人類在宇宙中是獨一無二的嗎?科學家:是時候更新德雷克方程了

德雷克方程是所有科學中最著名的方程之一,也是其更具爭議性的方程之一。

它是我們在宇宙中追求外星生命的許多基礎,也是許多最敬業的外星獵人的理想口頭禪。儘管半個世紀以來沒有任何確鑿的證據證明外星人的存在,但 搜尋外星生命重新引起了人們的興趣,當然,這在很大程度上要歸功于技術的發展和對系外行星的研究激增。同時這個方程相關的問題並沒有隨著時間的推移而減少,因此一些科學家認為,是時候更新德雷克方程了。

什麼是德雷克方程?

德雷克方程是一個機率方程,旨在預測銀河系中先進的、具有通信能力的外星文明的數量。

這裡需要說明一點,它不像微積分或三角學中發現的那種嚴格的數學方程,很多人指出它甚至也不是一個真正的機率方程,但真相是,它從來沒有真正打算成為一個。

其實這個方程最初由弗蘭克德雷克博士于 1961 年提出,用于在西維吉尼亞州格林班克的國家射電天文臺舉行的第一次尋找外星生命的會議。當時射電天文學還處于起步階段,SETI 作為一項實際的、科學嚴謹的追求,以前從未嘗試過。在許多方面,德雷克方程只是試圖找到一個開始這個過程的地方,而不是開發一個供研究人員使用的實際微積分。

無論如何,德雷克方程吸引了與會者的想象力,包括卡爾·薩根,他是 20 世紀最重要的科學傳播者之一,也是 SETI 繼續努力的熱情宣導者。薩根和其他人幫助德雷克方程獲得了廣泛的關注,使得整個科學界都無法忽視。不過德雷克方程在脫離其原始背景時很容易被誤解,而且隨著系外行星的發現,它也受到了一些衝擊和質疑。

然而,德雷克方程的核心是挑戰我們從戰略上思考我們對外星文明的搜索,同時提供一線希望,即這樣的搜索不會完全浪費時間和資源。

德雷克方程計算什麼?

德雷克方程試圖對通往先進的、具有通信能力的外星文明的發展道路上的幾個因素做出有根據的猜測,並評估在銀河系中找到這樣一個文明的可能性。

一些變數很容易量化,比如銀河系中的恒星數量,而另一些變數則是徹頭徹尾的哲學變數,比如一個有交流能力的文明在通過自我毀滅或其他方式消失之前可以存在的時間的災難。

最終,方程的結果可能會根據您在計算結果時選擇的假設而發生巨大變化,因此您可以輕鬆預測 4000 億顆恒星的星系中少于十二個交流文明,或者它可以產生更樂觀的 100,000甚至超過一百萬。

從那裡,簡單地應用統計分佈方法就可以揭示外星文明離地球有多遠。

這七個變數是什麼?

R* = 適合智慧生命發展的恒星形成率(即類似于太陽的恒星)

f(p) = 擁有行星系統或可能形成行星系統的恒星的比例

n(e) = 每個恒星系統具有宜居環境的行星數量

f(l) = 實際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) = 利用能夠將其存在傳播到外太空的技術的智慧文明的比例

L = 這些智慧文明使用該技術向太空傳播其存在跡象所花費的時間。

當德雷克創建這個方程時,他和他的同事為每個變數[插·入]了一組值。至少,他們發現N = 20,這意味著我們可以與銀河系中可能有 20 個文明進行交流。N最多達到50000000。這似乎有點高,但誰讓他們是科學家……

實際上,這個方程中的一些變數在提出方程時已經知道,而一些變數仍然完全未知,即使到今天,儘管隨著方程向右移動,變數的不確定性通常會增加。

是時候更新德雷克方程了!

我們所知道的整個宇宙中只有一種先進文明:我們人類。自德雷克方程首次提出以來的 60 多年裡,沒有人能夠確定 L,即先進文明在開發出技術後能夠將其存在傳送到太空的時間長度。

我們知道這個答案可能超過 100,這是人類使用無線電波廣播信號的時間,但我們是異常值嗎?文明通常會在開發此類技術的十年內毀滅自己嗎?50年內?這大約是從第一個無線電信號到第一顆原子彈之間的時間。作為一個技術先進的文明,一個物種有可能無限期地生存嗎?

我們有一個案例研究,關于人類的判決還沒有出來,所以沒有科學嚴謹的方法可以真正填充最後一個變數,這個變數可能意味著在銀河系中獨處或有鄰居之間的區別沿著星際之路。

那麼德雷克方程在任何有意義的方面有用嗎?是的,它是,尤其是作為進一步探索和思考 SETI 的基礎,這首先是等式的全部要點。

在對德雷克方程的全新提議修訂涉及實際上整合新的系外行星資料,以努力確定N的實際值。羅切斯特大學的亞當·弗蘭克(Adam Frank)和華盛頓大學的伍迪·沙利文(Woody Sullivan)認為,與其試圖確定在遙遠的彼岸可能存在多少智慧文明,不如問一下曾經有多少文明。

換句話說:他們認為修正後的德雷克方程應該顯示出智慧生命出現的可能性。他們提出的「新方程」:在可觀測宇宙的歷史上,可能發展出多少先進文明?弗蘭克和沙利文的方程借鑒了德雷克的方程,但消除了對L的需要。

他們的論點取決于最近發現有多少行星存在,其中有多少位于科學家所謂的「宜居帶」——液態水和生命可以存在的行星。這容許弗蘭克和 沙利文定義一個他們稱之為 N(ast)的數字。N(ast)是 N* 的乘積,總星數;f(p),形成行星的恒星的比例;和 n(p),這些行星在其恒星宜居帶中的平均數量。

然後,他們提出了他們所謂的 Drake 方程的「考古形式」,它將 A 定義為「在可觀測宇宙的歷史上曾經形成的技術物種的數量」。

他們的方程 A=N(ast) *f(bt)將 A 描述為 N(ast) 的乘積 - 給定體積的宇宙中可居住行星的數量 - 乘以 f(bt) - 在這些行星之一上出現技術文明的可能性。例如,所考慮的體積可以是整個宇宙,或者只是我們的銀河系。當然,這個更新(簡化)後的方程也存在不確定性。

最後,無論如何,搜索仍將繼續。就像本文所提到的,德雷克方程只是一個討論點,我們可以用它來圍繞我們在宇宙中可能或可能不孤單的事實。不過如果幾率告訴你那裡不存在生命,那為什麼還要費心去尋找呢?但是,如果您可以查看德雷克方程並看到數以千計可能的外星文明將它們的存在廣播到宇宙中的潛在回報,那麼這可能足以讓天文學家在他們聆聽宇宙寂靜的千夜之後繼續前進。畢竟,您無法找到一開始就從未搜索過的東西。

用戶評論