【神秘宇宙】我們是唯一的宇宙文明嗎?

■兩位美國天文生物學家重新檢視了德雷克公式(Drake equation)。除了對這個公式稍作修改外,並代入目前已知最好的各項參數。根據這些計算,他們得到了宇宙中出現其他文明的機率。

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圖片:CC0 Public Domain

撰文|陳勁豪

在好萊塢電影裡面,外星人基本上是年年造訪地球,每次來訪幾乎毫無例外都會把地球炸的一團亂。除了好萊塢的電影之外,每年也都有許多影片或照片宣稱他們拍到了外星人造訪地球。我們無從判斷這些影片是真是假,但是毫無疑問,許多人的心中大概都會有這個問題:我們會是宇宙中唯一的生命嗎?如果還有其他的生命存在,他們會有跟我們類似的科技嗎?

當然,科學家對這個問題也充滿了好奇。對科學家而言,這個問題最好是可以有個定量的答案,所以一位美國天文物理學家Frank Drake在1961年提出了著名的德雷克公式。這個公式可以用來估計銀河系中可能與我們接觸的外星高智慧文明的數量。德雷克公式可以寫為

N = R x (f_p) x (n_e) x (f_l) x (f_i) x (f_c) x L

這個公式一共有七個變因和一個結果,分別是
0) N: 銀河系中可能與我們接觸的外星高智慧文明的數量
1) R: 銀河系內恆星形成的速率
2) f_p: 恆星系統存在行星的機率
3) n_e: 每個恆星存在有適合發展出生命的行星的平均數
4) f_l: 符合以上條件的行星發展出生命的可能性
5) f_i: 演化出高智慧生物的機率
6) f_c: 這些高智慧生物能夠進行通訊的機率
7) L: 這些高智慧文明的預期存在期間

這個公式提供了一個定量分析的基礎。但是在1960年代,受限於當時科技發展,基本上每個參數都相當於是用猜的。根據估算人士的樂觀或是悲觀程度,計算出來的結果,也就是可以跟我們接觸到的外星文明的數量,從幾百萬到遠小於一都有。所以簡單的說,雖然有個估算的方法,但是卻沒什麼幫助。

自從1960以來,隨著各種觀測技術的發展,德雷克公式裡面的許多項都可以得到更精確的估計。例如恆星系統存在行星的機率,再發現系外行星之後,這個項的估計便更有觀測證據的支持。

儘管這個公式相當有用,但是許多科學家一直希望能夠對這個公式進行修改,以得到更好的估計與推論。University of Rochester的Adam Frank及University of Washington的Woody Sullivan最近便提出了一個新的公式。他們從德雷克公式出發,但是他們想問的是另外一個問題:宇宙誕生到現在,出現像我們一樣的智慧文明的機率究竟有多少?這個問題看起來跟德雷克公式想問的問題「銀河系中可能與我們接觸的外星高智慧文明的數量」似乎很像,但是卻有關鍵性的不同。Frank跟Sullivan的問題並不要求我們一定要能夠與其他的外星文明聯絡,而只考慮他們是否存在過的機率。這個要求顯然比德雷克公式要來的寬的多,所以得到的結果也不盡相同。至少他們就不用考慮恆星形成的速率,因為他們只要考慮已經誕生的恆星。另外,他們也不需要擔心這些高智慧文明存在了多久,因為他們現在只考慮這些高智慧文明是否會出現。

在考慮過目前已知的最佳估計數字後,他們得到的結論是,如果在宇宙中存在有一個適合生命存在的行星發展出高智慧生命的機率大於十的廿四次方分之一,那們我們便不會是宇宙中唯一存在的高智慧生物。

這個數字看起來相當小,也就是小數點後面要接上23個0。但是宇宙中有無數的恆星,說不定的確還有其他的宇宙文明存在。儘管如此,即便宇宙中有其他的高智慧生物存在,這也不表示我們有辦法觀測到他們。或許未來的科學家會想到更有效的方法來尋找其他的宇宙智慧文明吧。

原始論文
arxiv.org/abs/1510.08837 : A New Empirical Constraint on the Prevalence of Technological Species in the Universe

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MIT Technology Review 2015/11/06: Astrobiologists Revise the Chances of Finding Advanced ET Civilizations

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作者:陳勁豪 科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。2011年於美國紐約州立石溪大學(SUNY at Stony Brook)取得博士學位,研究主題為相對論性重離子碰撞(Relativistic Heavy Ion Collision)。長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯。

 

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