研究报告称发现外星文明的可能性很小

Josiah01

我们银河系的其他地方是否存在任何先进的外星文明？我们不知道。我们只知道至少有一个。对于发现其他文明，我们应该持乐观还是悲观态度？
一篇发表在预印本服务器arXiv上的新论文认为，除非其他星球的出生死亡率（由其承载能力决定）在一个相对较窄的窗口内，否则我们不太可能发现其他技术文明。作者将此称为“微调问题”——该比率必须恰到好处才能发现其他先进文明。但我们事先并不知道这个比率是多少。
哥伦比亚大学天体物理学家戴维·基平 (David Kipping) 表示：“外星先进文明的人口数量取决于其出现和消亡的速度。这个比率才是真正重要的，但我们基本上对这些条件没有任何限制。出生率可能是每千年每个世界出现一个，也可能是每万亿年每万亿个世界出现一个”，死亡率也是如此。
基平与澳大利亚悉尼大学的杰兰特·刘易斯一起研究了出生率与死亡率的比率。这个比率可能跨越几个数量级，低于或高于 1。当比率为 1 时，一个物种的种群（无论是人类、外星人还是微生物）已经达到稳定状态，其种群数量保持不变。
在地球上，这一比例几乎从未接近过 1。地球已有 46 亿年历史，而地球上唯一拥有先进技术的物种也只存在了大约 100 年。
目前，人类的出生死亡率略大于 1，但人口统计学家认为到本世纪末，出生死亡率将趋于 1。但是，由于气候变化、核战争、严重的流行病或小行星碰撞等灾难，出生死亡率总是会急剧下降。因此，从银河系的角度来看，地球上出生死亡率接近 1 的时间间隔非常有限（银河系约有 100 亿年历史）。
其他先进科技文明的比率历史是否也一样？由于我们还没有发现其他文明，所以我们不知道，但根据地球的历史，作者认为比率为 1 的可能性很小。
在他们的论文中，他们的分析结果得出了一个涉及生死比的“稳态德雷克方程”；然后他们得出结论，由于 SETI（搜寻地外智慧生命）搜索只调查了大约一千到 10,000 个恒星系统，还没有发现任何 ETI，所以生死比一定远大于这个数字的倒数，即 0.001 到 0.0001。
这就为 SETI 的成功搜索留下了一个狭窄的窗口，比率大约为 0.01 到 0.1，其中存在我们现在可以探测到的 ETI。作者说，SETI 乐观主义者必须期待的就是这个小比率范围或“谷值”，他们称之为“微调问题”。
“我们认为，希望成功的人在某种程度上存在微调问题，”基平说，“他们希望出生死亡率不要太低，但又承认它不能太高，但却处在这种可能性的恐怖谷之中。”
勘察更多星球会增加成功的几率，但即使将勘察范围扩大到整个银河系（约 1000 亿个恒星系统），成功的相对概率也会增加 1000 万倍，但他们的计算发现，成功的绝对概率仍然“微不足道”——只有 1000 万亿分之一。归根结底，这是因为出生与死亡的比率可能远小于 1，而且实际上没有先验的下限。
他们写道，克服这些困难的唯一方法是，如果他们的稳定状态德雷克方程被违反，或者那里的出生与死亡比率不接近 1。为了证明这些后果，他们引用道格拉斯·D·阿克斯估计，在地球上，氨基酸 自发形成蛋白质的概率约为 10 -77，这是一个无穷小的数字。而这只是产生生物的必要第一步，更不用说随着技术的发展而产生的生物了。
作者在论文中写道：“这种微调的要求构成了我们担忧的基础。”我们甚至无法通过论证可观测宇宙中至少有一个技术先进的文明来限制这一比例，因为根据普朗克任务的测量，我们的宇宙似乎只是我们可观测部分之外的一个更大的宇宙的一个子集，即所谓的“哈勃体积”。
尽管如此，该论文认为 SETI 搜索仍然重要且至关重要，因为虽然成功的几率很小，但一次成功的发现将成为世界历史上最伟大的发现。他们指出，他们的发现有解决方案可以大大增加成功几率，例如“Grabby Aliens”假设或地球恰好位于银河系相对安静的角落。“有几种方法可以挽救我们形式主义的希望，”他们总结道。
该论文已提交给《国际天体生物学杂志》。