本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
人類到底是不是孤獨的呢?這個問題一直縈繞在科學家的腦海中,至今未有答案!
1961年,著名天文學家和天體物理學家弗蘭克·德雷克(FrankDrake)建立了一個方程,用於估算我們銀河系在任何給定時間的外星文明數量。這個公式被稱為「德雷克方程」,是一個概率論證,旨在為尋找外星智能(SETI)建立某種線索。當然,這個方程本質上是理論上的,它的大多數變量仍然沒有很好的約束。
例如,雖然今天的天文學家可以對新恆星的形成速度瞭然於胸,甚至對可能擁有系外行星的恆星數量也可以大概而論,但他們不能確定這些行星中有多少可能支持生命。幸運的是,哥倫比亞大學的大衛·基平教授最近進行了一項統計分析,表明充滿生命的宇宙是整個宇宙與生俱來的發展趨勢!
為了進行這項研究,基平教授考慮了地球生命的年表,從最早的微生物證據到複雜有機體的出現,比如人類。然後,他提出了這樣一個問題:如果這個年表一次又一次地前後排列,生命多久會重新出現一次。最後,他找到了四個可能的答案:
生命是普遍的,經常發展智力;
生命是罕見的,但經常發展智力;
生命是普遍的,很少發展智力;
生命是罕見的,很少發展智力。
然後,科學家將這四種可能性應用到一種稱為貝葉斯推斷的統計分析技術中,以對模型進行權衡,貝葉斯推斷是推論統計的一種方法。此技術基於先驗知識描述事件的概率,然後在新數據可用時更新這些概率。 在貝葉斯推理中,總是需要選擇先驗概率分布。但這裡的一個關鍵結果是,當我們比較稀有生命和普通生命情景時,普通生命情景的可能性總是至少是稀有生命情景的9倍,這種技術類似於投注賠率。它傾向於反覆測試新的證據來反對你的立場,實質上這是一個完善你對事件可能性估計的正反饋循環。
根據數據統計,已知最早的生命證據是在海底鋯石沉積物中發現的細菌化石。基於碳-13的放射量統計,這些沉積物形成於地球海洋之後3億年。從本質上說,這些沉積物表明,地球上的生命在35億年前就已經完全出現了,大約是在地球形成10億年後,這在地質時間上相當快。
基於此項數據,Kipping估計,對於條件和進化時間線與地球相似的行星,生命自然出現的機率相當高。除此之外,隨著進化時間的延長,生命體變得越來越複雜,這種可能性就變得越來越不利。
例如,雖然在地球有海洋之後,單細胞有機體的形成只需幾億年,但在真核生物和多細胞有機體出現之前,還需要15至20億年。與此同時,寒武紀爆發又花了10億年時間,這一事件才導致了地球上生命的多樣化。
那麼同理,外星生命變得複雜、差異化和智能化的可能性有多大呢?根據基平教授的研究,這種可能性並不高,這表明這種生命是罕見的。這是基於這樣一個事實,即人類開始出現在進化記錄的晚期和地球的可居住時期內,這表明人類的發展相當困難。
從表面上看,該研究表明,雖然宇宙中的生命是豐富的,但複雜的生命要少得多。然而,科學家也指出,這項研究的可能性並不是唯一,而且研究結果只能被視為一個試探性的假設而不是結論。因為它只能根據地球上發生的事情提供統計概率。然而這項研究為我們尋找外星生命提供了創新思維
就像德雷克方程一樣,這項研究提供了思考的線索,在未來,我們能夠尋找到我們所需要的證據,你說呢?