监听外星信号的艾伦望远镜阵列
假如宇宙里真的有N个文明在广播信号,那么我们到目前为止,有多大的概率能探测到至少一个呢?
咱们的银河系里有几千亿颗恒星,很多恒星都带着行星,就像咱们的太阳系一样。宇宙的年龄也有约138年之久,按理说,就算只有一小部分行星能孕育生命,再有一小部分生命能发展出高科技文明,那宇宙里也应该挺热闹的吧?
说不定早就应该有外星人开着星际飞船来串门,或者至少给我们发个“你好,地球人!”的宇宙短信了。
可现实呢?静悄悄的。
这就是著名的“费米悖论”。大物理学家费米当年就纳闷了:宇宙那么大,时间那么长,外星人如果存在,理论上他们早就应该遍布银河系了。
科学家估算,一个先进文明花几百万年就能“占领”整个银河系,这在宇宙时间尺度上就是一眨眼的功夫,可我们为啥连个影子都没瞅见呢?
意大利裔美国物理学家恩里科·费米
“宇宙朋友圈”到底有多少人?
为了搞清楚宇宙里到底有多少“潜在聊友”,天文学家弗兰克·德雷克搞出了一个数学公式,叫“德雷克方程”。
这个方程就像个“宇宙人口普查表”,它把好几个因素乘在一起:比如每年银河系诞生多少新恒星、这些恒星里有多少带着行星、行星里有多少适合居住、宜居行星上出现生命的概率、生命进化成智慧生命的概率、智慧生命发展出能被我们探测到的科技(比如无线电)的概率,以及这些文明能持续多久等等。
德雷克方程
你把这些数字估算一下,乘起来,就能得到一个理论上的“外星文明数量”。问题是,这里面好多数字我们都只能瞎猜,所以结果从“宇宙里就我们独苗”到“外星人多得能开银河派对”都有可能。
但很多估算都指向一个结论:银河系里应该有不少文明。
美国天文学家法兰克·德雷克
听到外星信号的概率有多大
于是,就有了像SETI(搜寻地外文明计划)这样的项目,科学家们竖起巨大的“耳朵”(射电望远镜),努力在宇宙的背景噪音里寻找外星人可能发出的信号。但几十年过去了,结果还是:啥也没有。
这就让一些人开始嘀咕了:SETI这活儿到底靠不靠谱啊?我们是不是在浪费时间?
最近,纽约大学的一位学者马修·奇维莱蒂(Matthew Civiletti)发表了一篇论文,他没有直接回答SETI有没有价值,而是提供了一个新角度。他说,我们可以换个思路:假如宇宙里真的有N个文明在广播信号,那么我们到目前为止,有多大的概率能探测到至少一个呢?
如果这个概率本来就很低,那我们没探测到信号,也没啥好奇怪的,可能只是运气不好或者“听”得不够久。
但如果这个概率很高,我们早就应该听到了,那现在的“宇宙静默”就意味深长了,可能真的说明外星文明很少,或者有什么我们不知道的原因。
奇维莱蒂的论文还展示了,这种概率计算可以反过来帮助我们缩小德雷克方程里那些不确定参数的范围。
没信号?没关系,这也是数据!
奇维莱蒂的团队建立了一个模型。简单来说,这个模型先研究了信号探测的几何学问题(比如我们在银河系的哪个角落,“听”的方向对不对),然后计算探测到单个信号的概率,再推广到至少探测到一个信号的概率。
他们发现,在一些简单情况下,地球在银河系的位置对探测概率影响不大,这让模型更容易应用。
这个模型的厉害之处在于,它把“没探测到信号”这件事,和德雷克方程联系起来了。
模型显示,在某些假设条件下,如果宇宙中真的有大约1个(这是个基于德雷克方程某些参数组合的估算值)正在广播的文明,我们有高达99%的概率已经探测到了!
银河系示意图
“静默”的宇宙,也是认识自己的镜子
当然,这只是一个基础模型,有很多可以改进的地方。但它告诉我们一个重要的道理:即使SETI没有结果,这种“零发现”本身也是有科学价值的!
它可以帮助我们排除掉德雷克方程中某些参数组合的可能性,比如,如果真的有很多很多文明,而且它们都很长寿,那我们早就该听到声音了。既然没听到,那可能就是文明数量没那么多,或者它们存在的时间很短就消失了。“静默”的宇宙,也是认识自己的镜子
像奇维莱蒂这样的研究,就像给我们提供了一把更锋利的尺子,去度量费米悖论这个大谜团。
它们告诉我们,“没有证据”不等于“证据不存在”,更不等于“死胡同”。相反,“没有证据”本身就是一种证据,一种数据点,帮助我们修正对宇宙的理解。
随着SETI项目的持续和模型的改进,我们或许能越来越多地利用这种“非探测结果”,来一点点揭开宇宙的神秘面纱。
说到底,寻找外星智慧生命,不仅仅是为了找到“他们”,更是为了更好地理解“我们自己”——生命是如何产生的?智慧是如何演化的?是什么样的条件让智慧生命得以在宇宙中存在和发展?
下一次当你仰望星空,感受到那片深邃的寂静时,别失望。也许,这片寂静本身,就在悄悄地告诉我们一些关于宇宙和我们自己的秘密呢!
你是否期望科学家聆听到外星文明信号呢?欢迎留言分享你的看法。
参考信息:
https://www.universetoday.com/articles/statistically-speaking-we-should-have-heard-from-aliens-by-now
—完—
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