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宇宙中一定有过外星人 【转载弗兰克文章】  

2016-06-21 23:39:41|  分类: 15、经典转载 |  标签: |举报 |字号 订阅

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没错,宇宙中一定有过外星人

亚当·弗兰克2016615


上个月,开普勒(Kepler)太空船团队中的天文学家们宣布他们已发现了1284颗新行星,它们都在太阳系外,沿着自己的轨道运行。经开普勒或其他途径所确认的系外行星如今已经超过3000颗。

这代表人们对行星的认识有了革命性的飞跃。大约10年前,哪怕只发现一颗新的系外行星都是重大新闻。如今却已经不是如此了。天文观测技术的进步令我们可以成批发现行星。举例来说,我们现在已经知道,夜空中的每一颗星星都很有可能拥有至少一颗行星。

但是行星只是这一切的开始。所有人都想知道,在那些世界上是否有外星人居住。我们新获得的关于行星的知识是否有助于我们回答这个问题?

事实上,确实是有一点帮助的。我和天文学家伍德拉夫·苏利文(Woodruff Sullivan)《天体生物学》(Astrobiology)杂志5月号上发表了一篇论文,指出虽然我们不知道银河系中是否存在先进的外星文明,但如今我们已经掌握信息,可以认为在宇宙历史的某个时点上,外星文明是肯定存在的。

科学家使用德雷克等式”(Drake equation)这个术语来描述我们有可能与之取得联系的外星社会存在的几率。1961年,美国国家科学院请天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)主持了一场科学座谈,主题是星际沟通的可能性。与外星生命取得联系的几率要看银河系中到底有多少先进的外星文明存在,因此德雷克列举了先进外星文明的存在所需要的七个因素,并把它们整合为一个等式。

第一个因素是,每年会诞生多少颗新的恒星,第二个因素是,有多少颗恒星拥有行星。其三是,有每颗恒星所拥有的行星当中,到底有多少颗行星是运行在适宜生命存在的轨道上(假定生命的存在需要液态水)。第四个因素是,在这样的行星当中,究竟多少颗上已经有了真正的生命起源迹象。接下来的因素是,存在生命的行星当中,究竟有多少颗行星上存在智能生物,以及发达的文明(也就是说,要有无线电信号)。最后一个因素是,一个技术文明的平均寿命是多少

德雷克等式并不像爱因斯坦的 E=mc2。它并不是一个普遍的准则,只是一种进行系统化讨论的机制,可以帮助我们理解,在回答关于外星文明的问题的时候,我们究竟需要掌握什么知识。在1961年,只有第一个因素——每年会诞生多少颗新的恒星——是为人们所知的。其余几个因素人们直到前不久还不清楚。

所以,不管人们了解多少知识,关于外星文明的讨论到最后总会变成乐观或悲观的各自表述。比如说,到底有多少行星上可以形成生命呢?乐观主义者们会建立精致的分子生物模型,证明这个比例很大。悲观主义者则会引述自己的科学数据,证明这个比例近乎零。但是,鉴于目前有生命的行星的例子只有一个(就是我们这个星球),很难说究竟谁是对的。

再以文明的平均寿命为例。人类拥有无线电技术只有大约100年的历史。我们的文明还能存续多久?1000年?10万年?1000万年?如果一个文明的平均寿命很短,银河系很可能在大部分时间里是无人居住的。然而还是这个问题。我们手上只有一个例子,最后讨论又回到乐观主义者与悲观主义者之争。

但是我们关于行星的新知识已经可以从这场讨论中去除一些不确定因素。如今,德雷克等式中已经有三个因素是已知的了。我们知道每年会诞生多少颗恒星。我们知道几乎100%的恒星都拥有行星。我们也知道,其中有20%25%的行星都适宜产生生命。因此,关于外星文明,我们第一次可以说出一些确凿的东西——如果我们问对了问题的话。

在我们最近的那篇论文中,我和苏利文博士在提出问题的时候,转变了德雷克等式的重点。我们的问题并不是现在到底有多少外星文明存在,而是迄今为止,地球是宇宙中唯一出现过的技术文明,这个可能性有多大。在这个问题中,我们可以把文明的平均寿命这个因素回避掉。这样一来就只有三个不确定因素了,我们可以把它们整合为一个生物技术的可能性问题:生命的诞生、智慧生命的诞生与掌握技术能力,这些究竟有多大的可能性。

你可能会觉得这种可能性非常低,因此另一个技术文明存在的几率非常小。但是,我们的计算表明,就算这种可能性相当低,我们也很有可能不是宇宙中的第一个技术文明。具体来说,除非在一颗宜居行星上发展起一个文明的可能性小于1022次方分之一,否则地球不可能是第一个技术文明。

介绍一下这个数字的背景资料:在之前关于德雷克等式的讨论中,每100亿颗行星中能够诞生一个文明被认为是非常悲观的看法。根据我们的研究,就算以这个悲观的标准衡量,宇宙史上仍然有可能存在过1兆个文明。

换言之,鉴于我们现在已经知道了银河系中有多少行星以及它们的轨道位置,  如果还要质疑先进外星文明存在过,这种悲观主义已经接近非理性的地步。

在科学当中,找到一个可以由现有数据解答的问题,也是一个重要的进步。我们的论文所做的就是这件事。至于说目前宇宙中是否存在其他文明这个大问题,我们可能要等待相当长的一段时间才能获得相关数据。但是我们不能低估人类在这样短的时期内取得了多么大的进展。

亚当·弗兰克(Adam Frank)是罗切斯特大学的物理学与天文学教授,创办了NPR台的“13.7宇宙与文化博客(13.7 Cosmos and Culture),著有《关于时间:宇宙大爆炸末期的宇宙学与文化》

翻译:晋其角

 

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