我他在英格兰一个非常偏远的小村庄长大。这是一幅被低洼的沿海地带的巨大天空覆盖的景观。连绵起伏的田地，长长的树篱，还有许多农场。有些经营这些农场的人祖祖辈辈，他们可以指出他们祖先四个多世纪以来耕种土地的地点。当我还是孩子的时候，听到农民们反思这片土地所发生的深刻变化，以及他们毫不掩饰的惊叹于他们的祖先在没有现代社会的装备的情况下也能应付生活，我们许多人都受益于现代社会的装备。似乎对于过去的那几代人来说，存在的规则是根本不同的。
今天，当我们放眼整个宇宙时，我们面临着一个类似的难题，这个难题促使我们推测外星血统的本质。我们自己的星球并不总是像今天这样，各种各样令人眼花缭乱的身体结构和生物化学策略已经出现并消失了。我们根本不知道，在系外行星和遥远星系上进行的达尔文进化论实验，是否注定会收敛到我们熟悉的策略。要么是现在，要么是在宇宙不断膨胀的未来。
可悲的是，我们童话般的“银河帝国”概念可能过于保守了。
一个深刻而难以忽视的事实是，尽管有许多富有想象力的建议，但我们完全有可能错过了更大图景的关键部分。就像农民惊叹于不断变化的土地规则一样，我们可能需要更充分地接受这样一个事实:宇宙中生命的前景和规则并不总是一样的，而且几乎肯定在未来也不会一样。
首先,如果你是一个促进物种大约120亿年前(一个时代,我们有理由认为,我们所知的生命可能已经是不可能的)的最终范围的知识,和物理勘探,比今天是截然不同的,或者比它将数千亿年从现在。
在最近的工作中，哲学家托比奥德》的作者《悬崖:生存风险和人类的未来》，看着明确的界限面对生命形式的性质在不断扩大，加速宇宙。1对于像我们这样的物种来说，可知的界限是存在的:当前可观测的宇宙(现在光从那里到达我们)和最终可观测的宇宙(光从那里最终到达我们)。因果关系或探索也有更严格、更小的界限。的affectable原则上，宇宙是我们可以通过发送光脉冲或接近光速的探测器与之相互作用的体积。和最终观察到宇宙是宇宙体积的扩大，接近光速的探测器可以从中为我们收集信息。
这些宇宙边界的一个重要特征，奥德指出，是来自任何物种的起源点的角度来看，将是永远无法观察或相互影响宇宙的地区。这些是因果的非重叠的部分;一个深刻的一种现实的“碎片化”的非常大的规模，以越来越快的宇宙膨胀和光的速度有限造成。
对于一个高度先进的物种来说，星际和星系间的旅行是很容易的，这种对他们领土的终极隔离实际上可能会鼓励他们占领所有领土。在某一时刻，将不再有竞争，没有可能侵入你们的宇宙碎片的中心地带，所以为什么不填满每一个角落呢?换句话说，我们关于“银河帝国”的童话概念可能太过保守，远远不够。真正的帝国将跨越他们自己曾经和未来的宇宙碎片。可以想象，这些星系可以包含数十亿个星系，但只有在一定的条件下，我会解释的。
真正奇怪的是，这些基本界限和分裂的范围对每个人来说也不一样。在大爆炸后的最初70到80亿年间，宇宙的膨胀一直在放缓，直到我们称之为暗能量的现象开始加速它。在最初的几十亿年里，一个物种可能没有意识到宇宙动力学即将发生的变化，因此可能会有不同的看法，推断他们生活在一个更容易接近的宇宙中，包含更多的星系。关键的是，即使在宇宙膨胀的演变过程中，他们也会发现自己确实有一个特殊的开端。
我们可以通过看两个极端看到这一点：行150十亿年左右从今天起，空间机构的加速扩张，我们（或我们的地方种）将不再能够以远远超过我们自己的本地观察或访问星系的集团，即使贴近光速旅行。这相当于几十个星系，大多是身材矮小的小矮人。但生活现有短短数十亿年后的大爆炸，在早平静期，必须及其周围地区更大的访问，与数十亿可达星系如果他们下决心及时就够了。这不是不像发现自己出去近无尽的草原，而不是被坐落在一个密密麻麻的土地的郡和乡村的差别。
如果这些参数中的任何一个漂移一点点，就会在整个物理现实中产生后果。
如果这样一个物种的谱系今天仍然存在，他们不仅可以积累广阔的宇宙领土(和难以想象的技术进步)，他们会总是面临不同的机遇未来不是之后未来任何物种。早期的先锋物种的扩散能力也可能导致一个戏剧性的类型奠基者效应，降低遗传多样性因祖有限人群的进一步放大古老物种和宇宙新人之间的差异。
你可以想象一种耐寒而肥沃的植物，它的种子通过空气传播。其中一颗种子穿越海洋来到一个新的、没有植被的大陆，在那里发芽，成为植物生命的创始物种。即使经过了数百万年的进化，这块大陆的植物群的遗传多样性也很低，因为它只有一个共同的祖先。在星际探测器中漂浮不同的种子穿越宇宙，最终星际迷航风格，生活在一个巨大的区域看起来，行动起来，是几乎是一样的，而在其他地方可能会有很大的不同。
这并不是说可以适用于外星生命虽然只是极端的变化。在我们的粒子物理学的标准模型的框架内，有大自然的基本参数理论上的可能性要因人而异，根据时间和环境。For instance, electron energy levels in atoms depend on the relative values of Planck’s constant, the electrical charge of an electron, the speed of light, and the permittivity of free space (the ease with which electric fields penetrate a vacuum): together forming a dimensionless quantity called the fine-structure constant. If any of these parameters changed, or drifted a teeny bit, there would be consequences throughout physical reality.
