銀河系中或存在至少36個外星文明？_風聞

文章來源：https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/06/16/36-alien-civilizations-in-the-milky-way-the-science-behind-a-ridiculous-headline/#6b1763f579c5

原作：Ethan Siegel

翻譯：F.L.

校譯：王延昕

編排：Asensiosh

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

人類存在的事實足以證明，在宇宙中完全可以自然演化出具備先進技術的智慧生命。然而遺憾的是，迄今為止我們對外星文明的探索卻一無所獲，地球是我們已知唯一存在生命的星球。

只要我們抬頭仰望星空，就會聽到來自靈魂深處的叩問：我們真的是孤獨的嗎？除了我們自己的太陽系以外，銀河系中還有其他的智慧生命嗎？如果有的話，銀河系中目前有多少外星文明，其中離我們最近的外星文明有多遠？

？！

驚人論斷

就在本週一6月15日，英國諾丁漢大學的天體物理學家克里斯托弗·康塞利斯（Christopher Conselice）在《天體物理學雜誌》上發表了一篇文章，宣佈在我們的銀河系中可能存在着至少36個高等外星文明。

康塞利斯先生表示，利用最新的天體物理學數據、銀河系中恆星形成歷史、金屬分佈、以及恆星在宜居帶形成類地行星的可能性來估算可交流智慧生命存在的數量。以地球作為類比，康賽利斯認為這種生命是在富含金屬的環境中發展起來，大約需要在行星形成50億年後才能發展成熟，並由此計算得出銀河系中可能有至少36個星球應該具有高等外星文明。

康塞利斯先生得出的這個結論有什麼依據嗎？ 為什麼是36個而不是49個或者81個呢？是不是僅僅為了祝福2020年六六大順呢?讓我們來看看這個驚人結論背後的科學道理。

01

德雷克公式

半個多世紀以來，科學家們一直致力於將地外生命探索從哲學的追問轉變為實證的探究。當然，我們可以直接尋找生命，但是隻要這種努力仍然沒有結果，或者説積極的成果，我們可以做的最有效的事情就是採取間接的方法。這就是提出德雷克公式的初衷：以地球所處的條件作為參照，量化銀河系中可能存在多少高等級外星文明的方程。

德雷克公式又叫薩根公式或綠岸公式，是由美國天文學家法蘭克·德雷克（Frank

Drake）於1960年代在綠岸鎮提出的一條用來推測“可能與我們接觸的銀河系內外星球高智文明的數量”之公式。已故康奈爾大學天文學家卡爾薩根(Carl Sagan)也參與了方程的研究並在作品中大量描述德雷克公式。

N=R*×fp×ne×fe×fi×fc×L

公式中各字母含義：

N 代表銀河系內可能與我們通訊的文明數量

R* 代表銀河系內恆星數目

fp 代表恆星有行星的比例

ne 代表每個行星系中類地行星數目

fe 代表有生命進化可居住行星比例

fi 代表演化出高智生物的概率

fc 代表智慧生命能夠進行通訊的概率

L 代表科技文明持續時間在行星生命週期中佔的比例

銀河系內可能與我們通訊的文明數量=銀河系內恆星數目×恆星有行星的比例×每個行星系中類地行星數目×有生命進化可居住行星比例×演化出高智生物的概率×高智生命能夠進行通訊的概率×科技文明持續時間在行星生命週期中佔的比例。

德雷克公式可以用來估算銀河系或宇宙中先進文明的數量。但是，我們得首先知道如何估計這些參數，才有可能猜到答案。

02

滿懷希望

在過去的幾十年中，天文學的發展，尤其是系外行星科學的發展，使科學家們終於瞭解了一個與地球條件相似的世界可能會出現的頻率。銀河系中約有200-4000億顆恆星，其中大約：

· 20％是類太恆星（F，G或K型主序星），

· 其中約有四分之一擁有大小類似地球、公轉週期約1年的行星。

· 這些行星都擁有足以孕育生命的全部要素。

儘管我們知道可能存在誤報的情況，比如有些行星其實更像是海王星而不是地球，或者由於其他各種原因而無法居住，但在我們的銀河系中，仍然至少有數十億顆行星具有與地球類似的環境。

