人类在宇宙中是独一无二的吗?科学家:是时候更新德雷克方程了!

原标题:人类在宇宙中是独一无二的吗?科学家:是时候更新德雷克方程了!

德雷克方程是所有科学中最著名的方程之一,也是其更具争议性的方程之一。

它是我们在宇宙中追求外星生命的许多基础,也是许多最敬业的外星猎人的理想口头禅。尽管半个世纪以来没有任何确凿的证据证明外星人的存在,但 搜寻外星生命重新引起了人们的兴趣,当然,这在很大程度上要归功于技术的发展和对系外行星的研究激增。同时这个方程相关的问题并没有随着时间的推移而减少,因此一些科学家认为,是时候更新德雷克方程了。

什么是德雷克方程?

德雷克方程是一个概率方程,旨在预测银河系中先进的、具有通信能力的外星文明的数量。

这里需要说明一点,它不像微积分或三角学中发现的那种严格的数学方程,很多人指出它甚至也不是一个真正的概率方程,但真相是,它从来没有真正打算成为一个。

其实这个方程最初由弗兰克德雷克博士于 1961 年提出,用于在西弗吉尼亚州格林班克的国家射电天文台举行的第一次寻找外星生命的会议。当时射电天文学还处于起步阶段,SETI 作为一项实际的、科学严谨的追求,以前从未尝试过。在许多方面,德雷克方程只是试图找到一个开始这个过程的地方,而不是开发一个供研究人员使用的实际微积分。

无论如何,德雷克方程吸引了与会者的想象力,包括卡尔·萨根,他是 20 世纪最重要的科学传播者之一,也是 SETI 继续努力的热情倡导者。萨根和其他人帮助德雷克方程获得了广泛的关注,使得整个科学界都无法忽视。不过德雷克方程在脱离其原始背景时很容易被误解,而且随着系外行星的发现,它也受到了一些冲击和质疑。

然而,德雷克方程的核心是挑战我们从战略上思考我们对外星文明的搜索,同时提供一线希望,即这样的搜索不会完全浪费时间和资源。

德雷克方程计算什么?

德雷克方程试图对通往先进的、具有通信能力的外星文明的发展道路上的几个因素做出有根据的猜测,并评估在银河系中找到这样一个文明的可能性。

一些变量很容易量化,比如银河系中的恒星数量,而另一些变量则是彻头彻尾的哲学变量,比如一个有交流能力的文明在通过自我毁灭或其他方式消失之前可以存在的时间的灾难。

最终,方程的结果可能会根据您在计算结果时选择的假设而发生巨大变化,因此您可以轻松预测 4000 亿颗恒星的星系中少于十二个交流文明,或者它可以产生更乐观的 100,000甚至超过一百万。

从那里,简单地应用统计分布方法就可以揭示外星文明离地球有多远。

这七个变量是什么?

R* = 适合智能生命发展的恒星形成率(即类似于太阳的恒星)

f(p) = 拥有行星系统或可能形成行星系统的恒星的比例

n(e) = 每个恒星系统具有宜居环境的行星数量

f(l) = 实际有生命的宜居行星的比例

f(i) = 有生命的行星的智能生命的比例

f(c) = 利用能够将其存在传播到外层空间的技术的智能文明的比例

L = 这些智能文明使用该技术向太空传播其存在迹象所花费的时间。

当德雷克创建这个方程时,他和他的同事为每个变量插入了一组值。至少,他们发现N = 20,这意味着我们可以与银河系中可能有 20 个文明进行交流。N最多达到50000000。这似乎有点高,但谁让他们是科学家……

实际上,这个方程中的一些变量在提出方程时已经知道,而一些变量仍然完全未知,即使到今天,尽管随着方程向右移动,变量的不确定性通常会增加。

是时候更新德雷克方程了!

我们所知道的整个宇宙中只有一种先进文明:我们人类。自德雷克方程首次提出以来的 60 多年里,没有人能够确定 L,即先进文明在开发出技术后能够将其存在传送到太空的时间长度。

我们知道这个答案可能超过 100,这是人类使用无线电波广播信号的时间,但我们是异常值吗?文明通常会在开发此类技术的十年内毁灭自己吗?50年内?这大约是从第一个无线电信号到第一颗原子弹之间的时间。作为一个技术先进的文明,一个物种有可能无限期地生存吗?

我们有一个案例研究,关于人类的判决还没有出来,所以没有科学严谨的方法可以真正填充最后一个变量,这个变量可能意味着在银河系中独处或有邻居之间的区别沿着星际之路。

那么德雷克方程在任何有意义的方面有用吗?是的,它是,尤其是作为进一步探索和思考 SETI 的基础,这首先是等式的全部要点。

在对德雷克方程的全新提议修订涉及实际上整合新的系外行星数据,以努力确定N的实际值。罗切斯特大学的亚当·弗兰克(Adam Frank)和华盛顿大学的伍迪·沙利文(Woody Sullivan)认为,与其试图确定在遥远的彼岸可能存在多少智能文明,不如问一下曾经有多少文明。

换句话说:他们认为修正后的德雷克方程应该显示出智慧生命出现的可能性。他们提出的“新方程”:在可观测宇宙的历史上,可能发展出多少先进文明?弗兰克和沙利文的方程借鉴了德雷克的方程,但消除了对L的需要。

他们的论点取决于最近发现有多少行星存在,其中有多少位于科学家所谓的“宜居带”——液态水和生命可以存在的行星。这容许弗兰克和 沙利文定义一个他们称之为 N(ast)的数字。N(ast)是 N* 的乘积,总星数;f(p),形成行星的恒星的比例;和 n(p),这些行星在其恒星宜居带中的平均数量。

然后,他们提出了他们所谓的 Drake 方程的“考古形式”,它将 A 定义为“在可观测宇宙的历史上曾经形成的技术物种的数量”。

他们的方程 A=N(ast) *f(bt)将 A 描述为 N(ast) 的乘积 – 给定体积的宇宙中可居住行星的数量 – 乘以 f(bt) – 在这些行星之一上出现技术文明的可能性。例如,所考虑的体积可以是整个宇宙,或者只是我们的银河系。当然,这个更新(简化)后的方程也存在不确定性。

最后,无论如何,搜索仍将继续。就像本文所提到的,德雷克方程只是一个讨论点,我们可以用它来围绕我们在宇宙中可能或可能不孤单的事实。不过如果几率告诉你那里不存在生命,那为什么还要费心去寻找呢?但是,如果您可以查看德雷克方程并看到数以千计可能的外星文明将它们的存在广播到宇宙中的潜在回报,那么这可能足以让天文学家在他们聆听宇宙寂静的千夜之后继续前进。毕竟,您无法找到一开始就从未搜索过的东西。

如果您喜欢这篇文章,请为它点赞,更多精彩文章,请关注我。和光万物:有料有趣的科普!返回搜狐,查看更多

责任编辑: