科幻作品里经常出现外星文明驾驶飞行器跨越亿万光年抵达地球的情节。这类桥段简化了星际航行需要面对的物理约束，和现实宇宙的状态存在明显差别。

距离太阳系最近的恒星系统是比邻星，和地球相隔 4.2 光年。如果有生命栖息在比邻星周边的行星上，使用光速飞船不间断飞行，抵达地球也需要四年多。

银河系直径 10 万光年，内部恒星数量区间在 1000 亿至 4000 亿颗，不少恒星周边存在行星。恒星之间的平均间隔达到数光年到数十光年。可以把银河系类比成一片广袤沙漠，沙粒代表恒星，沙粒之间相隔数公里，沙粒之间发生接触的概率极低。

可观测宇宙的直径为 930 亿光年，内部包含上万亿个类似银河系的星系。星系之间的大片区域属于真空环境，没有行星和恒星分布。跨越这些区域，首先会遇到相对论划定的速度边界。

相对论相关研究记录，有质量的物体无法达到或者超过光速。想要把飞行器加速到接近光速，需要投入规模巨大的能量，能量需求级别没有任何文明可以稳定供给。即便外星文明造出高性能飞船，最高速度只能达到光速的五成或者八成。原本 4.2 光年的路程，航行时长会拉长至八年甚至十年。这仅仅是距离太阳系最近恒星系统的航行耗时。

如果目标星球距离地球几百、几千甚至上万光年，航行时长会拉长到几十万年乃至上百万年。生命本身存在寿命上限，成为第二重约束。人类平均寿命数十年，依靠人体冷冻或者生物改造，生命延续时长最多可以延伸到几百到上千年，放到星际航行的时间尺度里，只属于很短的区间。

假设某外星种族个体平均寿命 1000 年，目标行星距离地球 100 光年。飞船以光速前进，单程就需要一百年。一趟航行无法依靠一代人完成，需要十代生物接力完成旅途。漫长航行途中，飞船要持续储备物资，维持生命循环系统，还要应对设备老化、种群繁衍带来的各类问题。任意一处故障，都能让整趟航行中断。

长途星际航行还会产生巨大的资源消耗。跨光年远航的飞行器，需要动力装置、氧气循环、食物供给、恒温维持等多套系统。单次百年航行消耗的资源总量，可以支撑一个文明延续数千年。任何文明在规划资源分配时，都会评估投入产出，这类高成本远航项目很难被立项。

虫洞是理论里可以实现远距离空间跳转的方案。现有研究中，虫洞仅存在于数学推导与猜想，没有实际观测证据。稳定制造虫洞，持续维持通道结构，保障穿越过程安全，需要操控黑洞、利用暗物质，这类能力被归类为四级文明才可能掌握的技术。当前的理论推测，能达到该层级的文明数量极少。

宇宙里的生命形态也存在分层。大量潜在外星生命，所处文明水平和人类相近。这类文明只能在母星或者临近行星开展探测活动，没有办法离开自身恒星系统。各个文明被锁在各自恒星系统内部，彼此之间只能远距离观测，无法实现实地接触。

这组物理约束，对应费米悖论的其中一种解释。宇宙空间内可能存在大量孕育生命的行星，但巨大的空间距离、光速限制、生命时长、能源消耗叠加在一起，在各个恒星系统之间建起天然屏障。各个文明独立演化，分布在宇宙不同位置，空间鸿沟阻断了文明之间的接触机会。