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我们为何到现在还未找到外星人?


更新日期:2018-08-12 09:43:55来源:网络点击:1150251
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利维坦按:爱因斯坦曾说,“关于宇宙最难以理解的事情是,它居然可以被理解”。有人认为,宇宙对于人类而言之所以可以理解,恰恰是因为宇宙是被设计出来的,至少在某种程度上,是由拥有与我们类似心智的智能设计的。

英国天体物理学家弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)爵士也曾表示,物理定律对人类存在的帮助是如此独特,所以宇宙必须是“一个被设计好的东西”。反哥白尼原理的人择原理(anthropic principle)虽然自上世纪70年代被提出后不断遭受学界质疑,但亦有大量的支持者。例如有人认为碳基生命的出现并不是偶然的,而是物理常数作用的必然结果。人择原理更像是一种哲学观点,鉴于我们目前对于宇宙的认知,其对错与否还不可证。如果我们的宇宙是由多元宇宙(如果你相信多元宇宙的话)中另一个技术更先进的文明所创造,那么这个“设计师”可能是导致大爆炸的原因,不过也仅此而已。

如果真是这样的话,这个高级文明(外星人)不为我们所知也属正常,毕竟理论上来讲,我们最远只能看见453亿光年远的地方,如果宇宙也类似地球是有限无界的(你始终不可能找到地球的边界,但你并不能因此就认为地球是无限的),说不定外星人只是在一个我们无法探测到的另一个宇宙边缘呢。

文/Liv Boeree

译/苦山

校对/乔琦

原文/www.vox.com/science-and-health/2018/7/3/17522810/aliens-fermi-paradox-drake-equation

本文基于创作共同协议(BY-NC),由苦山在利维坦发布

图源:The Talking Democrat

在我孩提时代的某个夏夜,我的母亲正陪我一同搜寻夜空中的恒星、流星和行星。

突然,我的目光被一个物体吸引了过去,那东西会发光,由亮到暗稳定地闪烁。它没有飞机通常会有的红色闪光信号灯,但要说它是颗流星,它的移动速度又太慢了。

显然,那是外星人。

但我的激动心情很快就化为云烟,因为我母亲向我解释说那是一颗卫星,它在绕轨道旋转时反射了太阳光。我失望地上床睡觉:那时候电视上在放《X档案》(译者注:The X-files,20世纪90年代闻名于世界各地的美国科幻电视剧),一周两次,我很希望外星人是真的。

时至今日,人们仍然如此希望着,这份期待随处可见——在好莱坞电影里,在公众的想象中,甚至在科学家之间。19世纪末20世纪初,随着无线电技术的出现,科学家们很快开始搜寻外星人的信号,而自20世纪80年代起,来自世界各地的天文学家团队都曾参与过正式的搜寻地外文明计划(SETI)。

图源:WiffleGif

然而看起来,宇宙中仍然没有其他生命的迹象。

现在,牛津大学的一个研究者团队为这个难题提供了一个新的视角。6月上旬,来自人类未来研究所(Future of Humanity Institute, FHI)的安德斯·桑德伯格(Anders Sandberg)、埃里克·德雷克斯勒(Eric Drexler)和托比·奥德(Toby Ord)发表了一篇论文,也许能彻底解决费米悖论(Fermi Paradox)——对外星生命存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。

(arxiv.org/pdf/1806.02404.pdf)

图源:iStock

这项研究使用最新的数据统计手段,对“我们是否孤单?”这一问题重新发问,得出了几条突破性的结论:我们地球人不仅很可能是银河系中唯一的智慧生命,而且有超过50%的可能性,在可观测的宇宙中,我们都是孤独的。

尽管这项研究发现有助于我们思索外星人存在的可能性,它们可能还有更重要的作用:帮助我们重新估计地球生命在近未来灭绝的风险几何。

其他人都到哪儿去了?


1950年,在洛斯阿拉莫斯国家实验室工作期间,物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)曾在午餐时对同事说过一句十分有名的话:“其他人都到哪儿去了?”

他当时正在思索,为什么地外文明存在的证据会如此之少。宇宙诞生已有大概140亿年之久,这期间有数以十万亿亿计的恒星生成,费米认为,在地球之外必定有其他的智慧文明。所以,他们在哪儿呢?

