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德雷克方程

寻觅外星文明并非科学怪人和诡计论者的专利,天文学家——尤其是那些聪明的天文学家——一向专心于这个范畴,他们乃至创造出一个方程来核算找到外星文明的或许性。

1961年,美国天文学家弗兰克·德雷克就首要写下了德雷克方程,企图核算银河系中那些活泼的、有着兴旺科技并且能够与人类沟通的外星文明的数量。方程如下:

N=R*×fp×ne×fl×fi×fc×L,

其间:

N代表外星文明的数量

R*代表银河系内恒星的数量

fp代表恒星系具有行星的概率

ne代表每个恒星体系中具有宜居行星的概率

fl代表宜居行星孕育出生命的概率

fi代表生命进化出智能生命的概率

fc代表智能外星文明用人类能够辨认的科技手法向太空传达信息的概率

L代表在行星整个寿射中现在存在外星文明的概率

德雷克方程中的未知量别离取自天文学、地质学、生物学以及人类学,每一个未知量的存在都曾经一个未知量的存在为条件,逻辑上环环相扣,算得上是一个很聪明的方程式。

德雷克方程提出后,天文学家在一段时刻里对这个式子并没有太大决心。首要,式子中的未知量的代入值难以确定,20世纪60年代,天文学家乃至还不知道太阳系外的恒星是否真的具有行星。其次,德雷克方程写在国际大爆炸学说被验证之前,以现已违背天文学干流理论的恒稳态国际模型(恒稳态国际模型以为,国际的曩昔、现在和将来基本上处于同一种状况,从结构上说是安稳的,从时刻上说是无始无终的)为根底,天文学家觉得R*的数值难以确定。其他,被德雷克方程所鼓励的“查找地外文明方案”——用无线电信号寻觅外星人——也是泥牛入海无音讯,找到外星文明的远景并不达观。

不过,现在现已是2019年,天文学家现已了解了许多人类1961年还不曾了解的国际常识,他们能够批改方程中未知量的数值,相对靠谱地核算一下外星文明的数量。下面咱们就来看一看天文学家最新的核算方法吧。

核算宜居的行星

1.R*:银河系内恒星的数量

今日,国际各地的天文台现已做了屡次全景巡天和深巡天,天文学家能够简略地看清银河系有多长、多宽、中心的拱起有多厚,他们经过调查就能够估量出恒星的数量,天然不需要去理睬国际大爆炸学说了。天文学家现已达到一致:银河系中恒星的数量在2000亿~4000亿之间。相差仅两倍的不确定性是能够承受的,达观的天文学家会倾向于选用一个最大的数字——4000亿。

2.fp:恒星系具有行星的概率

在曩昔的20年中,凭借强壮的太空望远镜,新发现的系外行星像漫山遍野那样纷繁“破土而出”,比方美国航空航天局2009年发射的开普勒太空望远镜,它现已清晰发现了超越130颗系外行星,还探测到3000多颗有待承认的潜在行星。这些新的发现,给予了天文学家有关银河系内系外行星数量的普查数据。依据普查成果,天文学家以为,恒星系具有行星的概率至少有80%,达观念,fp取1也是能够的。

3.ne:恒星体系中具有宜居行星的概率

一颗正值壮年的恒星,是否能够“支撑”起一片适合寓居的生命国际呢?一颗类似于太阳的恒星——带有太阳的质量、半径和寿数——是能够做到的,人类文明的存在便是证明。可是,更大、更重的恒星能够么?有时候,太大意味着燃烧得太快,以至于恒星进入暮年时生命还没来得及呈现。一颗低质量的恒星也不稳妥,由于小恒星或许不太安稳,它会经常闪耀,吹走行星的大气层或许宣布足量的紫外线,杀死生命。

其他,天文学家还要考虑许多问题。比方,恒星系中是否有满足的重元素来支撑生命活动,或许恒星在银河系中所在的方位是否安全——假如恒星接近黑洞或许坐落紊乱喧嚣的银河系中心,那里就很难呈现宜居国际。即便恒星的问题能够搞清楚,宜居的规范也是难以断定的——地球当然是宜居的,然而在前期的太阳系中,地球和金星、火星的天然条件其实是类似的,但后者现在肯定是一片穷山恶水;外太阳系的木卫二和土卫二都带有地下海洋,或许隐藏着尚未被发现的地下生命,那么这两颗卫星应不该该被视为宜居国际呢?

