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40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

由腦極體 發表于 文化2022-05-12

科幻作家劉慈欣在《宇宙隨想》中說,總有一天,人類會把自己脆弱的軀體裝進金屬種子,飛過所有荒涼和繁榮的世界,去感知那些神不能感知的東西。這也許真的是他們存在的目的——作為宇宙之美的見證者。

見證宇宙之美的生命過程中,人類會遇到外星文明嗎?就目前的科學定論來說,地球還是那個美麗又孤獨的星球,在可探索的範圍內,至今沒有發現外星文明存在的痕跡。

我們到底還需要多久才會找到外星文明呢?在最近的《天體物理學雜誌》上,來自北師大的研究團隊給了我們一個具體的數字:40萬年。

假設地外存在外星文明,最快需要幾千年後就有機會與他們對話。樂觀的話,這過程大約需要2000年。而悲觀的話,與外星人建立聯絡需要再過40萬年。

40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

溯源人類文明,也不過區區幾千年的歷史,無論是2000年還是40萬年,對於時間尺度上渺小的人類來說,大機率是沒得機會與外星人偶遇了。畢竟核爆炸、極端氣候、致命病毒、行星碰撞等威脅的存在,可能人類還等不到幾千年就已經滅絕了。

雖然結論不那麼樂觀,但是在這個研究裡,比較有意思的是科研人員給了我們一個具體的相遇時間:2000年和40萬年,那麼這些具體的數字到底是依據什麼計算得來的呢?

思想實驗:德雷克方程

想要回答我們什麼時候會與外星文明相遇,最先需要假設的是外星文明存在的機率與數量。這個問題的答案基於人類提出的一個思想實驗。

尋找可交流的地外文明始於1960年。人類嘗試了各種探測器、無線電波、宇宙探索計劃等各種探索外星文明的方式,都沒有發現其他星球有生命跡象。許多天文、生命科學家認為地外行星在形成初期環境很不穩定,誕生外星生命過於困難。天體生物學家喬普拉和林尼韋弗也曾表示,在誕生初期,行星的生態環境十分惡劣,火山噴發,毒氣蔓延,大量隕石的頻繁撞擊,導致生命很難有機會萌發。

雖然生命的誕生條件苛刻,但這麼大的宇宙,總會有像地球一樣幸運的星球,科學家們相信著這個事實,也試著想辦法去估算可地外交流的外星文明數量。

天文學家弗蘭克·德雷克(Frank Drake)在1961年開始了無線電波段尋找外星文明的計劃。同時德雷克提出了一個公式來估計銀河系中交流文明的數量,被命名為德雷克方程:N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L,其中N是銀河系中可檢測到電磁輻射的文明數量;R*是適合智慧生命發展的恆星形成率;Fp是具有行星系統的恆星比例,Ne是銀河系中適合生命生存的行星數量,Fl是生命實際出現的適合生命的行星的比例; Fi是有生命的行星中出現智慧生命的比例; Fc是開發出一種將其存在的可檢測跡象釋放到太空的技術的文明比例;L是這種文明向太空釋放可探測訊號的時間長度(以年為單位)。

40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

這個公式是一個思想實驗,存在的變數多,德雷克方程的變數是按照從最簡單到最難的順序進行,並且變數本身也難以確定準確值,得出的結論數量不僅多,而且也不是那麼準確,因為其侷限性也被很多科學家批評。

雖然德雷克方程本身被詬病的地方比較多,但對於外星文明的研究來說,它也提供了一個支點。許多年輕的科學家們在分析外星研究時,多數會選擇基於該方程去做研究估計,並且在探索的過程中也逐漸補充豐富了許多變數因素,比如星系恆星形成的歷史、金屬丰度分佈以及恆星在宜居帶內有行星的可能等。

使用德雷克方程估算外星文明的研究,比較出名的是2020年,諾丁漢大學物理與天文學學院的兩位研究人員的研究。兩位科學家採用的是外星生命在系外行星上以與地球上相似發展的假設,對交流的外星文明的數量進行了估計了銀河系內的外星文明的數量,他們計算出銀河系中可能有36個活躍的外星文明。其中最近的距離是17000光年的一顆紅矮星系統。而即便是這個最近距離的外星文明,也因為太過遙遠,無法進行探測和通訊。

回到北師大這個最新的研究上,40萬年的資料,也是基於德雷克方程來計算的。

遇見外星人:2000年與40萬年

來自北京師範大學的《銀河系內可能的CETI數量和這些CETI之間的通訊機率》研究,在過去的研究基礎上更進一步。基於德雷克方程,兩位學者先探索了可能出現的行星數量,以及生命需要進化到可以對外交流的程度時間,透過將這些引數作為變數,計算得出了2000與40萬年的資料。

其中,研究的兩位作者強調了德雷克方程中Fc的數值設定,因為高智慧生命能夠進行通訊的機率數值無法測定,因此也就人為選擇了3個不同的係數 0。1%,0。01% 和 0。001%。這個係數估計的方法在論文中沒有進一步的解釋,事實上也無法解釋,這個數值本身就難以估計。研究人員將這些關鍵的變數設定完成後,模擬了不同初始狀態下,我們與智慧外星人交流的時間。

