如果人類回應60億光年外的外星文明,他們收到信號要多長時間?
首先,人類目前根本沒有能力跟遙遠的外星文明通信。60億光年遠遠超出了銀河系的範圍,信號傳播到那麼遠的距離將會大幅衰減(平方反比定律),結果變得與背景噪音沒有區別。以人類當前的科技,不要說河外星系的外星文明,就連銀河系內的外星文明向人類發來信號,我們也難以回應他們。因此,下面的討論純粹基於理論角度。
如果宇宙是靜態的,那麼,我們回應60億光年外的外星文明,他們將會在60億年後接收到人類發出的信號。因為信號的載體是電磁波,它們在真空中的傳播速度是光速,所以傳播60億光年的距離所需時間就是60億年。這意味著60億光年之外的外星文明向地球發出信號之後,他們最快需要等上120億年的時間才能接收到人類的回復。
但在現實中,宇宙正在膨脹,使得遙遠的河外星系離銀河系越來越遠,所以這個問題會變得比較複雜。在大尺寸下,宇宙的膨脹是非常均勻的,哈勃常數可以衡量宇宙膨脹速率。
這裡取哈勃常數為70 (km/s)/Mpc,該常數表示每增加326萬光年(1百萬秒差距)的距離,河外星系遠離銀河系的速度就會增加70公里/秒,這意味著60億光年外的星系目前正以12.9萬公里/秒(光速的43%)的速度快速遠離銀河系。
此外,哈勃常數也並非真正意義上的常數,它會隨時間而發生變化,因為宇宙的膨脹速率會隨時間而改變。最初在引力的作用下,宇宙在減速膨脹。到了50億年前,當暗能量佔據主導之後,宇宙開始加速膨脹。
如果我們接收到的信號在宇宙中傳播了60億光年,那麼,隨著宇宙的膨脹,這個信號源目前離銀河系的距離將會達到76億光年,60億光年只是光行距離。人類在向外星文明發出信號之後,隨著時間的推移,外星文明所在的星系遠離銀河系的速度會越來越快,這使得信號傳播到外星文明走過的距離將遠超76億光年。根據弗里德曼方程的計算結果,信號所需的傳播距離將會達到106億光年,所以所需的時間也要達到106億年,而不是60億年或者76億年。因此,外星文明在發出信號之後最快也要166億年才能等到人類的回復。


※如果在月球上向上打出一顆子彈,它會一直飛行嗎?
※哪個物理學或者數學方程很重要?
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