地外生命到底在哪里?图源:Giphy

我们至今仍然不知道答案,而随着时间推移,费米悖论中的矛盾只变得越来越显著和强烈。从20世纪50年代起,人类踏上了月球,向外太阳系发射了探测器(译者注:即旅行者1号),甚至把一辆电动跑车送上了环日轨道——只是为了好玩。如果我们能在不到100万年里从只能使用原始木器进化到能够完成以上这些工程学的伟业,那么,在我们这138亿岁的宇宙中,其他文明无疑有充足的机会进化到和我们差不多——甚至远超过我们的水平,不是吗?

既然如此,它们在扩张过程中肯定会留下无线电信号或是图像线索,而我们的望远镜理应能观测到才对。

科学家们是怎样尝试解决费米悖论,以及这篇论文为何与众不同

宇宙广袤无边,要想准确估测出小绿人的存在概率并不是件简单的事。

1961年,天文学家法兰克·德雷克(Frank Drake)提出了一个公式,将七个“参量”相乘得到数值N,表示的是在给定时刻、给定星系中可探测到的文明数量:

N:活动中的、可沟通的地外文明数量;R*星系中恒星形成的速率;fp有行星的恒星比例;ne行星系中适宜居住行星比例;fl在某个时刻发展出生命的行星比例;fi能发展出智慧生命的行星比例;fc智慧生命向宇宙发出可探知信号的行星比例;L:发出可探知信号的时长,也即可探知文明的寿命。图源:Ming Hsu

发明之初,德雷克公式(the Drake equation)只是个粗糙的工具,旨在激励人们从科学角度探讨地外文明的存在概率。然而,由于缺少合理可靠的替代物,它至今仍是天文学家计算地外智慧生命存在几率的唯一手段。这会导致不少问题,因为尽管有些参量——比如R*,恒星每年形成的速率——是相对明确的,另一些参量的数值则基本无法确定。

就拿L——可探知文明的预期寿命来说吧。如果我们考察过去存在于地球的数个文明的平均寿命,那么得出一个较低的L值也情有可原。假使以罗马、印加或埃及文明为参考的话,L的值不太可能大于数百年。但反过来,你也可以辩称,一旦某个文明的科技发展到可以星际旅行的程度,它就可能延续数十亿年之久。

美国天文学家与天体物理学家法兰克·德雷克(1930-)。图源:Science Friday

这种巨大的不确定性使得德雷克公式很容易受到使用者的主观影响(译者注:即乐观主义者会将参量设得过高从而得到乐观的结果,悲观主义者则会得到较低的结果)这点也在之前的科学研究中反映出来:不同研究得出的N值差异巨大,从10到数十亿不等。

在2000年《国家地理》的一次采访中,搜寻地外文明计划的联合发起人、天文学家吉尔·塔特(Jill Tarter)传神地描述道:“德雷克公式绝妙地将我们的无知梳理组织了起来。

此前,人们曾认真尝试过克服这种不确定性,他们为每个参量选取数个或保守、或适中、或乐观的最佳预估值,并将它们取均值。

此次,人类未来研究所的研究团队发表的论文名为“解开费米悖论”,他们对此前这种计算手段提出质疑,并展示了通过这种方式得出的N值会远超实际值,造成悖论的假象。

这是因为,仅仅选取数个参数估计值并将它们代入德雷克公式,得出的结果并不能反映我们的实际观点。举例来说,假设有三个科学家对L值的预估各不相同:

科学家A:“我认为L的值在1~10之间。”

科学家B:“我认为L的值在10~100之间。”

科学家C:“我认为L的值在100~1000之间。”

如果你对1至1000内所有的整数值取一般线性平均,其隐含的意思是,科学家C的意见所占权重是科学家A的意见所占权重的90倍,因为前者的估测值域比后者大了90倍。如果你将上述数据取对数,使得每位科学家的估测值域都处在同一数量级,那么三人的意见所占权重将更为均等。

图源:Tenor

因此,研究团队将所有可能的值域取对数,并做了上百万次模拟,以估算出统计学层面更可靠的N值。随后,他们对这些结果做贝叶斯推断——也就是说,将“我们目前暂未发现地外智慧生命”这一信息转换为数学语言整合进结果中(因为“缺少外星人存在的证据”本身就能证明外星人存在!)

