這個新工具可更好地瞄準尋找外星生命的目標

如果宇宙中還有另一顆行星，它的文明與我們的文明處於技術進步的同一階段嗎？為了找到答案，EPFL的科學家Claudio Grimaldi與加州大學伯克利分校合作開發了一個統計模型，為研究人員提供了一種新的工具來尋找外星社會可能發出的信號。在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上發表的研究描述了這種方法，這種方法還可以使搜索成本更低，效率更高。起初格里馬爾迪對物理療法不感興趣，他對凝聚態物理更感興趣。在EPFL的複雜物質物理實驗室工作，研究包括計算碳納米管交換電子的概率。

博科園-科學可批：但隨後他想知道，如果納米管是恆星，而電子是由地外文明社會產生的信號，我們能否更精確地計算出探測這些信號的概率？這並不是異想天開的研究——科學家們已經研究了近60年。自20世紀50年代末以來，有關地外文明搜尋計劃(SETI)的幾個研究項目已經啟動，主要是在美國。其想法是另一顆行星上的先進文明可能會產生電磁信號，而地球上的科學家可能會利用最新的高性能射電望遠鏡接收到這些信號。儘管射電天文學取得了相當大的進步，計算能力也有所提高，但這些項目都沒有帶來任何實質性的成果。

銀河系的示意圖顯示了六個各向同性的地外發射過程，形成了由無線電信號填充的球形殼。球殼的外半徑與信號首次發射的時間成正比，而厚度與發射的持續時間成正比，在這個例子中，地球被這些信號之一照亮。圖片：Claudio Grimaldi / EPFL

一些沒有明確來源的信號被記錄了下來，比如1977年的「哇!」信號，但是沒有一個信號被重複，或者看起來可信到可以歸因於外星生命。但這並不意味著科學家們已經放棄了。與此相反，SETI在發現了圍繞銀河係數十億顆恆星運轉的許多系外行星後，又重新燃起了人們的興趣。研究人員已經設計出了精密的新儀器，比如在南非和澳大利亞正在建造的巨型射電望遠鏡「平方公里陣列」，其總收集面積為一平方公里，這將為有希望的突破鋪平道路。俄羅斯企業家尤里米爾納(Yuri Milner)最近宣布了一項名為「突破聆聽」(Breakthrough Listen)的雄心勃勃的計劃，其目標是覆蓋比以往多10倍的天空，掃描範圍更廣。

米爾納打算在未來10年用1億美元為他的計劃提供資金。實際上將搜索範圍擴大到這些程度，只會增加我們發現某些東西的機會很小。如果我們仍然沒有探測到任何信號，就不能更肯定地得出結論，那就是沒有生命存在。格里馬爾迪的統計模型的優點是，它可以讓科學家解釋在不同距離的地球上探測信號的成功和失敗。他的模型使用貝葉斯定理來計算在給定半徑範圍內探測到信號的剩餘概率。例如即使在1000光年的半徑範圍內沒有探測到任何信號，地球仍有超過10%的可能在銀河系其他地方發出的數百個類似信號的範圍內，但我們的射電望遠鏡目前還不夠強大，無法探測到這些信號。

然而如果在1000光年半徑範圍內僅探測到一個信號，這種可能性就會上升到近100%。在這種情況下，幾乎可以肯定我們的星系充滿了外星生命。在考慮到星系的大小和恆星的密集程度等其他參數後，探測到信號的概率只有在4萬光年半徑的範圍內才會變得非常小。換句話說，如果在離地球這麼遠的地方沒有探測到任何信號，就可以合理地得出這樣的結論：在銀河系中沒有其他文明能探測到與我們技術發展水平相同的文明。但到目前為止，科學家們已經能夠在半徑僅40光年的範圍內尋找信號。所以還有一段路要走，特別是由於這些搜索方法不能檢測到外星文明，這些文明可能處於原始階段，或高度先進，但沒有遵循與我們相同的技術軌跡。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻 :《美國國家科學院院刊》｜研究/來自：洛桑聯邦理工學院，DOI: 10.1073/pnas.1808578115

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