银河系可能有数十个能够联系我们的外星文明

一对研究人员预测,确切地说,有 36 个文明。
A radio tower set against a night sky.
我们向银河系发送无线电信号已经有一个世纪了。其他文明也在这样做吗?Pixabay

随着天文学家不断发现绕远星运转的新系外行星,行星科学家更好地了解我们自己太阳系中温暖潮湿的角落,宇宙越来越适合生命生存。在发现遥远的外星技术或发现更本地的微生物之前,外星生命的存在仍是一个悬而未决的问题。但这并不能阻止一些人试图缩小范围。

在缺乏确凿证据的情况下,两名研究人员根据现有的(有限)信息,对人类可能有多么孤独做出了新的初步估计。他们的计算发表在周一的《天体物理学杂志》上,结合了当前的天文观测和一项重大假设——地球上的生命绝非特殊——得出结论,银河系中可能存在数十个能够进行无线电通信的文明,其中 36 个是最有可能的数量。他们认为这个数字是一个保守的预测,但承认他们正在玩一场高度不确定和理论性的游戏,这场游戏是由天文学家弗兰克·德雷克在 1961 年提出的一个臭名昭著的公式引导的。

“德雷克方程是我们试图解决这个古老问题最好也是唯一的工具,尽管它基于仍然非常推测性的东西,”英国诺丁汉大学的工程师、该研究的合著者汤姆·韦斯特比说。

韦斯特比和他的同事、天体物理学家克里斯托弗·康塞利斯并非唯一对德雷克方程着迷的人,该方程每年都会激发多篇出版物一篇。这些计算在天体生物学中带有某种赌博的意味。例如,考虑到恒星和宜居行星的丰度,以及对生命在这些行星上发生的可能性做出一些明智的猜测,一个人可以下注有多少个复杂生命可能出现?

挑战自然在于,计算依赖于一系列假设,其中一些假设比其他假设需要更多的猜测。

韦斯特比和康塞利斯将他们分析的大部分精力集中在已经相对准确测量过的东西——恒星和行星。他们考虑了其他星系产生恒星的速度、其中有多少恒星拥有建造行星所需的丰富物质,以及 NASA 的开普勒望远镜在我们自己的星系中发现了多少行星。

对于德雷克方程中无法确定的部分,例如宜居行星孕育生命的几率,以及生命发展到能够发展无线电的复杂程度的可能性,他们转向了哲学。依据一种称为“平庸原理”的观念,他们假设人类并没有什么特别之处。他们推测,如果存在足够类地行星,经过大约五十亿年后,能够进行技术活动的生命将不可避免地进化出来,就像地球上发生的那样。出于同样的原因,两人还假设一个文明在开启无线电后至少能存活 100 年,就像人类(到目前为止)一样。

韦斯特比承认,这些都是巨大的假设,但他认为对于进行这样的计算来说,这些假设是必要且合理的。“这就是天体生物学面临的巨大问题,试图从地球上的一个数据点进行外推,”他说。“但如果我们是样本的一部分,我们应该期望自己在大多数方面都是典型的。”

然而,其他研究人员批评了这一前提。哥伦比亚大学的天文学家大卫·基平(David Kipping)最近基于不同的统计框架发布了一项关于外星生命几率的分析,他指出,我们无从得知人类是例外还是普遍规律。

“如果你问一个彩票中奖者,他们需要买多少张彩票才能中奖,他们可能会说几十张左右,但这并不意味着我们应该期望每个人都只需要几次尝试就能中彩票,”他在一封发给《PopSci》的电子邮件中解释道。“幸存者偏差扭曲了他们对现实的看法。这是他们论证中的根本缺陷。”

而且,有理由认为地球可能是一个特殊的地方。例如,在以红矮星为主的星系中,我们的黄太阳并不算平庸。

但是,如果我们没有命中任何特殊的宇宙头奖,我们应该期望在我们的平庸中找到同伴。在混合了他们的观测、估计和猜测之后,韦斯特比和康塞利斯计算出,目前可能同时存在并进行广播的文明在四到大约 200 个之间(最有可能的是大约 36 个)。在计算这些数字时,韦斯特比对这个“恰到好处”的结果感到鼓舞——既不像太大以至于天文学家会被外星无线电台淹没,又不像太小以至于宇宙中不存在智能生命。至少,我们知道我们自己就在这里。

“当我在进行最终模拟时,将所有数字放在一起,[最终] 数字 [36 个文明] 相对接近于一,这是我最满意的时刻之一,”他说道,与十亿或 0.00000001 这样不太可能的结果相比。他补充说,他认为这个数字是“基于我们最严苛的假设的最低限度”,例如“假设我们正处于灭绝的边缘。”

两人还对放宽假设的情况进行了计算,例如技术文明的出现速度比我们在这里的五亿年还要快,以及这些物种可以长时间生存,无线电持续工作超过一个世纪的可能性。在那些情况下,他们发现目前可能有数千个文明在进行广播,而不是几十个。

这些结果为搜寻外星信号提供了长远的希望,尽管并非不可能。然而,希望建立联系的爱好者可能不应屏息以待。即使根据研究人员更乐观的假设(这会产生近 3,000 个正在广播的文明),我们最近的邻居也可能相距近 2,000 光年,这意味着一次文明间的短信往返将耗时四千年。

但银河系过去可能并非如此稀疏和孤独。韦斯特比指出,银河系大约在 100 亿年前达到了恒星生产的顶峰。也许在那之后的五亿年,当微生物刚刚在地球上开始出现时,将是进行基于无线电的社交的黄金时期。

“我们可能来晚了,”韦斯特比说。

 

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Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


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