扩张者：宇宙里的文明前沿会相遇吗

如果有些文明会一直扩张，我们为什么至今没看到？汉森等人 2021 年的一个模型给出了一个不寻常的答案：我们之所以出现得这么“早”，是因为扩张型文明很快会占满宇宙，留给后来者的时间不多了。游戏里的“扩张者”通道，就是把这个模型变成一幅图景：一道以光速 80% 推进的前沿，正迎着银河系而来。

这一页先讲这个模型的真实内容，再讲前沿看起来为什么会“比光还快”、预警时间怎么算、宇宙膨胀怎样把文明隔开，最后概述游戏设想。需要强调：这个模型是一种假说，没有任何扩张型文明被观测到。

为什么我们出现得“太早”

• 来得太早：宇宙才 138 亿岁，小质量的红矮星却能稳定地亮上万亿年。如果生命可以在任何时代出现，我们出现得早得出奇。汉森等人的解释是：扩张型文明会在不太久的将来占满宇宙。
• 困难步骤：地球生命史上有几步极不容易：生命起源、真核细胞、有性生殖、多细胞动物、智慧……每一步都可能要等很久的运气。模型里取大约六步。
• 安静的文明：同一个模型还推出，不扩张的“安静文明”非常稀少。要让银河系里哪怕还有一个，安静文明变成扩张文明的概率就得低于万分之一。

模型对宇宙的描绘

• 占了一半的宇宙：扩张型文明此刻也许已经占据了宇宙体积的 40% 到 50%，每一个最终会控制约 10 万到 3000 万个星系；我们会在约 2 亿到 20 亿年后遇到它们。
• 两只肥皂泡：模型假设扩张者碰到别的扩张者就停下。两只泡挤在一起，中间留下一道几乎不动的边界。
• 天上的弧：如果扩张型文明的边界在天上并不显眼，我们也许能在天空里找到许多很长的圆弧。
• 收割星光：控制一个星系的文明，可用的功率约是 10³⁷ 瓦，这就是卡尔达肖夫 III 型。把星光收集起来、再以废热放出，星系在可见光里会变暗，在红外里会变亮。

前沿有多快，预警有多短

扩张得越慢，就越容易在到来之前被看见。至今没有看见任何扩张型文明，说明它们的前沿推进得很快，是光速的相当一部分。

迎面以接近光速推进的东西，看起来会比光还快：它几乎追着自己发出的光一起到来。哈勃望远镜在 M87 星系的喷流里，就测到过看起来约 6 倍光速的运动。因此预警时间极短：前沿的光只比它本身早到“距离乘以（光速与速度之比减一）”年。速度是光速的 80% 时，你只能在它走完最后四分之一的路程时才看见它。

宇宙膨胀把文明隔开

宇宙在加速膨胀。离我们约 165 亿光年以外的地方，今天发出的信号永远到不了这里。扩张者散得越开，彼此就越像住在不同的宇宙里。至于你自己的前沿：以光速的 99% 飞行，船上过 1 年，外面过约 7 年，所以飞船越快，就能在前沿到来之前占下越多的星系。

游戏里的设想

下面是游戏设定。通道的发现条件是超越之树点亮“视界测绘”，或主文明完成“银河殖民”。设想里，视界测绘的数据中有一段很长的圆弧，不属于任何已知的结构；弧的那一边，星系在可见光里变暗，在红外里变亮，有人在把恒星的光收集起来。它们的前沿正以光速的 80% 推进，方向朝着银河系，距离约 18 亿光年。

机制用的是宇宙时钟：主文明每完成一个星际文明的主干事件，宇宙就老去一截，前沿也近一截；主文明成为“卡尔达肖夫 III 型”时，它抵达银河系。因为它推进得接近光速，主文明只能在它到达前很短的时间里看见它。通道的三个结局是保护区、交融、边界，都是虚构。

相关的小说

• 《希尔德的阶梯》（格雷格·伊根，2002 年）：真空衰变的理论是真实的物理（科尔曼 1977、科尔曼和德卢西亚 1980）；真实的真空泡会以接近光速扩张。小说讲的是一次物理实验意外造出了一种新真空，它以光速的一半向外扩张，吞掉途经的一切。

相关的真实研究

下面这些研究和宇宙膨胀、文明分级、费米问题有关，是相关的真实科学，并不是“扩张者存在”的依据。

• 用遥远的超新星当“标准烛光”，发现宇宙膨胀在加速，暗能量从此登场，该工作获 2011 年诺贝尔奖（Riess 等，《The Astronomical Journal》1998）。
• 另一支团队独立得出同样结论：宇宙中有一种推动加速膨胀的能量（Perlmutter 等，《The Astrophysical Journal》1999）。
• 足够先进的文明可能包裹自己的恒星，我们可以通过异常的红外辐射找到它们（Dyson，《Science》1960）。
• 按能使用的能量，把文明分为行星级、恒星级和星系级三种类型（Kardashev，《Soviet Astronomy》1964）。
• 如果外星文明普遍存在，它们早该遍布银河系，由此认为我们可能是第一个（Hart，《Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society》1975）。