03

懵然無知

但是，當我們討論外星生命這一高端問題時，我們就像一個傻子。

在星際空間以及行星上，原子可以鏈接形成分子，進而形成有機分子和生物，它全都是前幾代恆星的種子。如果生命的要素無處不在，那麼生命也可能無處不在。

但是，即使假定存在一個類地行星圍繞着一顆類日恆星公轉，我們也不知道生命在這個星球上可能出現的概率。

我們不知道，生命一旦出現，會是曇花一現還是在不間斷的演化中維持數十億年？

我們也不知道在生命起源和繁衍生息的世界中，生命進化成複雜多細胞、高度複雜的生物的幾率是多少：這種事情僅在寒武紀生物大爆發後才在地球上出現。

而且，我們同樣不知道，就算上面這些都發生了，在這樣的世界上出現一個高度智慧的、技術先進的物種的可能性是多少。

説實話，我們所知道的就是，這一切在地球上確實發生了，而其他的充其量不過是瞎**猜。

04

一瓢涼水

一旦智慧生命掌握了工具的使用，並且擁有足夠的好奇心，必然會導致星際航行的雄心壯志。但這是科學上沒有任何依據的假設，對於從這些假設中得出的任何結論，我們都必須謹慎。

  就在幾周前，有一篇論文指出，生命很可能在宇宙中頻繁出現，但更有可能的是，智慧生命卻是非常罕見的。

一顆海洋覆蓋的行星，二氧化碳含量適中，可能是一個適合人類生存的星球。在我們不瞭解什麼條件會導致什麼結果之前，將這顆行星稱為“類地星球”是不負責任的。

05

槽點滿滿

那麼康塞利斯先生關於銀河系中有36個高等級智慧文明的論斷是如何得出的呢？

這個新的估算是基於作者做出的一個看似很靠譜的假設：

“由於在我們自己的星球上發展無線通信智能文明所需的時間約為50億年，因此我們認為生命很可能經歷相同的時間才能達到與我們相同的水平，在我們銀河系中宜居帶裏類似地球的另一個星球上形成。”

這個假設真的靠譜嗎？從科學的意義上説，絕對不是。正如我們剛剛討論的那樣，以前的研究表明，智慧生命很可能是非常罕見的。如果您要倒轉時鐘在大約45億年前重啓地球，那麼不太可能在我們的星球上出現技術先進的文明。然而他們將此假設應用於所有長壽命恆星，包括M型紅矮星，這是另一個有爭議的地方。

他們不僅假設了這個“合理的可能性”，即在一個類似地球的世界上，智能生命將在行星形成大約50億年後出現，而且他們還強加了一個進一步的假設：智慧生命必須在行星形成45至55億年之間形成。

作者還進一步假設這種文明應該在其進行無線電通信的階段中已存在100年（大約是地球存在無線電通信的時間），然後進行統計分析。

最後，基於這一連串的假設，他們得出結論，認為目前在我們的銀河系中應該存在至少36個高等外星文明，但存在一些不確定性。

等一下，不確定性是什麼？

好吧，從統計學正態分佈的角度來看，在1個σ的置信度下（這意味着有68％蒙對的概率），應該有4到211個外來文明。36個文明是可能性的峯值，但是不確定性很大，可能有0個這樣的文明（可能性約為15％）或超過200個文明（可能性約為20％）或介於兩者之間。

這就是您知道這些數字毫無意義的原因：不確定性太大，以至於沒有合理的可能性完全排除“0”。即使他們關於智慧生命的假設是正確的，不確定性仍然很大，無法合理地得出關於銀河系中存在外星文明數量的結論。

如果我們能夠根據今天的知識得出關於銀河系中外星文明數量的有力結論，那將是科學的革命性進步。但是，尋找智慧外星人的歷史充斥着根據錯誤的假設得出結論的觀點，而這個最新的斷言只是這種一廂情願的想法的另一個例子。

『天文時刻』 牧夫出品

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