數學計算表明,我們接觸的外星文明將比人類存在的時間長得多

天空之城 2020/12/16 檢舉 我要評論

最近,作家馬特·威廉姆斯寫了一個名為「超越費米悖論」的系列文章,探討了科學界最著名的問題之一的可能解決方案:「外星人都在哪裡?」。正如馬特所討論的,有多種假設的解決方案,但最終可能有一天我們可以確定地回答這個問題。

對那一天(與外星人相遇)的思考開啟了一大堆新問題,其中最重要的是我們所發現的智慧文明會是什麼樣的?卡爾·薩根普及了這樣一種觀念:就技術進步而言,任何外星文明都不太可能與我們人類相提並論。他沒有提到的是文明的相對年齡,以及他們對與我們交流的興趣可能意味著什麼。現在,一組天文學家利用一種最不被重視的數學工具——統計學——找到了這個問題的答案。他們的模型提供了一個簡單的答案:任何智慧文明都可能比我們更古老,甚至更古老。

這項工作由哥倫比亞大學的大衛·基平博士領導,在《國際天體生物學雜誌》的一篇新論文中詳細闡述了這項工作。首先,要理解這個問題的重要性,就需要估計10億年文明存在的可能性有多大。

這並不是一個特別容易回答的問題,因為我們沒有任何直接證據證明存在了數十億年的文明。然而,歷史記錄確實提供了兩種類似的資料集(儘管時間尺度要小得多):歷史上的文明持續了多久,以及物種本身持續了多久。作者試圖找到一個統計模型來合理地匹配這兩組資料。將這一模型應用到外星文明的生命週期中,並不是一個太大的邏輯飛躍。

在一個杯子的內表面的銘文。這是米諾斯文明使用的文字,它在幾千年前就消失了,這些字元從未被破譯。

恰當地說,這兩個資料集都遵循一個類似的統計模型,即指數分佈。指數分佈在統計學中非常常見,而且只需要一個變數就可以很方便地確定曲線的形狀。在這個模型中,整個分佈用文明的平均壽命來描述。在尋找該參數的合理值時,歷史資料再次發揮了作用,最佳的擬合平均壽命大約是我們文明當前年齡的兩倍。

指數分佈的例子,以及單一變數如何影響曲線的形狀。

基平博士和他的合著者指出,這個指數分佈,很可能是一個非常複雜的計算的簡化。儘管如此,這篇論文還是得出了一些非常有趣的見解。

作者計算出,平均而言,我們發現的文明大約比我們的文明要古老兩倍。根據作者的估計,向太空發射無線電波的文明的壽命只有200年,大約是我們已經在使用無線電波(100年壽命)的兩倍。大約在那個時期,一個使用無線電的文明很可能會開始使用更先進的技術來線電波,比如鐳射。因此,雖然它已經不再是一個「發射無線電」的文明,但它的成員仍然活著,並使用一種新的,有點難以探測的技術。

本文還對可探測性的問題給出了一些進一步的見解。在薩根的時代,搜尋地外文明的工作幾乎全部集中在無線電波上,因為這是我們人類發射到太空中最常見的電磁波形式。然而,隨著技術的進步,我們對無線電的依賴越來越少,這意味著我們現在發出的無線電傳輸比薩根的時代更少,也更弱。

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