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一个8维度的模型告诉你,人类想找到外星人还早着呢

2018-10-25
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到底有没有外星人存在?这是一个困扰我们很多年的问题。2010 年,天文学家 Jill Tarter 和他的同事就曾提出,外星文明的信号也许遍布了整个银河系,只是相比之下,我们观察到的宇宙范围十分的渺小。如果把搜寻外星文明比作在海水中找到一条鱼,那么我们搜寻过的部分只是一杯水的容量而已。

 

最近,来自宾西法尼亚的天文学家,Jason Wright 及其同事建立了一个数学模型,来量化人类目前为止搜寻过的宇宙这个模型有八个维度,除了空间的三个维度之外,还有信号的五个维度,它们是信号频率范围,重复率,信号极化和调制,传输带宽,和灵敏度。

 

从 60 年代开始人类开始收集宇宙信号开始,这八个维度均有所涉及。其中,三维空间是以太阳系为中心,半径向外延伸三万光年的宇宙空间,代表人类探索过的宇宙区域;除了普通的三维空间之外,模型中的其它参数也很重要,重复率越高的信号越好分析,重复率越低的信号越不可靠。

 

这个八维空间有多大?在进行了简单的积分运算后,Jason 给出了答案: 6.4E116m5Hz2s/W。而天文学家探索过的占比,只是上面这个体积的 5.8E-18 分之一。据此,我们可以对 Jill Tarter 的海水比喻给出一个量化精确版本:地球上海水总量是 1.335E21 升,所以目前为止搜寻过的范围只有 7700 升,也就是 7.7 立方米,三个家用浴缸就能装得下。

 

虽然比 Tarter 原话中的“一杯水”要大得多,但比起整个海洋来说还是太小了。但是这并不能说明我们对外星人的探索是失败的,相反,我们的搜寻才刚刚开始。

 

无论是 JillTarter 还是 JasonWright,他们都在努力回答一个问题:外星人到底在哪里?这个问题出自著名的费米悖论。

 

1950 年的一天,诺贝尔奖获得者、物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人的问题时,突然冒出一句:“他们都在哪儿呢?”这句看似简单的问话,就是著名的“费米悖论”。

 

一方面,宇宙显著的尺度和年龄意味着高等地外文明应该存在。基于科学探知的事实:古老的银河系,已有约 100 多亿年的年龄,而银河系的空间直径却只有大约 10 万光年,就是说,即使外星人仅以光速的千分之一翱翔太空,他们也不过只需 1 亿年左右的时间就可以横穿银河系——这个时间远远短于银河系的年龄。而且从数学概率上分析,在浩瀚的宇宙里,应该有着众多的类似地球的适合于生命存在的星体。并且这其中,有些星体的年龄要远远大于地球,因此,它们上面的生命进化,也要远远早于地球上的人类。

 

然而另一方面,这个假设却得不到充分的证据支持。从 1960 年代以来,有过各种各样的寻找证据的尝试,很多项目仍在进行中。但是,人类并没有达到星际旅行的水平,这种探索只能通过远距离进行。

 

这种限制导致我们只能去探索那些对环境造成显著影响的文明,或者是该文明产生了能被远距离探测的信号,比如射电辐射。目前全世界有很多搜寻地外文明的团体,他们统称地外文明搜寻计划(SETI)。这些组织致力于用射电永远镜等先进的设备接收从宇宙深处传来的磁波,从中发现有规律的信号,希望借此发现地外文明。

 

这种方式只对有一定科技水平的文明有效,对于没达到相应技术水平的文明,就不太可能被地球探测得到了。即使是人类,使用电磁辐射的历史也不过 一百年之久。我们最早发出的电磁波才达到了一百光年远的地方,相比于银河系 10 万光年的半径,这个距离可以忽略不计。

 

而最早的人信息编码的地球名片是 1974 年以阿雷西博信息的形式发射向太空。该信息共有 1,679 个二进制数字 (ASCII),而且 1,679 这个数字只能由两个质数相乘,因此只能把信息拆成 73 条横列及 23 条直行,这是假设该信息的读者会先将它排成一个长方形。如果把它排成 23 条横列,它会变成白色杂讯,相反如果把它排成 73 条横列,便可排出下图中的一幅信息。

 


目前这条信息达到了 44 光年远的地方,而是用了质数作为信息载体,因为数学是宇宙中的通用语言。它可能会被一些外星文明截获,信息被破解,更大的可能是就此游荡在宇宙深处。

 

信息被外星文明截获,是不是我们的外星文明搜寻计划就大功告成了?别高兴的太早了,任何人类发出的信息都有可能招来杀身之祸。

 

科幻作家刘慈欣在他的作品《三体》中描述了宇宙的另一番景象。他说“宇宙像是一座黑暗森林,每个文明都是带枪的猎人,像幽灵般潜行于林间,轻轻拨开树枝探索外界,同时竭力不发出脚步声隐藏行踪,因为林中到处都有和他一样潜行的猎人。如果他发现了别的生命,能做的只有一件事:开枪消灭之。在这片森林任何人视他人为地狱,永恒的威胁来源、永恒的资源抢夺者,只有先下手为强的不变思维才能抵消未来潜在风险,任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭。”

 

这是科幻小说中的内容,但也有很强的现实意义。它建立在两条假设之上:

 

1、生存是文明的第一需要

2、文明不断增长和扩张, 但宇宙中的物质总量基本保持不变。

 

在这个基础上,两个文明相遇时,双方的第一反应就是保护自己,从而会互相猜疑。加上距离间隔以及文化,特种差异,宇宙文明间的猜疑一旦形成就会艰不可摧,最终导致文明之间无法判断彼此的善恶并最终驱使两方相互敌视。

 

在这种规则下,技术等级较高的文明倾向于隐藏自己,使其他文明难以探查。暴露自己的文明在黑暗森林打击中被消灭。生存选择的结果是所有的文明都变得难以发现。这也算是对费米悖论的一个可能的解释了。

 

-End-


参考:

https://www.technologyreview.com/s/612232/the-8-dimensional-space-that-must-be-searched-for-alien-life/




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