搜寻外星文明：外星智能生命极有可能已在人类之前进化

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本文是继上一篇德雷克方程漫谈发表之后的补充篇，因为德雷克方程并不是科学家搜寻外星文明的终点，相反，这个方程更多地激励了有关该问题的科学探索。就在2016年，美国的两位科学家发表了一篇新论文，在德雷克方程的基础上，用另外一种思维方式，从理论上论证了“宇宙历史上是否存在其他的先进文明”这一问题。本文将介绍这一论文的相关细节，另外介绍一下国外搜寻外星文明的重要研究机构SETI。
图片：搜索太空

　　人类在宇宙中是独一无二的吗？外星人是否真的存在呢？外星文明又位于宇宙中的哪些地方呢？《星际迷航》《星球大战》中的场景会不会有一天真实上演呢？大概很多人都会产生这样的想法，科学家们也不例外。
　　1961年，弗兰克 德雷克（Frank Drake）主持了一次“寻找外星人”会议，以探测外星文明的无线电信号。在为会议做准备时，Drake提出了著名的德雷克方程（Drake equation），列出了可以在银河系中预测（那些具备宇宙通信技术的）智慧文明数量的七个参数。

五十多年过去了，德雷克方程一直是科学中最难以解决和不确定的问题之一。其中，有三个参数具有非常大的不确定性。第一，虽然可以大致算出恒星的数量，但仍然搞不清有多少恒星存在可供生命演化发展的行星。第二，生命在宜居行星上进化并最终产生智慧文明的概率也是一个未知数。第三，人们并不清楚拥有智慧文明的生命一旦出现，将能够持续存在多久。
但是，这些问题并未阻挡人们继续思索，聪明的科学家绕过了其中最难以确定的参数，转而换了一种提问方式——与其问现在到底存在着多少外星文明，不如搞清楚人类是否是宇宙有史以来唯一的智能技术物种。
今年5月的《天体生物学（Astrobiology）》上，发表了一篇新的重要的论文，题为《关于宇宙中技术物种盛行率的新的实证约束（A New Empirical Constraint on the Prevalence of Technological Species in the Universe）》，作者是Adam Frank，美国罗彻斯特大学物理学和天文学教授，以及Woodruff Sullivan，华盛顿大学天文学系教授。该论文的链接如下，有兴趣的读者可以一睹原貌：
https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1510/1510.08837.pdf
　　Frank认为，根据美国国家航空航天局（NASA）的开普勒卫星和其他的相关搜寻，目前可以粗略地知道，大概有五分之一的恒星拥有位于宜居地带的行星。这基本回答了上文所述的第一个不确定参数。但是，拥有智慧文明的生命一旦出现，能够持续存在多久，这个问题的答案依然是完全未知的——以人类目前的经验是根本无法猜想的。于是，Frank 和Sullivan转移了问题的焦点，他们提出了一个新的“宇宙考古学问题（cosmic archaeological question）”——在宇宙的历史上，生命进化到先进状态的几率有多大？
　　但是，计算宜居行星上高级生命进化的概率依然具有巨大的不确定性。因此，Frank 和Sullivan对问题进行了翻转，他们并没有猜测高级生命进化的概率，而是转而估算阻碍高级生命进化的概率，以推算人类成为宇宙整个历史的唯一先进文明的概率。为此，他们提出了一个分界线——“人类是宇宙中唯一的文明物种”和“在人类之前，宇宙中有其他文明出现”之间的分界线。
他们将这条分界线称为“悲观主义线（pessimism line）”。Frank认为，虽然无法弄清在一个给定的宜居行星上智能的技术物种进化的可能性有多大，但是，通过使用他们的方法，可以准确地知道这个概率是多么低，人类才能成为宇宙所产生的唯一文明。如果实际概率大于悲观主义线，那么技术物种和文明就有可能发生在人类之前。
通过应用目前最新的系外行星数据计算，Frank和Sullivan发现，只有当在宜居行星上发展技术文明的可能性低于100万亿亿分之一（one in 10 billion trillion）时，人类文明才会成为宇宙中的唯一文明。
　　Frank认为，100万亿亿分之一是一个非常非常小的概率（我也同样这么认为），这意味着，其他的智能技术物种非常有可能已经在人类之前进化。他说，我们展示的，是在任何随机选择的行星上，形成文明物种的概率的底线。如果人类是宇宙历史中唯一的技术文明物种，那么我们计算的是自然所设定的实际概率——大约是100万亿亿分之一。但是，如果实际概率高于这个底线，宇宙的历史上，在人类之前，就会有文明已经产生过。
不过，是否有外星文明与人类同时存在则是另外一个问题，因为这不仅取决于文明在任何随机选择的行星上发生的概率，也取决于它诞生的时间，以及该文明持续的时间。
       随着科技的不断进步和发展，有各种各样的组织和项目对外星智慧生命进行搜寻。在国外，这种搜寻被称为the Search for Extraterrestrial Life（寻找外星人），简称SETI。在这些组织和项目中，有一个非常著名的机构，叫做The SETI Institute（搜寻地外文明学会），它或许是目前为止寻找太阳系外先进文明的最大玩家。