这一包含两个阶段的过程得出了惊人的结果:以现有的天体生物学知识为基础来计算,我们有53%~99.6%的可能性是银河系中唯一的文明,有39%~85%的可能性是可观测宇宙中唯一的文明。

这意味着,我们所定义的生命形式罕见到令人难以理解,如果真有其他智慧生命存在,它们的居所也远在宇宙的边际之外,永远无法为我们所探知。

但生命体不可能这么罕见,这可能吗?


要明确的一点是,这篇论文的作者们似乎并未就外星人是否存在下定论,他们仅仅表示,就我们目前对七个参量的认知来计算,我们没有同伴的可能性很大。一旦得到新的信息,他们会随之更新这一概率。比如说,如果我们能在某颗彗星或行星上找到第二例自然发生论的实例——发现原始生命从无生命物质中诞生的过程,就能大大减少fl参量(在某个时刻发展出生命的行星数)的不确定性。

但他们的研究结果无疑引起了一场骚动,尤其是在SpaceX的首席执行官伊隆·马斯克(Elon Musk)转发了相关推特后:

图源:DeviantArt

许多人称这项研究的发现是狭隘且人类中心主义的,他们认为,任何暗示地球生命具有某种特殊之处的结论都不过是人类的自负作祟。

这种看法情有可原,因为“智慧生命在宇宙中极为罕见”这一观点听起来完全是反直觉的。既然我们和海豚、章鱼等其他智慧生命一同存在于地球上,我们便推己及人地认为地球之外的情况也一样。

但光是这点并不能证明智慧文明普遍存在。不论地外文明存在的真实概率是高达50%还是低至令人难以想象的万亿亿亿分之一,我们能够有意识地问自己这个问题,这种能力本身就基于“生命已经成功诞生(也就是我们自己)这一事实。

这一现象被称为观察者选择性效应(observer selection effect)——在考虑某事件的发生概率时可能出现这种偏差,因为要想观察某个事件,首先要有一个观察者。鉴于我们只有一个数据点(也就是我们自己),我们没有可靠的办法来预测智慧生命存在的真实概率。我们能自信地得出的唯一结论是,智慧生命可以存在。

图源:Science News

那么,如果我们是孤独的,这是好消息还是坏消息?


不论你认为这是好消息还是坏消息,这个观点——我们可能是宇宙中孤独的存在——都带来了严重的科学和哲学问题。我们的稀有性是件值得庆祝的事,还是件令人失落的事?如果人类是宇宙中唯一的知性实体,这意味着什么?

这最后一个问题事关重大。我们正以难以为继的速率耗尽地球上的自然资源,不仅如此,在人类历史上,我们首次到达了如今这个技术阶段,本种族的整个未来都掌握在我们自己的手中。在过去数年间,我们造出了足以多次清除地球上每一个人的核武器,并赋予了各国领导人轻轻一触就能启动这些武器的权力。每过一个十年,我们都能获得新的技术,同时,造福人类或毁天灭地的可能性也越来越大。


图源:MyConfinedSpace

当新年的钟声敲响,《原子科学家公报》杂志将末日之钟拨到了迄今为止离子夜最近的时刻【译者注:末日之钟(Doomsday Clock)是一虚构钟面,由芝加哥大学的《原子科学家公报》杂志(the Bulletin of Atomic Scientists)于1947年设立,标示出世界受核武威胁的程度,午夜零时象征核战爆发。最近一次调整在2018年1月25日,分钟被拨近子夜30秒,距离子夜只有2分钟】。与此同时,根据多位人类生存风险专家的预估,到本世纪末,人类有5%~19%的可能会彻底灭绝——考虑到这件事儿的后果,这一概率高到令人无法接受。

(www.fhi.ox.ac.uk/reports/2008-1.pdf)

这场黑暗赌博影响的不仅仅是活在当下的我们这70亿人。假使人类灭绝,未来的成百上千亿人类将不复存在,如果你将这所带来的道德负重也列入考虑因素的话,结论很明显:我们需要立即团结起来采取行动。

1990年,卡尔·萨根(Carl Sagan)在“暗淡蓝点”演讲(Pale Blue Dot speech)中说过一段著名的话:“在这一片浩瀚之中,没有任何迹象表明救助会从别处而来,帮助我们救赎自己。地球是我们目前所知唯一有生命居住的世界……地球是我们的立足之地。”

他说的不错,尤其在这项研究得出了这些发现的情况下。如果人类真的是宇宙中古往今来唯一的文明,那么我们肩负的就真的是“天”大的责任了。

图源:Dribbble

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