疑问仍在继续：“那些外星人到底在哪里呢？”
时间来到1996年8月，美国经济学家罗宾·汉森在个人博客上写下一篇极具想象力的科学文章，称为《大过滤器》。汉森提出，目前在可观测宇宙中找不到任何地外文明，有这样一种可能，就是智慧生命出现的几率很低。
汉森以地球为例，星际文明出现要经历9个重要的阶段。
第一步：有合适的恒星系统和宜居行星。大约46亿年前，一团分子云收缩，我们的太阳诞生。其后数千万年时间里，地球逐步聚积分化成核，形成一颗行星。
第二步：出现可自我复制的分子。约40-42亿年前，在地球上出现了RNA分子。RNA有遗传信息储存的功能，这是已知的最古老的生命痕迹。
第三步：大约在38-41亿年前，简单的原核单细胞生命出现了，那就是细菌和古菌。细菌和古菌最初是厌氧生物，因为当时地球上没有氧气。大约在30-35亿年前，一种能够进行光合作用的蓝细菌进化出来了。蓝细菌一点一点地释放出氧气，经过了绝对漫长的10亿年时光，蓝细菌终于改变了大气结构。这一阶段被称为“大氧化事件”。
“大氧化事件”是生命演化史的分水岭，这是一次能量革命。因为有氧呼吸的能量效率是无氧发酵的18倍，细胞可以支持更复杂的结构和代谢。这就为进入第四步创造了条件。
第四步：复杂的真核单细胞生命出现了。稳定的氧气供应就像是能量代谢的“大电池”，可以使细胞的体积增大1000倍以上。大约在18-21亿年前，古菌祖先吞噬了细菌祖先，从而诞生了最早的真核单细胞生物。这一支后来分化出包括动物、真菌在内的生物。部分真核生物吞噬了蓝细菌，蓝细菌可以进行光合作用，就演化成叶绿体。这一类真核生物最初以藻类的形式存在，后来一部分演化成了今天的植物。从原核细胞进化到真核细胞，又用了3至6亿年的时光。
第五步：有性生殖。大约在16-18亿年前，随着细胞代谢更旺盛，氧气的副作用越来越大。氧化增加了DNA损伤的风险，抗氧化成为大问题。这就促进了有性生殖的进化。有性生殖可以让不同的基因混合，受损基因就有机会被健康的基因替换。基因重组带来更高的遗传多样性，提高了生物在复杂环境变化中的适应能力。
第六步：多细胞生命出现。过去都是单细胞生物，细胞死了就等于生物整个个体灭亡了。大约12-16亿年前，多细胞生物进化出来了。即便部分细胞死亡，多细胞生物仍然能够存活。不同细胞可以执行不同任务，比如运动、摄食、繁殖、防御，整体生存能力大大提高。大约在6-8亿年前，大型复杂多细胞生物群落出现了，那就是埃迪卡拉生物群。
第七步：会使用工具的智慧生物出现。距今330万年前，南方古猿最先开始使用工具。他们是人属的直接或旁系祖先群。著名化石“露西”被认为是人属可能的祖先之一。最后，文明的承载者——人类出现了。
第八步：有星际殖民潜力的文明。大约在400年前，伽利略、牛顿时代，人类开始系统化理解天体力学、物理定律，现代科学革命产生了。1957年，苏联发射第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”，标志着人类进入太空时代。
下一步就是最后一步：星际殖民。在不远的未来，人类将踏入深空，在其他星球上居住。以上就是汉森分类星际文明经历的九个阶段。汉森将这九步曲称为“大过滤器”。
为什么叫大过滤器？因为任何一步没有完成，都有可能把星际文明给过滤掉。大家回想一下第三步，大氧化事件。一个一个微小的蓝细菌释放出的氧气，用了大概10亿年的时间，将偌大的地球变成一个氧化的地球。从人类视角看，10亿年的时间几乎等于整个地球历史的四分之一。这个过程漫长和艰难得令人震撼。
根据大过滤器理论，这可能就是外星人至今没有来到地球的原因。如果第八步之前就被过滤掉了，说明生命演化到现在这个阶段是一个奇迹。文明的出现是一个极低概率的事件。那么人类已经跨越了几乎所有关卡，我们可能是宇宙中极少能走到今天的文明。
但是还有一种细思极恐的情况，称为“后过滤器时代”。就是宇宙中有很多文明都走到了第八步，那为什么我们没有发现他们的信息呢？说明当文明发展到这个阶段的时候，必然伴随着巨大的危险，比如核战争、失控的人工智能、气候环境崩溃等等。当智慧物种的思想认知无法与科技相匹配时，文明就会毁灭。如果是这种情况，那么大概率人类文明在不远的未来也会毁灭。
大过滤器理论虽然是一个思想实验，但是蕴含着深刻的哲学道理。在宇宙尺度上，一个文明发展到第八步的窗口期可能极短。人类当前的历史阶段也许只有几百年甚至几十年。一旦我们走错了路，就可能永远消失。如果智能文明在宇宙中凤毛麟角，那人类文明就太珍贵了。我们千万不要自我毁灭，一定要活下去，是为了让整个宇宙不至于永远沉寂。
