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每一條來自外星人的消息,都預示著一個文明的湮滅

一直以來,很多人可能都有這樣一個想法。即宇宙中文明間的接觸,在多大程度上會受到浩瀚空間的影響。最近,一些科學家通過計算,至少在理論上證明了,星際文明間的接觸,是一件極為艱難的事。

The Alien

 Annihilation (Original Motion Picture Soundtrack)

Ben Salisbury;Geoff Barrow 

00:00/12:03

NGC 1300星系。維基百科

1961年,天體物理學家德雷克提出「德雷克方程」。

「德雷克方程」根據一系列關鍵因素,來計算任一時間點上,銀河系內可能存在多少地外智慧文明。

隨後人們便基於這一公式開展了堅持不懈的搜尋,試圖通過搜尋來自太空的信號,發現來自其它行星文明的信息。

但是最近一些科學家在考慮了更多的因素之後認為,即便我們收到了外星文明的信號,發出這些信號的文明,也很可能已經滅亡。

這些科學家以來自瑞士洛桑聯邦理工學院的Claudio Grimaldi為首,他們的論文題為《銀河系地外信號擴散的覆蓋範圍:地外智慧搜尋和德雷克的「N」》,發表在論文預印本網站arXiv.org上。

2017年在康奈爾大學演講的天體物理學家弗蘭克·德雷克。維基百科

德雷克方程考慮了幾個方面的因素。它們分別是銀河系的恆星形成率(R*),恆星擁有行星的比例(fp),適於生命繁衍的行星數量(ne),演化出生命的行星數量(fl),演化出智慧生命的行星數量(fi),演化出擁有無線信號傳輸技術的文明數量(fc),以及這些文明向宇宙空間進行無線信號擴散的時間長度(L)。將這些變數相乘後,就得到了銀河系中可能存在的智慧文明數量。這個方程是這樣的:

N=R*×fp×ne×fl×fi×fc×L

Claudio Grimaldi等人基於這個方程,假設其中的N,也就是銀河系中文明的數量會恆定在一個值,而且它們能夠進行無線信號擴散的時間,也就是L是有限的。

Grimaldi為此專門解釋道,「我們假設這樣的文明在一段有限的時間內,會朝著宇宙空間的所有方向輸出等量信號(這裡指的信號擴散,並不是特指有目的的信號發送,而是指許多無意間泄露到太空中的信號),且這種信號的產生率是恆定的。每一個信號輸出過程都會產生一個厚度為cL(c為光速)球狀『泡』,泡壁內充滿了電磁波。這個『信號泡』會以光速擴張。」

也就是說,我們假設高度發達的技術文明在銀河系中出現和滅亡的速率是恆定的,它們能夠進行無線通信的時間並不是永恆的。但是它們所產生的信號,仍然能夠以光速在宇宙中擴張。因此它們產生的信號仍能夠在一定的空間範圍內被發現。根據這些條件,科研小組建立了一個銀河系模型,以明確人類是否有機會檢測到這些信號。

模型顯示,外星通訊信號會在三維空間里,以一種近似於圓環的結構,穿越星系。

穿越星系的信號環。Claudio Grimaldi

Grimaldi解釋說,「在模型中,我們將銀河系視為一個圓盤。信號點會在圓盤中的任意地點隨機產生。每一個圓形的『信號泡』在與圓盤相交後,就會變成一個向外擴張的環。這個環覆蓋圓盤中任意一點的概率,等於環面積和星系盤面積之比。環的總面積和星系盤面積相除,我們可以得出任意一點被信號覆蓋的平均值(N)。這個平均值非常關鍵,因為只有當信號掃過地球的時候,我們才有可能發現它。」

信號泡的厚度(信號壁)和星系盤的大小存在兩種關係。它們分別與技術文明存在的時間長短(L)有關。如果文明存在時間長,那麼信號壁就非常厚,信號就能夠在文明依然存在的時候,穿越整個星系(銀河系直徑為10萬光年,因此假如文明位於星系邊緣,所需的時間大約是10萬年);反之就薄,信號壁在文明存在期間,無法穿越整個銀河系。

在第二種情況下,信號壁的厚度要小於星系的直徑,只能覆蓋星系的一部分。因此只有當文明產生的概率足夠高的情況下,星系內才能被信號充斥,甚至疊加。而在第一種情況下,每一個信號壁的厚度都比銀河系的直徑還大,文明更容易被發現。

計算結果顯示,任一時間掃過地球的文明信號數量平均值,和正在傳輸信號的文明數量是相等的。但不幸的是,被我們接收到信號的外星文明,卻並不一定是那些正在發出信號的外星文明。假如一個有能力向外發送信號的文明生存時長(L)不足10萬年(這種可能性不小),當我們發現它們時,它們可能已經滅絕。

這個研究的結果,是基於假設德拉克方程中的N,即銀河系中存在的文明數量,是一個在理論上可測的量。因為它決定了文明發出的信號中,平均有多少會掃過地球。

對於那些想在有生之年找到外星人的人來說,這是一個壞消息。雖然在理論上,並沒有完全排除我們發現一個仍然存在的文明的可能。但是我們其實並不知道銀河系裡存在多少能夠發出信號的文明,如果文明非常珍稀,那麼我們要想發現它們就變得極為困難;另一方面,即使我們發現了信號,甚至於發現了多個信號,它們也可能都是由那些早已不存在的文明發出的。

與此同時,這也表明,那些發現了人類信號的外星文明,大多也沒有機會和我們同時存在。

相關論文

https://arxiv.org/pdf/1802.09399v1.pdf


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