图片：搜寻地外文明学会

　　该机构成立于1984年11月，1985年2月1日开始运作。目前，该机构雇佣了130多名科学家、教育工作者和其他支持人员，它由三个中心组成：卡尔萨根宇宙生命研究中心，教育中心和公众宣传中心。
　　1988年，NASA（NASA）开始资助一项战略，扫描天空中的所有方向，寻找外星人。观察工作开始于1992年——哥伦布抵达新世界后的500年。然而，在一年时间内，美国国会就终止了资金资助。于是，搜寻地外文明学会开始寻求私人资助以继续寻找宇宙中的先进文明。根据它的官方网站显示，该机构目前有100多个活跃的项目，涵盖天文学、行星科学、化学进化、生命起源和气候变化等方面。
　　菲尼克斯项目（Project Phoenix）继续进行由NASA最初设立的外星人的搜索。截至目前，该项目仔细检查了地球附近的约1000个类日恒星的区域。
　　在与加州大学伯克利分校的合作项目中，该机构建造了42个独立的望远镜，作为一个单一的大规模观测仪器，以资助者Paul Allen的名字命名为“艾伦望远镜阵列”，于2007年开始投入观测。根据该机构提供的信息，艾伦望远镜阵列将使科学家们在未来的20年中检查多达100万个周边的恒星。
　　外星人大致可分为两类。第一类是生命本身的广泛分类，包括微生物和其他简单形式的生命——没有文明和技术，不能产生穿越星际的先进信号。很多科学家通过调查太阳系内外行星的大气和其他特性，作为寻找地外生命研究的一部分。
寻找外星智能生命超越了这一广泛的范畴，大多数SETI搜索专注于寻找可以表明外星人处于发达状态的无线电或光信号。
搜寻地外文明学会的天文学家Seth Shostak说，目前有三种方法用来搜寻外星人。第一个方法是过去看看——目前只有在太阳系内可行。第二个方法是通过研究行星的光线来调查它的大气层，目前通过NASA的哈勃太空望远镜等仪器进行。 第三个是搜索可以显示智能存在的太空信号。“这就是SETI所做的事情，”Shostak在一个广播节目中介绍。
　　大多数SETI搜索集中于无线电信号，并且大多数属于窄带信号。科学家们也专注于对先进文明进行光学搜索。 这些搜寻包括寻找非常短暂的、只持续纳秒的闪光。
　　当检测到有趣的信号时，科学家必须首先验证它的确来自地球之外。通过使用另一台射电望远镜确认观察，他们可以确保没有拾取人造信号。即使原始探测器确定信号源不是来自地球，由其他仪器提供“重复”是科学研究的重要组成部分。
　　一旦信号被确认来自地球外的智能源，该发现将尽快和尽可能广泛地宣布。
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闲不住a

来自宇宙的每一道光都可能是智能生命的神奇信号

guaigege

╮(￣▽￣)╭

pAxvOHtH

有外星文明。但是和地球没毛影响。一粒沙子都算不上，基本透明吧。

liuzengqiang_

根据光谱回显影像，在大概2000多年前发出的一个光源显示。某个巨大的恒星（非常大的太阳）有规则装置，类似被装上一个环，环上插一根棍子。