马特·威廉姆斯，《今日宇宙》 一项新的研究对费米悖论提出了新的观点——我们看不到外星文明，因为它们在睡觉
信用:凯文M
吉尔 近年来，系外行星发现的爆炸性(迄今已证实超过4164个)引发了人们对这个永恒问题的新兴趣:“宇宙中只有我们一个人吗？”或者，正如著名的意大利物理学家恩利克·费密所说，“大家都去哪儿了？”有如此多的星球可供选择，我们的仪器和方法也在不断进步，寻找地球以外的生命的工作正进入高潮
与此同时，这些发现激发了许多关于正在进行的寻找外星智能的新研究
这包括外星文明计算器，它是物理学家史蒂文·伍德林和多米尼克·切尔尼亚的创意
受最近试图解决我们银河系中高级生命的统计可能性的启发，他们提供了一个可以为你处理数字的数学工具
但是首先，快速复习一下似乎是合适的
美国物理学家和SETI研究员Dr
弗兰克·德雷克
1961年，在格林班克天文台的一次会议上，德雷克准备了一个等式，总结了在我们星系中发现外星人的概率
此后被称为德雷克方程，这个概率论点是这样数学表达的: n是我们可以与之交流的文明数量*是我们银河系中恒星形成的平均速率fp是那些拥有行星的恒星的比例li fefl是能够支持生命的行星数量li fefl是能够发展智能生命的行星数量fc是能够发展传输技术的文明数量Li是这些文明将它们的信号传输到太空的时间长度 虽然这个等式的目的是为了激发关于东京都议定书的可能性的辩论，但它也是重要的，因为它的基本含义
即使人们保守地对待所有的变量，他们仍然会得到一个数十或数百的N结果
基本上，即使生命在我们的星系中非常罕见，至少也应该有一些我们可以接触的文明
多年来，德雷克方程受到了相当多的批评，人们已经做了许多尝试来完善它
例如，在最近发表在《天体物理学杂志》上的一篇论文中，天体物理学家汤姆·韦斯特比和克里斯托弗·J
诺丁汉大学的康塞利茨根据天体生物学哥白尼原理创造了一个他们自己的概率论点
简而言之，这一原则(当应用于我们宇宙中生命的存在时)表明，代替其他证据，人们永远不应该假设人类是特殊的或独特的
当被应用到人类在宇宙中是否是孤独的问题上时，维特比和康塞利齐能够产生德雷克方程的现代版本
数学上，它可以表示为: N = N* * FL * FHZ * FM *(升/吨) n是我们可以与之交流的文明的数量N*是银河系中恒星的总数x1是那些至少有50亿年历史的恒星的百分比x2是那些拥有适合支持生命的行星的恒星的百分比x3是那些具有足够金属含量的恒星的百分比x3是考虑到先进的生物学和先进的文明的情况下x1是先进文明的平均寿命x1是生命发展的平均时间 结合这些数值的最新天体物理数据，他们得出了36种文明的平均估计值
这篇研究论文启发了伍丁和切尔尼亚创造了他们的外星文明计算器(ACC)，这是一个允许人们使用德雷克方程或天体生物学哥白尼原理进行计算的工具，但是以一种交互的方式
除了是英国物理研究所的成员之外，伍丁还是全向计算器项目的定期捐助者。全向计算器项目是一个由希望让科学变得容易理解的专业人士组成的小型社区
德雷克方程和天体生物学哥白尼原理都试图解决这个紧迫的问题:“我们是孤独的吗？”信用:NASA 正是在这里，他遇到了切尔尼亚，一位正在攻读博士学位的年轻分子物理学家
D
波兰核物理研究所
伍丁通过电子邮件向《今日宇宙》解释道:“作为一种互动和有趣的方式，让公众参与到‘我们在宇宙中是孤独的吗？“计算器可以让人们很容易地看到这种模型中有哪些输入，以及改变数值会如何影响结果——比阅读科学论文更具互动性，而大多数人不会这么做。”
" 想要使用ACC的人必须首先选择他们想要使用的模型，然后填写模型假设部分的所有字段
一些默认值是基于科学家认为最有可能的统计数据提供的，但是用户可以自由输入他们想要的任何值
由此，他们将看到他们的模型和价值观预测了多少智慧文明