所有的化学，甚至有机化学的可能性，都依赖于这些数字。将精细结构常数降低几个百分点，我们认为恒星在宇宙中根本不会产生任何碳。增加精细结构常数，分子中原子间基本的共价键就会变弱，2和生物化学临界氢键（例如在DNA的那些碱基对之间）也减弱。类似地，增加电子 - 质子质量比和所涉及的断裂，使分子离解能量的能量键-上升。
未来还有惊喜的空间。
天文学家和物理学家利用数十亿光年之外的原子和分子发射或吸收的光子频率，并在地球上使用精确的计时设备和灵敏的实验，寻找这些基本常数微小变化的证据。到目前为止，我们几乎没有看到改变的迹象。在过去120亿年左右的时间里，精细结构常数的时间差异似乎小于100万分之一或10万分之一——这取决于你参考的是谁的实验结果。有趣的是，最近的一些分析确实暗示了宇宙位置之间的适度变化。3.
但在我们能探测到的时间久远以及我们能在什么环境中测量这些常数方面也有严格的限制。未来还有惊喜的空间。在100亿年的时间里，即使是100万分之一的漂移，也会在未来的几万亿年里带来更重大的变化——进一步改变生命的前景，以及从行星到寿命最长的恒星等生命孕育器的残存部分。
由于已知生物化学和进化变化的异常复杂性和依赖性，即使是最微小的基本常数变化的影响也有可能被极大地放大。可以想象，始于100亿年前的生命实相“调谐”过程中的微小差异，将引导分子进化和策略向与今天截然不同的方向发展。
假设，分子键强度的微小变化足以改变反应速率和蛋白质的结构特性，但不是使它们不可能发生，就可以在微观水平上推动自然选择，进入当今化学景观无法达到的区域。大自然可以“发现”新的大分子结构和捷径——不同的酶和交替的功能，以及完全不同类型的复杂细胞结构，即使在基本参数继续变化的情况下仍然存在。
即使没有这些外来的可能性，我们确实知道，因为这些相同的早期宇宙的环保特性发生了改变。在当生物化学可能先出发了，大约1亿年后，宇宙大爆炸，最重的元素是远远作为稀缺星的第一代建立了新的原子核的时期。
没有了这些原子，地球大小的行星可能会变成“碳世界”，4在某些方面具有丰富的化学成分，但严重缺乏一些今天生命完全依赖的重元素。生活本可以继续，但有不同的限制和要求。假设，这些早期的生命系统可能是至高无上的、贪婪的食腐动物，筛选和寻找生物化学上宝贵的原子，如锌或铁，以获得它们在生命分子结构中所赋予的进化优势。再一次，这种生命的后代可能在某些方面与最近出现的物种有所不同，这些方面既深刻又有点可怕——更有效率，也更顽强。
事实是“alien”(拉丁词)alius，意思是“其他”)可能不是一个足够强的术语，无法捕捉过程驱动的、进化的现象的全部分歧，这些现象可能分散在宇宙各处，让我们感到困惑，甚至比我们自己的祖先(无论他们是农民还是其他人)更困惑。起源于一个有着完全不同的世界观和不同规则的宇宙的生命，可能是难以形容的新奇、超外星和超令人惊讶的。
Caleb Scharf是纽约哥伦比亚大学的天体物理学家和天体生物学主任。他的新书是《信息的崛起:书籍、比特、基因、机器和生命无穷无尽的算法》，2021年6月。在推特上关注他@caleb_scharf。
参考
1.命令，t，宇宙的边缘。arXiv（2021）。由DOI检索：2104.01191
2.王志强，王志强，王志强，等。电子-质子质量比与精细结构常数的关系。物理评论一个81.，042523（2010）。
3.Wilczynska M.R。,et al。对130亿年前精细结构常数的四次直接测量。科学推进6，eaay9672（2020）。
4. Mashian，N和勒布，A. CEMP星：可能主机在早期宇宙中碳行星。arXiv（2016）.检索自DOI: 10,1093/mnras/stw1037
铅图像:Valery Brozhinsky / Shutterstock
