“紅移文明”會利用“時間膨脹”探索宇宙并隱藏自己。

近日，兩位學(xué)者（獨(dú)立學(xué)者Chris Reiss和來自捷克科學(xué)院的Justin C. Feng）在一篇論文中稱，他們共同完成了一項研究，對宇宙中的高級文明可能會如何利用廣義相對論時間膨脹效應(yīng)，來克服星際旅行中的時空距離障礙進(jìn)行了探討。

他們認(rèn)為，銀河系中心附近可能會存在所謂的卡爾達(dá)肖夫II型文明。但我們可能永遠(yuǎn)也無法發(fā)現(xiàn)它們。

他們認(rèn)為，一個先進(jìn)的文明——無論是人類還是外星文明，無需依賴超光速旅行等“新物理”，僅利用現(xiàn)有廣義相對論框架下的時間膨脹效應(yīng)，就可以在有限的生命期內(nèi)，實(shí)現(xiàn)銀河系尺度的探索與殖民。

由于時間膨脹會導(dǎo)致電磁信號（如光）的頻率向紅色端移動（即發(fā)生“紅移”），因此這種通過遷徙到高時間膨脹參考系來實(shí)現(xiàn)星際旅行的文明，被稱為“紅移文明”。

鑒于銀河系龐大的恒星數(shù)量，宇宙龐大的星系數(shù)量，以及大多數(shù)恒星有或曾經(jīng)有過至少一顆行星這一合理推測，生命在宇宙中的涌現(xiàn)似乎是順理成章的事情。再考慮到宇宙的年齡以及太陽系的年齡只及宇宙三分之一這一事實(shí)，我們有理由假設(shè)生命在宇宙中已多次出現(xiàn)。

如果是這樣，那么銀河系中可能早就已經(jīng)演化出了高級文明，且它們完全有時間進(jìn)行星際殖民。理論上掌握相應(yīng)技術(shù)的文明僅需65萬至200萬年就可占領(lǐng)整個銀河系，且已多次到達(dá)地球。但我們對此卻一無所知。盡管有人據(jù)此斷言這樣的文明不存在，但沒有證據(jù)并不等于不存在。

在與外星文明和費(fèi)米悖論有關(guān)的討論中，最大的爭議之一是超光速旅行。因為除非我們現(xiàn)在掌握的所有物理學(xué)認(rèn)知都是錯誤的或不完整的，否則超光速旅行就無法實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)愛因斯坦的相對論，物體的運(yùn)動速度越快，其質(zhì)量就越大。而隨著物體的運(yùn)動速度接近光速，它的質(zhì)量會趨向于無限大，所需的能量也會趨向于無限大。因此即使我們只需達(dá)到光速的一小部分，所需的能量也極為巨大。這不但會使飛船所需的推進(jìn)劑多得荒謬，飛船的體積也會大得不可想象。與此同時，這樣的飛船在加速的過程中，乘員的身體也會承受極大的壓力。

但是同樣根據(jù)愛因斯坦的相對論，時間的流逝速度其實(shí)是相對的。如果兩個觀察者以不同的速度運(yùn)動，或處在強(qiáng)度不同引力場中，時間在他們身上的流逝速度是不一樣的。如果我們能夠以盡可能快的速度運(yùn)動，或?qū)⒆约褐蒙碛趶?qiáng)引力場內(nèi)，都可以讓時間在我們身上的流逝速度相對于外部世界變慢。

這就是所謂的“時間膨脹”效應(yīng)。兩位學(xué)者認(rèn)為，一個足夠發(fā)達(dá)的高級文明，可能會將它們自己遷徙到一個時間發(fā)生了膨脹的環(huán)境中，并享受由此帶來的種種好處——比如星際旅行。

要進(jìn)入時間膨脹的環(huán)境，可能會有三種選擇。其一是遷徙到環(huán)繞超大質(zhì)量黑洞——比如銀河系中心超大質(zhì)量黑洞“人馬座A*”運(yùn)行的軌道上。在這里，黑洞的強(qiáng)大引力場會讓時間的流逝速度變慢。在這里，可以承受的膨脹極限是100倍。由于時間流逝速度只有外部世界的1/100，空間距離也縮短到了原來的1/100。這導(dǎo)致該文明能夠用幾年時間，就飛完100光年的距離，探索銀心附近的數(shù)百萬顆恒星不在話下。如果選擇遷徙到黑洞旁，需要克服的障礙是黑洞吸積盤等離子體產(chǎn)生的阻力，所需的資源低于但接近一個卡爾達(dá)肖夫I型文明（能夠開采并獲得整個行星資源的文明）所能獲得的上限。因此一個II型文明能夠更加容易辦到這一點(diǎn)。

第二種選擇是，建造一個由數(shù)千艘飛船組成的艦隊，并讓這些飛船在銀河系內(nèi)的各個節(jié)點(diǎn)之間，以恒定且可承受的加速度進(jìn)行加減速飛行，將自己籠罩在狹義相對論的時間膨脹效應(yīng)內(nèi)。這種方法可以讓時間變慢10000倍。在此參考系內(nèi)的文明能夠在大約100年內(nèi)探索完直徑約10萬光年的整個銀河系。但只有當(dāng)文明演化至II型（能夠開采并獲得整個恒星及其周邊行星系統(tǒng)所有資源的文明）才能完成這樣的升級。

第三種選擇是，在銀河系周圍建設(shè)一個由數(shù)十萬個黑洞構(gòu)成的“環(huán)”。一個接近III級的文明（能夠開采并獲取整個銀河系資源的文明）才能辦到這一點(diǎn)。這樣一個“環(huán)”建成后，飛船能夠依靠黑洞的引力，在環(huán)上以近光速作閉合軌道運(yùn)行，無需持續(xù)加速。相對而言，這個近乎永恒且低維護(hù)的結(jié)構(gòu)，可以為文明提供幾乎無限的能源。但建造這樣的“環(huán)”需要較長的時間，若以銀河系時間計算需要大約數(shù)百萬年。

然而研究人員認(rèn)為，以近光速飛行的紅移文明極其脆弱。在星際飛行時，飛船的航線很難機(jī)動改變。如果有敵對文明，它們只需在其必然經(jīng)過的路線上設(shè)置一個質(zhì)量不大的障礙，就能造成毀滅性后果。

由于時間膨脹，一個靠近地球的紅移文明可能會在其自身參考系的一年內(nèi)，目睹人類文明從原始社會發(fā)展到太空時代。如果存在突然出現(xiàn)的潛在威脅，它們無法提前獲知并得到預(yù)警。

基于以上兩點(diǎn)，“紅移文明”有很強(qiáng)的意愿隱藏自己，甚至有可能主動清除可能存在的威脅。這與《三體》中描繪的“黑暗森林”有異曲同工之妙，也許可以解釋為什么我們發(fā)現(xiàn)不了它們。

研究人員稱，在已有的物理學(xué)知識和生物學(xué)局限下，利用“時間膨脹”實(shí)現(xiàn)銀河系尺度上的星際旅行是可行的，且“時間膨脹”同時也可能是高級文明行為邏輯的基礎(chǔ)。它從物理學(xué)角度出發(fā)，為“費(fèi)米悖論”提供了一種可能的解釋。

參考

Redshifted civilizations, galactic empires, and the Fermi paradox

https://arxiv.org/pdf/2510.00377

Galactic Empires May Live at the Center of our Galaxy, Hence Why We Don't Hear from Them

https://www.universetoday.com/articles/galactic-empires-may-live-at-the-center-of-our-galaxy-hence-why-we-dont-hear-from-them