天体生物学哥白尼原理是推荐的，因为它是更现代的模型，并且可以被调整以允许弱的、中等的或强的场景
换句话说，用户可以调整外星生命形成的条件有多严格
然而，我们鼓励用户同时使用这个公式和德雷克公式，看看它如何影响他们的结果
哥白尼原理模型的另一个好处是，它允许用户看到到达最近的外星邻居需要多长时间
伍丁说:“(用户)应该从探索三种建模场景开始，看看输入和结果是如何变化的
最强的假设是非常严格的，并且紧跟地球上生命的发展
薄弱的场景有更宽松的假设，并导致更多的外星文明
然后你可以把你自己的值放进计算器，看看结果如何变化——这对纸上谈兵的天体生物学家来说很棒
" 艺术家对不同类型恒星可居住区范围的印象
信用:美国宇航局/开普勒任务/达纳贝里 一旦用户做到了这一点，他们就可以使用太空旅行计算器来查看在我们的银河系中与最近的外星文明相遇需要多长时间
这个计算器也是由切尔尼亚创造的，同样依赖于用户变量，如宇宙飞船质量、加速度和宇宙的物理模型(爱因斯坦或牛顿)
为了好玩，让我们假设行政协调会告诉我们，在我们的银河系中可能有数百个文明，最近的一个位于大约159光年之外(使用系外行星HD 42936 Ab作为参考)
让我们也假设我们有一艘与国际空间站质量相似的飞船(420公吨，463 U
S
吨),它可以加速1克(9
直到我们达到光速的99%
基于这些变量，太空旅行计算器告诉我们需要161
到达最近的ETI需要4年时间，尽管船员们只需要10年时间(因为我们使用的是爱因斯坦物理学)
显然，这艘船还需要大约11
6600万公吨(12
8500万美元
S
吨)的燃料来完成旅程
所以是的，这个任务不会很快发生
但这是一个有趣的练习，我强烈推荐
平心而论，德雷克方程和天体生物学哥白尼原理都有其局限性
例如，自从德雷克第一次提出关于前四个变量的著名方程以来，我们已经学到了很多
这在很大程度上是由于最近大量的系外行星发现，这些发现让天文学家对有多少恒星有行星，以及它们在恒星可居住区内绕轨道运行的频率有了很好的了解
同样，天体生物学哥白尼原理也有很多不确定性
在威斯比和康塞利茨的研究中，他们假设一颗类似地球的行星最终会形成生命
此外，人们普遍认为，由于现代人类仅出现在大约20万年前(而地球超过4
5亿年前)，SETI应该只看4
50亿年或更久
最终，预测有多少地外文明将会继续包含很多不确定性
随着时间的推移，以及我们用来进行SETI研究的仪器的改进，天文学家将会对这些变量有更多的了解
由此，我们可以预计，对我们银河系中可能存在的外星人数量的估计将变得更加严格
艺术家对一颗围绕类太阳恒星运行的超级地球的印象
信用:经理股票期权
Kornmesser 正如伍丁指出的那样，在我们能够回答“我们是孤独的吗？”满怀信心地: “也许在未来，随着对银河系中的恒星和行星的更多发现，你可以回到计算器，看看它们如何影响可能的外星文明的数量
“我们将更好地探测可居住区的类地行星，甚至能够探测它们的大气层(如果它们有大气层的话)
这可能会导致更有针对性的搜寻外星智慧生物，这将增加我们的机会
我一直认为在月球的黑暗面建造一个射电望远镜是一个远离地球无线电噪声的好主意，使我们能够提高对任何外星信号的敏感度
" 最终，在我们找到证据之前，我们无法确定外星生命和文明存在的可能性有多大
但美妙之处在于费米悖论(“每个人都在哪里？”)只需要解决一次
与此同时，对外星人的探索将会继续，并将从下一代仪器中受益匪浅，比如詹姆斯·韦伯和南希·格雷斯·罗曼太空望远镜，以及正在出现的方法
同时，概率研究和概率论据将帮助我们缩小搜索参数
如果他们在那里，我们一定会最终找到他们(祈祷好运)
此外，一定要查看Omni Calculator提供的其他有趣的工具，包括天体物理学、量子物理学和其他科学计算器
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