40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

研究估計,在樂觀的情況下,外星文明最早可能在恆星生命週期的25%出現,而每顆行星只有0。1%的機會將生命形式發展成外星文明。在這種情況下,將有超過42000個外星文明在其演化的不同階段分佈在整個銀河系中。理論上,只需要2000年的時間,就能實現與外星文明的雙向通訊。

40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

如果考慮比較極端的情況,恆星更老並且可能已經超過了它生命週期的75%,而外星文明出現的可能性只有0。001%。這會將銀河系中出現外星文明的機率降低到只有111個,與外星文明雙向通訊將在40萬年內發生。

雖然計算出來了一個具體40萬年的數字,但事實上這個答案也是個思想實驗的結果,因為研究是基於德雷克方程來模擬的時間,關鍵引數Fc(高智慧生命能夠進行通訊的機率)完全是人為設定的值,所以這個最終的計算結論還有待商榷。因此嚴格的、來說,關於多少年才能找到外星人並與之對話這個問題的答案,我們依舊面對的是一片混沌。

當然,假設這個結論是有機率發生,那麼無論是2000年還是40萬年,對於人類的生命尺度來說,都太漫長了。在極端氣候、核爆風險、致命病毒、行星碰撞等威脅中,人類能不能走那麼遠也是個未知數。文明的存續在宇宙空間與永恆時間的尺度中,太渺小了。

不過研究還是有它的價值所在,一些其他學者評價,

科學家們仍然可以基於邏輯假設產生有價值的模型,至少可以產生對此類文明發生率的合理估計。

在科研探索中,本身就存在很多不可知的情況,但因為不可知就不探索也不行。假設、模型的討論等都是科研發展重要的環節,前人做的工作,對於後人的研究來說,都會有存續的價值。

主動呼叫外星文明

人類在尋找外星文明的征途中,除了理論的研究外也做了許多其他的工作。上世紀六十年代,人類就開始了“奧茲瑪計劃”。這是人類第一次有組織有計劃地在宇宙空間中尋找外星文明。1992年,美國NASA推出一項搜尋地外文明(SETI)的專案,並建造了兩個巨大的射電望遠鏡。它們在夜空中搜尋宇宙深處可能來自外星文明的訊號和地外文明使用技術的痕跡。雖然中間專案因為沒有進展而被關閉過,但到2018年又被重啟,目前這兩個射電望遠鏡仍然孜孜不倦地工作著。

40萬年才能遇到外星人,是怎麼算出來的?

探索外星文明的身影也有中國。2001年,中國FAST(500米口徑球面射電望遠鏡)正式立項建設,經過15年的努力,FAST在2016年7月正式完工,成為世界上最靈敏的單口徑射電望遠鏡。目前FAST望遠鏡也被投入到觀測地外文明的應用中。然而,儘管科學家非常積極尋找宇宙中可能存在的地外文明,但目前也沒有什麼可靠的進展,好不容易蒐集到了疑似外星人訊號的電波資訊,最後也被證實為是人類的活動帶來的電磁干擾。

雖然結果不如意,但在深空探索方面,人類一直在快步前進著。我們會發現近幾年航天領域的發展是肉眼可見的飛速。嫦娥探月系列探測器的成功發射,天問號、毅力號等火星探測器的成功著陸並執行;羲和號探日衛星的飛躍,載人登月與火星移民等都被提上了日程。商業航天的落地也已經帶著幾位富豪在太空中大飽眼福。

在深空的探索中,我們在不斷突破,一點點開啟侷限的視野。古人云:通天者王。今人已經實現了古人通天的願望,探測器星際的漫遊,載人航天的旅行,未來星際的移民,這些技術一點點暈開向外星文明的探索上輻射。

在探索外星文明的過程中,有各種各樣的聲音。以霍金為代表的反對派,勸誡人類不要隨意對地外文明暴露資訊,萬一宇宙真的如黑暗森林法則一般,暴露的話就可能會被掠奪與蠶食。但主張激進建立聯絡的科學家們並不理會這些聲音,在1973年NASA的先驅者探測器帶著地球的位置資訊飛向了深空,目前已經抵達行星帶;美國阿雷西博天文臺也曾向距離地球25000光年的“M13球狀星團”發射了一串資訊尋找外星人。國際天文臺也計劃在2023年利用中國射電望遠鏡FAST進行傳送地球的資訊到銀河系中心區域,那裡有數百億顆恆星。

主動深空探索和發地球資訊等待外星人聯絡的方式我們都在同步進行,浩瀚的星雲吞噬了這些詢問的聲音,目前人類還並沒有獲得任何文明的答覆。等待答覆讓人類焦灼,畢竟誰也不知道與我們建立聯絡的文明是跟我們一樣愛好交流與和平還是要掠奪資源消滅我們。

無論是因為尋找生命起源還是獲取外星文明的各類資源等目的,滿足好奇心的同時也要做好最壞的打算。萬一宇宙的法則就是黑暗森林,我們的文明也就走到盡頭了。

對於已經暴露位置的現實來說,我們沒有回頭路可走,外星文明接觸箭在弦上。我們找他們慢,但若高等文明存在的話,憑藉這些暴露的地球座標資訊,高等外星文明找上門來的時間可就不好說了,說不定是個有生之年事件呢。人類吧,發展還是老老實實靠自己,夯實宇航技術,積蓄智慧與科技的力量,做好各種準備,萬一咱以為的捷徑是彎路甚至是毀滅,至少也能反抗一下。


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外星  文明  40  德雷克  生命 

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