人类是否孤独已经成为当今科学界最重要的话题。
不同的人心中有不同的答案。有些人认为生物的出现纯粹是巧合,甚至是奇迹。这样的事情不会再发生了。有些人还认为宇宙是如此之大,在如此之大的基础下,即使是很小的一个宇宙也会变得非常可观,所以宇宙中的生命可能非常多。
对于宇宙中有多少种文明这个问题,科学家给出了太多的答案,从0到数十亿不等,这让我们想知道应该相信谁。然而,在最近发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究中,英国诺丁汉大学的科学家给出了一个惊人而精确的答案:36!
那么,他们是如何得出这个结论的呢?
在此之前,当科学家考虑这个问题时,他们通常会提到著名的德雷克方程。德雷克方程是弗兰克·德里克在1961年提出的。它通过各种概率计算出银河系中可能存在的文明数量。参考数据包括银河系中恒星的数量、行星在可居住区域的概率、生物出现的概率等。
可以说德雷克方程本身是科学的,没有任何问题。然而,这是合理的,但不合理。正如诺丁汉大学的研究人员所说:“德雷克方程原则上可以计算出银河系中有多少可交流的外星智慧文明(CETI),但是这些参数中有许多是不可用的。我们只能用其他方法计算CETI的数量。”
这项研究的共同作者、诺丁汉大学天体物理学教授克里斯托弗·康塞利茨告诉美国有线电视新闻网:“我们的算法和以前基于德雷克方程的计算有一个重要的区别,那就是,我们对生命的发展有一个非常简单的假设。”
当然,他们还需要考虑一个重要的问题:生命形成的条件是什么?
为此,他们提出了所谓的宇宙生物学哥白尼原理,并规定了弱极限和强极限。我们知道哥白尼提出了日心说,指出地球不是宇宙的中心,没什么特别的。现在科学家们也相信,只要没有足够的证据,我们所看到的就是普通情况,所以他们把它命名为哥白尼原理。
科学家在这项研究中考虑的因素包括银河系中恒星的年龄、金属含量以及类地行星在其可居住区的可能性。与德雷克方程中的一些参数相比,他们提出的参数目前对我们来说比较容易观察。例如,恒星的年龄和金属含量可以通过观察一些恒星来计算,而可居住行星的概率也可以通过发现系外行星来估计。
在这些要求中,最重要的是这些行星必须在适宜居住的环境中长时间稳定运行。第一作者、诺丁汉大学工程系助理教授汤姆·韦斯特比指出:哥白尼原理在宇宙生物学中的严格限制要求在像地球这样的行星形成后的45亿到55亿年间,需要发展一种能够与其他宇宙生命交流的智能文明。然而,弱限制的要求更广泛。只要这样一个星球形成,一个智能文明可能会在40亿年后出现,只要这个星球不毁灭,它可能会在此后的任何时间出现。
正是利用这一原则的强大限制,康塞利茨等人计算并得出结论,银河系中大约有36个活跃的智能文明可能会相互交流。这个数字确实很小,足以让研究人员感到惊讶,但他们也很高兴结果不是零或接近零。
然后问题出现了:既然宇宙中有不止一种文明,为什么我们还没有联系我们的同伴呢?
原因很简单:考虑到银河系的大小,基于36这个数字,每两个文明居住的行星之间的平均距离是17000光年。这个距离非常可怕,这意味着即使以光速旅行,来回也需要34000年。换句话说,即使我们发送的通讯信息有足够的能量,它也需要17000年才能到达另一个文明。考虑到向宇宙发送信号的技术仅仅发展了大约100年,他们需要等待超过10,000年才能收到信号。
他们根据估计的文明数量和距离等因素做了进一步的计算,并得出结论:如果银河系中的一个文明想要接收来自其他文明的信号,它必须将这种技术能力保持至少3060年。换句话说,如果银河系中有36个这样的文明,我们的星球可能还需要2960年才能收到另一个文明的消息。如果我们立即回复他们,文明将不得不等待3060年才能收到回复。
这是在严格限制下的结果。研究人员还计算了在弱限制下的情况。结果更加乐观。大约928个有能力从宇宙发射和接收电磁波的文明和我们一起生活在银河系中。根据这种情况,平均来说,每个文明只需要大约700年就能接收到来自“邻居”的信号。对我们来说,还需要600年。
康塞利茨还指出,这项研究不能说是最终结果,因为有些情况没有被考虑在内,比如红矮星周围的生活环境。由于温度较低,红矮星周围的行星需要更靠近它们,以获得更温暖的环境。然而,如果它离宿主恒星太近,它可能会遭受强辐射。然而,这个问题仍然有争议,所以他们没有考虑它。
与此同时,他们也考虑在未来看得更远,看看银河系以外的宇宙,计算宇宙中文明的数量。
最后,康塞利茨告诉我们:“我们的新研究表明,搜寻外星智慧文明不仅可以揭示生命的形式,还可以表明我们自己的文明可以存在多久。如果我们发现智能生命广泛存在,这意味着我们可能不仅存在几百万年。如果我们在银河系找不到活跃的文明,恐怕这个信号意味着我们不会存在太久。即使我们在寻找外星生命的过程中一无所获,我们仍然可以找到我们的未来和命运。”
此外,我个人认为,如果我们找不到同类,还有另一种可能性:光速不能真正突破。我们知道爱因斯坦发现光速是不可超越的,这意味着我们的飞机不能达到每秒30万公里,即使它更快。在光速的限制下,我们很难在恒星间旅行。尽管爱因斯坦的理论是牢不可破的,但许多人仍然希望未来的设备,如虫洞或时间空曲率引擎能够突破这一限制。如果外星文明存在但不能来到地球,那就意味着这两个想法都不可能实现。
当然,找不到外星文明不一定是件坏事。我们很难确保所有文明都是友好的。
不管我们是否找到它,我们都应该足够警惕,因为这两种情况都可能意味着人类文明不会永远持续下去。只有保持忧患意识,我们才能不断发展和避免潜在的威胁。因此,正如康塞利所说,无论什么样的研究来寻找外星文明,归根到底,它必须回到我们自己。让人类文明持续更久,是最大的意义。
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