科學家使用貝葉斯公式算出了外星人存在的概率

2021-01-10 萬象經驗

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自古以來,人類一直在思考,我們在宇宙中是否是孤獨的?一位天文學家說,他通過分析一顆行星生命周期內生命迅速發展的可能性和生命具有智能的可能性,確定了宇宙其他地方存在智能生命的可能性。

基本上,當人們意識到他們在天空中看到其他行星時,他們就開始懷疑其他行星是否有智慧生命。在19世紀,一種不發達的儀器使天文學家看到了火星表面的「人造」運河。那麼,面對數百年的猜測和不充分的信息,研究人員轉向了貝葉斯分析,一種利用我們所知道的來推斷我們不知道的東西的方法。為了做到這一點,科學家把地球的悠久歷史放在了一個回放循環中。

我們從地質記錄中知道,一旦我們的星球環境穩定到足以支持生命存在,它就開始迅速發展。我們還知道,第一個多細胞有機體,最終產生了今天的技術文明,但進化時間要長得多,大約40億年。但是,儘管科學家們知道生命首次出現在地球上的時間,但他們仍然不知道生命是如何產生的,這對在宇宙其他地方發現生命的可能性具有重要意義。

哥倫比亞大學天文學系助理教授大衛·基平在5月20日出版的《美國國家科學院學報》上發表的一篇新論文中,使用一種稱為貝葉斯推斷的統計技術進行分析,揭示外星生命在外星世界中的複雜演化過程。

外星生命的支持者們常常會回到宇宙如此之大以至於生命必須存在於某處的觀點。在任何一點上都沒有其他生命的可能性,從天文學的角度來似乎是接近於零。但這種簡單的分析忽略了我們所知道的關於生命是如何產生的。

為了進行他的分析,基平使用了生命和人類進化的最早證據的年表。他問,如果地球的歷史一遍又一遍地重演,生命和智慧有多大的概率再次出現?他用四個可能的答案來闡述這個問題:生命是普遍的,往往會發展智力;生命是罕見的,但往往會發展智力;生命是普遍的,但很少發展智力;最後,生命是罕見的,很少發展智力。

從這四個假設中,基平使用貝葉斯數學公式來衡量模型之間的優劣。在貝葉斯推斷中,總是需要選擇先驗概率分布,但這裡的一個關鍵結果是,當我們比較稀有和普通生活場景時,普通生活場景發生的可能性總是至少比稀有場景高9倍。

分析的基礎是地球海洋形成後3億年內出現了生命的證據,在碳-13耗盡的鋯石礦床中發現了生命,這在地球的生命周期中是一個非常快的開始。使用我們的客觀貝葉斯框架,我們表明貝葉斯因素在快速和緩慢的非自然發生場景之間至少是3個因素,而與智力進化的先前或時間尺度無關。

基平的數學計算表明,在他的實驗中,至少有四分之三的地球重新出現了快節奏的生命。問題是生命最終是否會進化出智慧,它的答案是概率為五分之三。所以總的來說,這意味著75%的概率是生命,60%的概率是智力,總的概率是45%。

如果貝葉斯分析是正確的,那就意味著即使地球本身是概率的少數。但這仍然是宇宙中類地行星上是否存在生命的更具體的論據。

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