【原】宇宙之大，是否存在我們的同伴？數(shù)學(xué)模型告訴你答案

天文在線 2023-04-08 發(fā)布于云南

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牛津大學(xué)的研究人員對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，得出結(jié)論：地球以外的智能生命極不可能存在。

科幻小說(shuō)依賴(lài)于宇宙中智慧生命的觀點(diǎn)。新的模型表明這不過(guò)是一廂情愿。

盡管證據(jù)不足，但是當(dāng)代的大多數(shù)天體物理學(xué)家和宇宙學(xué)家相信，外星智慧生命一定存在。

這個(gè)假設(shè)背后的邏輯似乎很有說(shuō)服力。宇宙中有數(shù)十億個(gè)星系，每個(gè)星系都包含數(shù)十億顆恒星，其中一部分圍繞著行星運(yùn)行。鑒于這些數(shù)字的龐大性，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，認(rèn)為智能生命在整個(gè)系統(tǒng)中只進(jìn)化一次是不合理的。

但是，如果令人吃驚的不可能仍然是事實(shí)呢？如果智人是整個(gè)宇宙歷史上唯一一個(gè)發(fā)明無(wú)線電、建造X射線天文臺(tái)并將飛船送入太空的物種呢？

如果——盡管存在著被藍(lán)綠色粘液覆蓋的系外行星——我們完全依靠自己呢？

這是英國(guó)牛津大學(xué)未來(lái)人類(lèi)研究所的物理學(xué)家安德斯 · 桑德伯格、埃里克 · 德雷克斯勒和托比 · 奧德?tīng)柕挠^點(diǎn)。在提交到印刷前服務(wù)器Arxiv上的一篇論文中，這個(gè)三重模型在天體生物學(xué)的兩個(gè)試金石——費(fèi)米悖論和德雷克方程——結(jié)合在一起并受到數(shù)學(xué)嚴(yán)格性的約束時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

必須指出的是，結(jié)果并不樂(lè)觀，至少對(duì)于那些希望至少有一個(gè)外星文明正在某個(gè)地方發(fā)展的人來(lái)說(shuō)是這樣。

他們報(bào)告說(shuō)，現(xiàn)有的關(guān)于外星智能生命概率的計(jì)算依賴(lài)于不確定性和假設(shè)，這些假設(shè)導(dǎo)致了包含跨越“多個(gè)數(shù)量級(jí)”誤差的結(jié)果。

他們認(rèn)為，通過(guò)將看似合理的化學(xué)和遺傳機(jī)制模型中的因素盡可能地加以限制，結(jié)果是“我們很可能是孤獨(dú)的”。

費(fèi)米悖論是以物理學(xué)家恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）的名字命名的，他在1950年指出，在銀河系中有如此多的恒星，考慮到宇宙的年齡，即使是一個(gè)很小的概率，智慧生命的進(jìn)化也意味著他們的存在對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)應(yīng)該是顯而易見(jiàn)的。

然而，他繼續(xù)說(shuō)道，就證據(jù)而言，我們什么都沒(méi)有，考慮到智慧生命出現(xiàn)的可能性，這是很奇怪的。這就是悖論?！八麄?cè)谀膬? ” 他問(wèn)道。

1961年，美國(guó)天文學(xué)家弗蘭克·德雷克（Frank Drake）提出了德雷克方程，該方程試圖通過(guò)估計(jì)宇宙中存在的智慧文明的數(shù)量，來(lái)為費(fèi)米的論點(diǎn)建立一個(gè)分析框架，盡管我們看不到它們。

德雷克的工作可以這樣表述：n=r*fp*ne*fl*fi*fc*l

在方程式中，n 代表銀河系中能夠發(fā)射可探測(cè)電磁信號(hào)的文明數(shù)量。這個(gè)數(shù)字是由模型中的其他因素決定的，這些因素表示了適合恒星形成的速度、擁有系外行星的恒星的比例、適合生命存在的行星的數(shù)量以及生命實(shí)際出現(xiàn)的數(shù)量。

然后通過(guò)加入其他改進(jìn)進(jìn)一步減少這一總數(shù)——有生命存在的行星上出現(xiàn)智慧生命的數(shù)量，產(chǎn)生能夠向太空發(fā)射信號(hào)的技術(shù)的數(shù)量，以及實(shí)際進(jìn)行并這樣做的數(shù)量。

一切都令人印象深刻，是“科學(xué)” ，而不是科學(xué)。桑德伯格、德雷克斯勒和奧德愉快地引用了美國(guó)天文學(xué)家吉爾·塔特爾的話。塔特爾將德雷克方程描述為“一種組織我們無(wú)知的絕妙方式”。

研究人員認(rèn)為，這個(gè)方程式通常的問(wèn)題在于，分配給大多數(shù)不同元素的參數(shù)僅僅代表最佳猜測(cè)——而且，這些猜測(cè)很大程度上受制造這些方程式的人對(duì)智慧生命存在的機(jī)會(huì)是樂(lè)觀還是悲觀的影響。他們指出，其結(jié)果往往是精確估計(jì)的天文數(shù)字與特殊數(shù)字相乘。

他們引用了另一位美國(guó)天文學(xué)家史蒂文J迪克的話：“也許在科學(xué)史上從來(lái)沒(méi)有一個(gè)方程被設(shè)計(jì)出相差八個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)值……每個(gè)科學(xué)家似乎對(duì)這個(gè)問(wèn)題都帶有自己的偏見(jiàn)和假設(shè)?！?/span>

他們注意到迪克表達(dá)的很合理。德雷克方程計(jì)算的許多結(jié)果產(chǎn)生的概率范圍超過(guò)數(shù)百個(gè)數(shù)量級(jí)。

在一個(gè)并非完全不相關(guān)的側(cè)欄中，研究人員承認(rèn)瑞典裔美國(guó)宇宙學(xué)家馬克斯 · 泰格馬克最近的一項(xiàng)計(jì)算，該計(jì)算估計(jì)了宇宙中出現(xiàn)智能文明的可能性。

泰格馬克認(rèn)為，兩個(gè)智慧文明之間沒(méi)有理由存在任何特定的距離，然后他認(rèn)為，鑒于銀河系只是可觀測(cè)宇宙的極小一部分，而它本身也只是我們所能看到的宇宙的極小一部分，因此兩個(gè)智慧文明不太可能在同一個(gè)可觀測(cè)宇宙出現(xiàn)。因此，實(shí)際上，我們很可能是孤獨(dú)的。

桑德伯格、德雷克斯勒和奧德在他們的模型中使用了不同的方法，結(jié)合了當(dāng)前的科學(xué)不確定性，這些不確定性為方程的不同部分產(chǎn)生了幾十到幾百個(gè)數(shù)量級(jí)的值。其中一些涉及生命從非生命物質(zhì)（一個(gè)被稱(chēng)為自然發(fā)生的過(guò)程）中出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題，以及隨之而來(lái)的早期 RNA 樣生命進(jìn)化為更具適應(yīng)性的 DNA樣生命的可能性。

然后是原始DNA類(lèi)生命的本質(zhì)問(wèn)題，它正在經(jīng)歷地球上發(fā)生的進(jìn)化共生發(fā)展，兩種不同類(lèi)型的簡(jiǎn)單生物體之間的關(guān)系導(dǎo)致復(fù)雜的"真核"細(xì)胞,這些細(xì)胞構(gòu)成了地球上比細(xì)菌更復(fù)雜的每一個(gè)物種。