外星人都在哪儿?他们和我们一样,努力拼搏。

外星人都在哪儿?他们和我们一样,努力拼搏。

如果银河系已有数十亿年历史,而人类仅用几十年时间就登上了月球并发射了空间站,那么为什么还没有一艘外星飞船降落在白宫的草坪上呢?

正如数十年来各种天体物理学家所言,我们一定是宇宙中唯一的飞行新手。但罗彻斯特大学天体物理学家亚当·弗兰克领导的研究小组的最新分析为这一古老悖论提供了一个更微妙的解决方案。横扫银河系并建立统一的银河帝国对于一个庞大的超级文明来说可能是不可避免的,但大多数文明既不是庞大的也不是超级的——至少从我们的经验来看是这样。宇宙飞船会发生故障。过度活跃的恒星会灼伤原本理想的目标。经济危机和政府关门会扼杀新生的星际飞船。

弗兰克及其同事利用上周发布在论文数据库 arXiv 上的一种理论与模拟相结合的方法(目前正在同行评审中),探索了贫瘠星系和充满星系之间的实质性中间地带——在这个星系中,一些文明可能成功发展为多恒星文明,但不会在空间和时间上控制整个银河系。

天文学家才刚刚开始在星空中寻找科技的迹象(称为技术特征),所以很少有人对迄今为止的沉默感到沮丧(一个常见的俏皮话是,今天打赌外星人不存在,就好比扫描了一池海水后就断定海豚不存在一样)。然而,真正让乐观主义者彻夜难眠的,是 1975 年首次阐述的论点。

人们认为,即使以蜗牛的速度,银河系也如此古老,任何技术物种都应该有足够的时间辐射到银河系的每一颗恒星。然而,我们没有在地球上看到过去或现在的外星城市的证据——这一观察结果被称为“事实 A”。学者们已经投入了大量的笔墨试图解决这个被称为费米悖论的谜题,解释多种多样,从人类被置于保护区,到其他所有人都在冬眠,等待一个能更好地冷却他们电脑的宇宙。

许多解决方案都依赖于猜测外星人的行为方式,而这一直让弗兰克感到不舒服:“当人们谈论费米悖论时,总是让我们感到沮丧的一件事是,总是有那么多想象中的外星社会学。”

相反,弗兰克和他的同事们建立了迄今为止最全面的模型,试图将虚构从科学中剥离出来,并回答一个问题:在所有我们可能居住的星系中,哪些类型与事实 A 相符?

这项分析有许多与众不同之处。首先,研究人员在模拟中加入了恒星确实会移动的事实。“即使你没有飞船,你也可以免费穿越银河系,”论文合著者、宾夕法尼亚州立大学天文学家杰森·赖特 (Jason Wright) 说道。“每隔 10 万年左右,就会有一颗新恒星靠近你,所以你会跳到那颗恒星那里。”

研究小组计算得出,对于一个文明来说,其飞船速度只是我们老式旅行者号探测器的几十到几千倍,恒星的漂移将其遍布整个星系所需的时间缩短到几亿年。换句话说,如果你把银河系的存在压缩到一个日历年内,那么任何在 1 月 7 日之前发射飞船的人都可以在 1 月 14 日之前到达每个恒星系统。而现在,在 12 月 31 日,他们显然迟到了。

这种快速穿越时间加深了事实 A 的神秘性,直到研究人员又增加了两个现实检查。首先,正如弗兰克所说,好的行星可能很难找到。有些恒星没有行星。许多行星可能不符合你的要求。或者,你梦想中的行星可能已经被占领了。

其次,人类正在迅速意识到,没有哪个单一的栖息地能够永远存在。向其他星球扩张可以延长文明的整体寿命,但从新定居点诞生的那一刻起,它的日子就屈指可数了。它可能会持续数十万年甚至数百万年,但某个时候,一场灾难几乎肯定会把它摧毁。

通过考虑一系列定居寿命、合适行星的比例、发射之间的充电时间以及其他因素,该团队计算出在数十亿个潜在星系历史中,最终有多少星系可以定居,并发现了三大类。前两个代表了费米悖论的常识性解决方案:如果好行星很多,生存很容易,那么星系中应该充满生命。如果情况相反,没有人能走得很远。

然而,他们的许多模拟都属于第三类——银河系中部分地区无限期地保持定居状态。以快速波的形式穿越银河系可能很容易,但事后管理该领土几乎是不可能的。定居点逐渐消亡、分散,大片太空重新无人居住。有些定居点重新定居,有些则没有。

“最终可能会形成这种松散的定居点网络,”赖特说道,“整个星系都有人定居,但任何特定时刻的任何一颗恒星可能都没有人定居。”

我们可能碰巧身处至少数百万年未受影响的区域之一(作者指出,如果地球在其地质历史的深处存在定居点,那么今天就不会留下任何痕迹)。如果是这样的话,事实 A 就无需解释。

一些人仍然倾向于用其他方式解决费米悖论,比如英国牛津人类未来研究所的研究员安德斯·桑德伯格 (Anders Sandberg),他认为生命可能非常稀少。他希望弗兰克的模拟能够扩展到更广泛的可能性。桑德伯格在一封电子邮件中写道:“这是一个可爱的模型,但作者将自己限制在可能性空间的一个相当狭窄的角落。”

天文学家吉尔·塔特(Jill Tarter)的工作启发了卡尔·萨根(Carl Sagan)创作小说《接触》(Contact )。她称赞了该团队的能力,但质疑理论分析能走多远。她在一封电子邮件中写道:“他们很聪明,可能算对了数学,但在没有任何数据的情况下,这意味着什么。”

作者们认为,再多的理论也无法取代真正的探索,但他们表示,这一分析增强了他们对银河系中可能存在科技生命的乐观态度,也增强了他们对天文学界应该去寻找它的信念。弗兰克强调了已知行星系统的爆炸式增长,自 1992 年以来已发现近 4,000 颗系外行星,并期待研究人员能够开发出详细研究这些世界的能力。

“我们将观察这些大气层,看看它们是否含有氧气和甲烷,”弗兰克说,“我们可能会偶然发现技术特征。几千年来,我们一直在争论其他星球上是否存在生命,现在我们终于可以真正获得数据了。”

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