事实如此浪漫

星系模拟为费米悖论提供了一个新的解决方案

经许可转载自广达电脑杂志的抽象博客

天文学家在一篇新论文中声称,恒星运动应该会使文明更容易在银河系中传播,但我们仍然可能会发现自己是孤独的。 格雷格·拉科齐摄

一个众所周知,我们一直都是孤独的。只有我们在这个淡蓝色的点上,“你爱的人,你认识的人,你听说过的人的家,”正如卡尔·萨根(Carl Sagan)令人难忘的说法。没人打电话来,也没人来。然而宇宙充满了恒星,几乎所有的恒星都有行星,其中一些行星肯定是适合居住的。大家都去哪了?

意大利物理学家恩里科·费米据说是第一个构成这个问题,在1950年,科学家们已经为他的同名悖论提供了大量的解决方案。其中最著名的一个来自萨根本人,和威廉·纽曼,他在1981年提出了假设我们只需要耐心。没有人来过,因为他们都太远了;进化出一个足够聪明的物种来发明星际旅行需要时间,而这个物种要在这么多的星球上传播也需要时间。还没有人在这里。

其他研究人员认为,地外生命可能很少会变成太空生物(就像地球上只有一个物种曾经那样)。一些人认为,精通技术的物种一旦出现,就会迅速自我毁灭。还有一些人认为外星人可能在过去造访过我们,或者他们故意避开我们,因为他们已经变得足够聪明,对其他人都持怀疑态度。也许最悲观的答案是一个基本的答案从1975年开始,天体物理学家迈克尔·哈特(Michael Hart)宣称,没有人造访地球的唯一可能原因是,地球上真的没有人。

现在有一个这驳斥了萨根、纽曼和哈特,并为费米悖论提供了一个新的解决方案,避免了关于外星人心理学或人类学的猜测。

这项研究正在接受天体物理学杂志,表明一个太空文明不需要萨根和纽曼想象的那么长时间就能跨越银河系,因为恒星的运动可以帮助分配生命。“太阳已经绕银河系中心转了50圈,”他说乔纳森Carroll-Nellenback他是罗切斯特大学(University of Rochester)的天文学家,领导了这项研究。“单是恒星运动就能让生命在时间尺度上的传播比星系的年龄短得多。”尽管星系可以相当快地完全安定下来,但我们的孤独并不一定是矛盾的:根据carroll nellenback和他的同事的模拟,自然的变异性意味着有时星系会安定下来,但往往不能解决费米的困境。

有可能银河系部分沉降,或间歇性沉降…

在解决费米悖论的尝试中,解决星系问题有多容易是一个核心问题。哈特和其他人计算出,一个单一的太空物种可以在几百万年内,甚至可能在65万年内,居住在银河系。根据哈特的说法,考虑到它们的传播相对容易,它们的消失意味着它们一定不存在。

萨根和纽曼认为,这需要更长的时间,部分原因是长寿的文明更有可能发展得更慢。增长更快、贪婪的社会可能在触及所有星球之前就消失了。所以也许有很多短暂的,快速发展的社会消失了,或者有一些长期的,缓慢扩张的社会还没有到来,就像杰森·赖特这项新研究的合著者之一,宾夕法尼亚州立大学的教授总结了萨根和纽曼的观点。但是赖特不同意任何一种解决方案。

他说:“这将物种作为一个整体的扩张与个体定居点的可持续性混为一谈。”“即使对一个物种来说是正确的,它也不会是异族社会学的铁律,即如果它们扩张,它们就必然是短暂的。”毕竟,他指出,地球上的生命是强大的,“而且它扩张得非常快。”

在他们的新论文中,Carroll Nellenback、Wright和他们的合作者亚当·弗兰克罗彻斯特和Scharf迦勒哥伦比亚大学的研究人员试图在不做出无法验证的假设的情况下检验这一悖论。他们模拟了“定居前沿”在银河系的传播,发现其速度会受到恒星运动的强烈影响,而之前的研究,包括萨根和纽曼的研究,都被视为静态物体。定居前沿可以只根据恒星的运动横穿整个星系,而不考虑推进系统的功率。carroll - nelellenback说:“有大量时间实现指数级增长,基本上可以解决所有系统的问题。”

但事实上,现在没有星际访客在这里——哈特称之为“事实A”——并不意味着他们不存在,作者说。虽然一些文明可能会扩张并成为星际文明,但并不是所有的文明都能永远存在。最重要的是,并不是每颗恒星都是可选择的目的地,也不是每颗行星都适合居住。还有弗兰克所说的“极光效应”(Aurora effect),得名于金·斯坦利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)的小说《极光》(Aurora)。在这部小说中,定居者到达了一个可居住的星球,但在那里他们却无法生存。

当carroll nellenback和他的合著者将这些阻碍定居的因素纳入他们的模型,并对不同的恒星密度、种子文明、宇宙飞船速度和其他变化进行了许多模拟时,他们发现了一个巨大的中间地带,介于安静、空旷的星系和充满生命的星系之间。银河系可能是部分稳定的,或者是间歇性稳定的;也许探险家过去拜访过我们,但我们不记得了,他们就消失了。太阳系很可能是其他已确定的星系之一;它已经几百万年没人来过了。

安德斯·桑贝格他是牛津大学人类未来研究所的未来学家研究了他说,他认为宇宙飞船将比恒星运动更有效地传播文明。“但恒星的混合可能是重要的,”他在一封电子邮件中写道,“因为它可能通过当地的生源说传播生命”——生命的化学前体的传播——“和智慧,如果它真的很难长距离传播的话。”

弗兰克认为他和他的同事们的新论文是对seti的乐观态度。他和赖特说,现在我们需要更努力地寻找外星信号,这在未来几十年可能成为可能,因为更多精密的望远镜将打开它们的眼睛,以观察外行星并开始行动瞥见他们的大气。

弗兰克说:“我们正在进入一个时代,届时我们将获得与其他行星上生命相关的实际数据。”。“这与我们现在的生活息息相关。”

赛斯肖斯塔克这位SETI研究所的天文学家已经研究费米悖论几十年了,他认为费米悖论可能可以用比类似距离和时间的感知更复杂的东西来解释。

也许我们并不孤单,也从未孤单过。肖斯塔克说:“在我的后院,滴答虫没有注意到它们被智能生物包围着——也就是我的邻居和我,但我们还是在这里。”

丽贝卡·博伊尔(Rebecca Boyle)是密苏里州圣路易斯市一位屡获殊荣的自由撰稿人。她是为大西洋也是FiveThirtyEight的常客。丽贝卡也是团体科学博客的成员无事可做的最后决定.她的作品经常在杂志上发表科学美国人新科学家漫长的时期《连线》杂志科普读物,并曾两次入选《美国最佳科学与自然写作》(Best American Science & Nature Writing)

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