【博科園-科學(xué)科普】1961年著名天體物理學(xué)家弗蘭克·德雷克提出了一個(gè)被稱為德雷克公式?；谝幌盗械囊蛩兀@個(gè)方程式試圖估計(jì)在任何給定時(shí)間內(nèi)星系中存在的外星智能(ETIs)的數(shù)量。從那時(shí)起為了尋找外星文明的證據(jù)，人類已經(jīng)進(jìn)行了多次努力，這些文明被統(tǒng)稱為尋找外星智慧(SETI)。其中最著名的是SETI研究所花了幾十年的時(shí)間在宇宙中尋找外星無線電通訊的信號(hào)。

德雷克方程用于尋找宇宙中生命或先進(jìn)文明的概率。圖片版權(quán)：University of Rochester

但是根據(jù)一項(xiàng)旨在更新德雷克等式的新研究，國際天文學(xué)家小組指出，即使我們確實(shí)發(fā)現(xiàn)了外星生命的信號(hào)，那些發(fā)送這些信號(hào)的人也會(huì)死去很久了。該研究的標(biāo)題為“星系中擴(kuò)展的E.T.信號(hào)的區(qū)域覆蓋范圍:SETI和德雷克的N”最近發(fā)表。這項(xiàng)研究是由克勞迪奧·格里馬爾迪的洛桑聯(lián)邦理工(EPF-Lausanne)、杰弗里·w·瑪西的幫助下，納撒尼爾·k·Tellis（名譽(yù)教授和加州大學(xué)伯克利分校的天文學(xué)家）和弗朗西斯·德雷克自己——現(xiàn)在是搜尋地外文明研究所名譽(yù)教授（加州大學(xué)圣克魯斯）。

弗蘭克·德雷克在白板上寫下他著名的方程式。圖片版權(quán)：SETI

回顧一下德雷克方程指出文明在我們的銀河系的數(shù)量可以通過乘以平均計(jì)算我們星系的恒星形成率(R *)，恒星，行星的一部分(fp)，數(shù)量可以支持生命的行星(ne)，將開發(fā)生命的行星數(shù)量(fl)，行星的數(shù)量將開發(fā)智能生命(fl)，開發(fā)傳輸技術(shù)(fc)的數(shù)量以及這些文明的時(shí)間長度將傳輸信號(hào)送入太空(L)。這可以用數(shù)學(xué)方法表示為： N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L。研究小組首先假設(shè)了德雷克等式的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。

簡而言之認(rèn)為文明在我們的銀河系中以恒定的速率出現(xiàn)，而且他們不會(huì)無限期地發(fā)射電磁輻射(即無線電傳輸)，但是隨著時(shí)間的推移會(huì)經(jīng)歷某種限制事件。正如格里馬爾迪博士解釋的那樣：假設(shè)的通信文明(發(fā)射器)在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)送各向同性的電磁信號(hào)，并且排放的出生率是恒定的。每一個(gè)發(fā)射過程都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由電磁波所填充的厚度cL(其中c是光速)的球形外殼。

360度全景銀河。圖片版權(quán)：ESO/S. Brunier

這個(gè)模型把外星人的通訊當(dāng)成了一個(gè)環(huán)形(環(huán)形)的外殼，它逐漸穿過我們的星系。把星系塑造成一個(gè)圓盤，發(fā)射器在磁盤中占據(jù)隨機(jī)位置。每一個(gè)球殼都與圓的圓盤相交。環(huán)空穿過圓盤的任何一個(gè)點(diǎn)(例如地球)的概率，僅僅是環(huán)空區(qū)域和銀盤區(qū)域之間的比率。在銀河系盤面上的環(huán)的總面積，給出了與任何給定的點(diǎn)(如地球)相交的電磁信號(hào)的平均數(shù)字(N)。

這意味著數(shù)量是一個(gè)關(guān)鍵的數(shù)量，因?yàn)镾ETI只能在測量的時(shí)候探測到這些信號(hào)。根據(jù)計(jì)算，這一模型的兩種情況是基于輻射殼是否比銀河系的尺寸更薄，或者(2)更厚。這些與技術(shù)先進(jìn)文明(L)的生命周期相對(duì)應(yīng)，后者可能小于或大于光穿過銀河系的時(shí)間(即10萬年)。格里馬爾迪博士解釋說：穿越地球的信號(hào)的平均數(shù)字(N)取決于信號(hào)壽命(L)和他們的出生率。

發(fā)現(xiàn)N等于L乘以出生率，也就是德雷克的N(也就是當(dāng)前發(fā)射文明的平均數(shù))。這一結(jié)果(意味著穿越地球的信號(hào)的平均數(shù)=德雷克的N)自然來自于我們的假設(shè)，即信號(hào)出生率是恒定的。在第一種情況下，每一層殼壁的厚度都會(huì)小于我們星系的大小，只會(huì)填充銀河系體積的一小部分(從而抑制SETI的發(fā)現(xiàn))。然而如果有足夠高的可探測文明的出生率，這些殼壁可能會(huì)填滿我們的星系甚至是重疊。

銀河系中央?yún)^(qū)域的照片，圖片版權(quán)：UCLA SETI Group/Yuri Beletsky, Carnegie Las Campanas Observatory

在第二種情況下每一個(gè)輻射殼的厚度都要比我們的星系大，這使得SETI的發(fā)現(xiàn)更有可能。從這一切出發(fā)，研究小組還計(jì)算出，在任何給定時(shí)間，地球上的外星人信號(hào)的平均數(shù)量將等于目前傳輸?shù)奈拿鲾?shù)量。不幸的是聽到的文明早就滅絕了。所以基本上所聽到的文明將不會(huì)和現(xiàn)在的廣播一樣。正如格里馬爾迪博士所解釋的，這對(duì)SETI的研究提出了一個(gè)相當(dāng)有趣的暗示：研究結(jié)果并沒有把德雷克的N看作是交流文明發(fā)展的概率因素的產(chǎn)物。

研究結(jié)果表明，德雷克的N是一個(gè)直接可測量的數(shù)量(至少在原則上是這樣)，因?yàn)樗c穿越地球的信號(hào)的平均數(shù)量是一致的。對(duì)于那些希望在我們有生之年發(fā)現(xiàn)外星智慧的人來說，這可能有點(diǎn)令人沮喪。一方面（取決于我們銀河系中存在的外星文明的數(shù)量），可能很難獲得額外的地面?zhèn)鬏?，另一方面所發(fā)現(xiàn)的可能來自一個(gè)早已滅絕的文明。

SETI的艾倫望遠(yuǎn)鏡陣列(ATA)的無線電望遠(yuǎn)鏡在背景中與銀河系一起努力工作。圖片版權(quán)：SETI

這也意味著，如果有一天任何文明都能接收到我們的無線電波發(fā)射信號(hào)，我們就不會(huì)再見到它們了。然而它并不排除我們會(huì)發(fā)現(xiàn)在過去的銀河系中存在智慧生命存在的可能性。事實(shí)上在我們?nèi)祟愇拿鞯囊簧?，人類可能?huì)發(fā)現(xiàn)曾經(jīng)存在過的多個(gè)ETIs的證據(jù)。此外這些都否定了發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有文明證據(jù)的可能性。只是我們不太可能先對(duì)他們的音樂、娛樂或信息進(jìn)行采樣！

知識(shí)：科學(xué)無國界，博科園-科學(xué)科普

參考：Science News, arXiv, Nature