前面说的这些理论，有很多朋友都听过了。下面就要进入今天这期节目最烧脑的部分。最后的部分是我自己的思考，是全互联网上从来没有出现过的概念。还是节目标题的那个问题：“外星文明到底在哪儿呢？”
大家都知道，我们的宇宙有一个铁律，那就是热力学第二定律，也称为熵增定律。熵是描述系统混乱程度的物理量，一个孤立系统的熵总是会增加，而这个系统最终会因为没有任何可用的能量来做功，而进入死寂的状态。
生命是宇宙中的一个异数，生命的出现是一个熵减的过程。
看看我们的地球，大部分地区生机勃勃，完全是一幅有序的状态。当然这种有序来自太阳的能量。地球的局部有序是以更大的宇宙熵增为代价的。雪花结晶、大气中的闪电、海洋上的飓风，这些都是自发形成的有序状态。但是生命不一样。植物通过光合作用稳定生长，蜜蜂建起精美的六边形蜂巢，人体细胞通过新陈代谢与自我修复维持生存。这是主动的有序。
量子力学的创始人之一薛定谔曾经说过：“生命以负熵为食。”说明生命本身就是熵减的。生命还有另外一大特点，就是它能够制造有序。人类发明汽车作为代步工具，制造卫星上天，并且建筑了文明集大成的标志——城市。这些局部熵减现象并非自发形成的，是生命利用信息处理能力创造出来的。它们是生命负熵活动的延伸。可以说文明的目标，就是在局部创造熵减的过程。
假设有这样一个文明，他们已经完全实现了能量控制，能够利用和回收任何形式的能量，甚至可以从真空场中提取能量。他们就不再受限于行星资源或恒星寿命的限制。由于他们已经解决了所有生存和资源问题，他们不再有向外扩张、殖民新世界的动机。
那么有没有这样一种可能，外星文明的缺席不是因为宇宙中没有其他生命，而是因为那些生命已经进化到了一个我们完全无法想象的存在？他们不需要与外界进行物理互动和交流。我称这样的文明为“零熵文明”。
让我们继续假设，如果一个超级文明在他们可以完全利用行星资源的时候，就到达了零熵文明，那么他们就用不着进一步去开发恒星的能量。目前我们已知的开发恒星能量最有效的办法就是戴森球。制造一个巨大的能量接受装置，把恒星包裹起来。然而我们向地球的四面八方观测，没有在宇宙中发现任何一个戴森球装置。这可能说明卡尔达肖夫的三型文明说是一个伪概念。进入到I型文明之后的下一个文明形态，不是II型文明，而是零熵文明。
有的朋友可能会说：“不对啊，如果零熵文明存在，为什么我们也没有接收到零熵文明的信号呢？”这就要继续讨论熵的概念。除了热力之外，近些年还有一个越来越热门的概念，称为信息熵。
什么叫信息熵？从信息论的角度来看，熵是衡量信息无序度的量。高熵=混乱、随机、无意义信息；而低熵=有结构、可编码、可预测的信息。有学者提出，宇宙演化不是简单的物质演化，而是信息从无序向有序筛选的过程。
刚才在介绍热力熵的时候讲到了，星系结构、生命、科技、文明，这些都是局部意义上的熵减。同样的道理，星系结构、生命、科技、文明，它们都是“有意义信息”的产物，也是信息熵的熵减。
假设一个文明在热力学上趋近零熵文明，会产生什么样的后果呢？热力学熵最低，意味着系统结构不会随时间发生变化，所有状态都保持稳定。在这种情况下，没有新的不确定性产生，因为一切都已知，信息熵趋近于0。原来一个热力学意义上的零熵文明，它在信息熵上同样为零。
零熵文明的存在意味着他们已经知晓了全部宇宙的秘密，宇宙从何而来，最终命运是什么。零熵文明不会与外界进行任何交流，只是默默地做一个宇宙的观察者。因为不再有信息流动，所以人类无法接收到零熵文明的信号。
过去我们总是认为超级文明会是一种扩张的文明，也许这个观点本身就是错的。真正的超级文明可能选择在有限空间内极限优化能量与信息循环，而不是无限外扩。
外星文明到底在哪儿呢？零熵文明是费米悖论的一个可能解。零熵文明真的存在吗？这当然只是一个思想实验。既然是思想实验，那我们不妨更加放飞思绪。
当一个文明抵达零熵的境界，他们的存在已经超越了能量与信息，甚至超越了物理法则的本身。在那里时间不再流逝，空间不再延展。零熵文明不需要旅行，因为它们已同时处在一切地方。它们不需要交流，因为它们已与万物合而为一。
也许我们仰望的星空并非虚无，而是被无形的智慧所充盈。只是我们用错了感官去聆听，用错了语言去提问。外星文明在哪儿呢？真正的答案可能一直就在我们身边，脚下的大地、呼吸的空气，乃至意识的最深处，等待我们用另一种存在方式去抵达。
好了，今天的节目就说一说这里。别忘了关注老鸣的频道，我们下期节目再聊。