太阳系中的有趣科学

周煦之 田晖

目录

  • 1 引言
    • 1.1 太阳系天体概览
    • 1.2 行星的运动
    • 1.3 日心说的提出
    • 1.4 太阳系各大行星运行规律
  • 2 行星轨道与万有引力
    • 2.1 谷神星的故事
    • 2.2 海王星的故事
    • 2.3 冥王星的故事
    • 2.4 三体问题
    • 2.5 混沌系统
    • 2.6 拉格朗日点
  • 3 万有引力的梯度:潮汐
    • 3.1 潮汐力与洛希极限
    • 3.2 潮汐锁定
    • 3.3 逆行的海卫一(Triton)
    • 3.4 火星的卫星们(Phobos & Deimos)
    • 3.5 木星系与潮汐
  • 4 逐梦火星
    • 4.1 火星的早起观测
    • 4.2 火星的温度和大气成分(一)
    • 4.3 火星的温度和大气成分(二)
    • 4.4 第一次成功飞越火星
    • 4.5 第一次成功环绕火星(一)
    • 4.6 第一次成功环绕火星(二)
    • 4.7 登陆火星
    • 4.8 火星上的“蓝莓”
    • 4.9 火星上的水
    • 4.10 寻找火星表面的液态水
  • 5 温室效应与冰室效应
    • 5.1 火星大气逃逸(一)
    • 5.2 火星大气逃逸(二)
    • 5.3 金星大气的演化
    • 5.4 土卫六勘测
    • 5.5 火星地球化(一)
    • 5.6 火星地球化(二)
    • 5.7 金星地球化
  • 6 外太阳系
    • 6.1 向外太阳系进发
    • 6.2 日球层
    • 6.3 木星系
    • 6.4 土星系(一)
    • 6.5 土星系(二)
    • 6.6 天王星系与海王星系
  • 7 行星磁层与辐射带
    • 7.1 木星的发现与认识
    • 7.2 土星与天王星
    • 7.3 电离辐射
    • 7.4 宇宙射线
    • 7.5 范艾伦辐射带
    • 7.6 木星辐射带
    • 7.7 天王星季节
    • 7.8 各天体的物质构成
    • 7.9 木星的成分
    • 7.10 潮汐加速与潮汐减速
    • 7.11 火星探测
    • 7.12 木星的结构
    • 7.13 木星的温度
    • 7.14 状态方程与相图
    • 7.15 木星的内部结构
  • 8 太阳系小天体
    • 8.1 核心吸积理论(一)
    • 8.2 核心吸积理论(二)
    • 8.3 木星的形成
    • 8.4 系外行星探测(一)
    • 8.5 系外行星探测(二)
    • 8.6 系外行星探测(三)
    • 8.7 小行星带天体与柯依伯带
    • 8.8 彗星
    • 8.9 小行星的形成
    • 8.10 小行星的分布
    • 8.11 陨铁
    • 8.12 石铁陨石
    • 8.13 彗星的起源
    • 8.14 妊神星的故事
    • 8.15 塞德娜的故事
  • 9 探索太阳
    • 9.1 研究太阳的意义
    • 9.2 太阳的结构
    • 9.3 太阳爆发
    • 9.4 太阳活动周
    • 9.5 太阳探测
  • 10 寻找地外生命
    • 10.1 外星生命
    • 10.2 宜居星球
    • 10.3 生命起源
    • 10.4 外星文明
    • 10.5 费米悖论
  • 11 阅读
    • 11.1 阅读
  • 12 问卷调查
    • 12.1 问卷调查
费米悖论
  • 1 视频
  • 2 章节测验



费米悖论讲述的是有关尺度和概率的论点和稀缺的证据之间的矛盾,宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。但是这个假设得不到充分的证据支持。

费米悖论的第一点,即尺度问题,是一个数量级估计:银河系大约有2500亿(2.5 x10^11)颗恒星,可观测宇宙内则有700垓(7 x 10^22)颗。即使智慧生命以很小的概率出现在围绕这些恒星的行星中,那么仅仅在银河系内就应该有相当大数量的文明存在。这也符合平庸原理的观点,即地球不是特殊的,仅仅是一个典型的行星,具有和其他星体相同的规律和现象。有人用德雷克公式来支持这个论点,尽管这个式子的基础正在受到质疑。

费米悖论的第二点是对尺度观点的答复:考虑到智慧生命克服资源稀缺的能力和对外扩张的倾向性,任何高等文明都很可能会寻找新的资源和开拓他们所在的恒星系统,然后是涉足邻近的星系。因为在宇宙诞生137亿年之后,我们没有在地球或可观测宇宙的其他地方,找到其他智慧生命存在的切实可靠的证据;可以认为智慧生命是很稀少的,或者说我们对智慧生命的一般行为的理解是有误的。


费米悖论无论是对于天文学界,还是对于科幻圈来说,都是一个开放式问题。每个人都可以提出自己的答案,在真正正式接触到外星人之前,没有人知道这个问题的正确答案。不过从数学概率及逻辑上分析,在浩瀚的宇宙里,应该有着众多的类似地球的适合于生命存在的星球。 

美国天文学家德雷克于1960年提出了一条用来推测“银河系内可能与我们接触的文明数量”的方程,这就是著名的“德雷克方程”——N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL(其中N代表银河系内可能与我们通讯的文明数量,Ng银河系内恒星数目,Fp恒星有行星的比例,Ne每个行星系中类地行星数目,Fl有生命进化可居住行星比例,Fi演化出高智生命的概率,Fc高智生命能够进行通讯的概率,FL科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例)。

美国天文学家、科普作家卡尔萨根估计,依据德雷克方程,存在地外智慧生命的星球数量应该为100万颗;美国科幻作家阿西莫夫则认为,这样的星球应有67万颗;而法兰克 德雷克本人较为保守的估计为10万颗。

英国天体生物学家沃森曾参照地球智慧生命的演化过程,建立过一个数学模型,分析结果显示,在其他行星上找到智慧生命的可能性非常低。他认为,任何一颗行星都不会为生命的演化提供无限长的时间;像地球这样的行星,其适合生命生存的时期受太阳亮度的影响,超过一定的时间后,适合生命生存的时期将随之结束。其结论是:如果假定生命演化的时间为40亿年,那么,在一颗类地行星上出现智慧生命的可能性不超过0.01%。

现代天文学确证:地球人的出现是宇宙演变的结果;由于自然法则在宇宙中具有普遍性,导致地球人诞生的因素也会出现在苍茫宇宙的某处。因此不少科学家坚信:宇宙中存在外星人。