所以,许多问题都是说不清的,天文学家只能做出一个保存的估量:银河系中至少1/4的恒星能够具有一个潜在的宜居行星。

不确定的未知量

4.fl:宜居的国际能够发生生命的概率

前面的三项乘起来,天文学家得到了一个银河系中宜居行星的保存数量:1000亿——这是个不错的数字。可是,方程中后边的4项才是更大的应战,由于这4项愈加难以确定。

在所有宜居的星球上,天然界怎么迈出从非生命到生命的第一步?原始生命起源于星际物质仍是海洋或许大气层?关于这些问题,咱们乃至还无法给出太阳系本身的答案。达观念说,生命从宜居国际中呈现的概率或许有10%,但也或许是极小的,缺乏百万分之一或许更糟。

天文学家能够给“fl”挑选任何一个数字——其他一个随意的数字也不见得强多少。或许在未来的某一天,天文学家将有才能用望远镜技能测定各种系外行星的大气层的成分,找到甲烷、氧气和二氧化碳等生命所需的物质,但这些充其量也仅仅直接依据。所以,假如天文学家以为,一个潜在的宜居国际诞生生命的或许性有万分之一,这就意味着银河系中或许有1000万个生命国际存在。

5.fi:生命能够进化出智能生命的概率

界说一种生命是否智能其实是很迷糊的,就连顶尖的生物学家都在争辩:海豚、类人猿或许什么其他动物是否是智能的。可是,没有人会置疑,高级生命的身体是杂乱并且高度分解的,即高级生命体以微观的多细胞的方法排列组合,构成具有不同功用和结构的器官和安排。所以,为了简化问题,生物学家能够暂时抛开智不智能的争辩,先讨论一下高级生命呈现的概率。

在第一个多细胞生命呈现之前,“生命”这种东西现已在地球上“摸爬滚打”了20亿年。多细胞生命呈现之后,又花了数亿年,生命才开展出带有性别差异的两性功用。没有这两个历史阶段,单细胞生命就不或许被筛选,或许它们只能进化成更大的单细胞。但生命有多大的概率会在开展的过程中走出这“两步”?生物学家只要地球这仅有一个“数据实验室”。假定“fi”有千分之一的概率,那么银河系中会呈现1万个存在高级生命的国际。考虑到恒星与恒星之间的均匀间隔,这意味着每隔几百光年,咱们就能够发现一个新的“地球”。

6.fc:智能外星文明用人类能够辨认的科技手法向太空传达信息的概率

达观念,fc能够取值为1——这也不见得有多么不合理。

缺乏1的核算成果

7. L:在行星整个寿射中现在存在外星文明的概率

这是一个超级难答复的问题。为了让这个问题有个相对合理的突破口,咱们就不要在乎外星人是否阅历了第一次或许第十次科技革新,也不要在乎它们是否在战役中自我消灭或许有侵略太空的野心。天文学家只需要关怀:外星人是否像人类相同聪明。假如是的话,这就意味着它们也有科技文明。

当然,除了地球之外,没有任何外星科技文明的数据能够参阅。那咱们就看看地球的“L”值吧。在地球上,寒武纪大迸发距今现已5亿年,但地球上只开展出人类一种科技兴旺的物种,并且人类开展现代科技的时刻也仅有戋戋几百年。假定人类依照现在的状况持续生计几千年,这就意味着地球寿射中,人类处于高科技状况的时刻能够占到十万分之一。也便是说,即便银河系中有1万种会制作飞碟的外星文明,那么它们能够及时遇到人类文明的数量也只要0.1。

依据这样的核算,关于人类而言,银河系中外星文明的数量只要0.1(咱们能够将其理解为10%的概率)。这个数字当然不太精确,但现在,精确核算这个问题是不或许的。

其实,人类探究外星文明的工作才刚刚起步,与其纠结于这个充溢不确定性的公式,还不如积极地用科学手法去查找太空,或许,人类很快就会有惊人的发现。

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