科学家:外星文明快要统治整个宇宙了

星空天文说 2023-10-30 17:39:01

文明在宇宙中的扩张速度可以是指数级的。

这张红外照片中包含了20万个以上的位于六分仪座的星系。ESO

寻找外星文明的努力仍然充满了不确定性。宇宙中已知的适居行星只有一个,已知的技术文明也只有一个。对于其他智慧生命可能会在哪里,科学家仍然停留在理论探索的阶段。

六十年前费米提出的那个著名的问题仍无答案。但它至少为我们开启了许多畅想的途径。

较为可能的一种情形是,文明的扩张会受到物理定律和行星环境承载能力的限制。

有一种所谓的“渗流理论(percolation theory)”可以用来解释这种情形。近日一些来自菲律宾洛斯巴诺斯大学(the University of the Philippines Los Banos)的科学家以传统“渗流理论”为基础,进一步设想了在三种不同的宇宙类型——稳态宇宙、暗能量宇宙和物质宇宙中,文明会如何扩张。他们的研究结果是,文明在宇宙中扩张的时间是有限的,但扩张的速度是指数级的。

“渗流理论”研究的是网络节点和连接被去除后,网络会有什么样的表现。通常在这种情况下,网络会解体为规模较小,但依然保持着内部连接的“簇(cluster)”。

1981 年,该理论首次被卡尔・萨根(Carl Sagan)和威廉・纽曼(William I. Newman)运用,用以解释费米悖论。他们认为,人类之所以还未接触到地外文明,是因为星际探索和扩张并非线性。

与认为发达的外星文明很久之前就应该占领整个银河系的“哈特-蒂普勒猜想(Hart-Tipler conjecture)”不同,萨根和纽曼认为星际探索是“渗透性(diffusion)”的。

上世纪九十年代科学家“杰弗里・兰迪斯(Geoffrey A. Landis)”也曾指出,星际扩张受物理定律的限制。外星文明没有“一致的动机(uniformity of motive)”。外星文明的扩张动机可能是人类无法了解的,但扩张的代价显然极其巨大,几乎可以肯定,并非所有文明都对此感兴趣。

2019 年,NASA 的亚当・法兰克(Adam Frank)认为,星际扩张可能会在“簇”中进行,因为对于外星种族而言,并非所有可能适居的行星的生存环境都是友好的。也就是说,物理学、生物学和演化法则,限制了一个物种扩张的范围和速度。

以此假说为基础,参与本次研究的科学家考虑了当前主流的三种宇宙学模型。在稳态宇宙中,时空不膨胀,也不坍缩,二者都是有限的;在物质宇宙中,物质的能量密度超过了辐射和真空能量密度之和;而暗能量宇宙则是一个加速膨胀的宇宙,也是我们这个宇宙当前的状态。

研究人员试图用“逻辑斯谛增长函数(Logistic Growth Function)”来审视,在这三种状态的宇宙中,能够用于扩张的适居行星数量会随时间的推移发生怎样的变化。

在这里有两个重要因素必须考虑,其一是文明在一个具有均质和各向同性的理想宇宙中,将定居地扩张为一个球形区域所需的时间;其二是决定了宇宙膨胀速率的哈勃常数。

研究人员发现,对于一个稳态宇宙而言,文明的扩张遵循“逻辑斯谛增长函数”,和人口的增长、传染病的传播,以及化学反应有相似之处。

让人感到吃惊的是,虽然速度会比较滞后,但是在物质和暗能量宇宙中,文明的扩张总体上依然遵循“逻辑斯谛增长函数”。

研究人员还发现,这个动态的过程遵循着一个一般化的模式,即起初都较慢,原因与资源有限(即可供扩张的行星数量)有关。但随着扩张和获取新资源的行动开始,文明拥有的资源成倍增加,扩张速度会以指数级增长。这一过程会一直持续,直至资源减少或耗尽。

这种“慢-快-慢”的三阶段模式之于“费米悖论”的意义是,当前银河系中文明的扩张可能还处在第一阶段,只有极少数高级文明社会有能力做到星际扩张。而可居住行星之间浩瀚的距离使得这一过程被进一步放慢。但一旦某些有能力进行星际旅行的文明最终抵达了他们想去的新世界,文明的扩张速度就会呈指数级增长。那时,不同文明之间发生接触的时刻就会到来。

参考Percolation of 'Civilisation' in a Homogeneous Isotropic Universehttps://arxiv.org/abs/2309.06575The Fermi paradox: An approach based on percolation theoryhttps://ntrs.nasa.gov/citations/19940022867The Fermi Paradox and the Aurora Effect: Exo-civilization Settlement, Expansion, and Steady Stateshttps://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab31a3/pdf

15 阅读:24134
评论列表
  • 2023-10-31 01:10

    咱们不到一级文明就打来打去,我严重怀疑高等文明根本不存在,在等级的提升中早已打的灰飞烟灭!

    用户17xxx37 回复:
    你这话说的,你差我一块钱,我跟你拼了
    张一一 回复: 用户17xxx37
    夏虫不可语冰
  • 2023-10-31 04:40

    整个宇宙中只有一个地球有文明。

    小小小小小小小余 回复:
    是的,就比如地球上所有植物那么多叶子,竟没有两片是一模一样的
    无敌法师金刚 回复:
    理论上同一个恒星的行星的环境都是不同的
  • 2023-11-01 08:03

    就是因为人类太好战太贪婪,所以才不会有其他的文明来联系,真正的共赢是合作,人类能走到今天也是因为人类团队合作的能力超越地球其他物种

  • 2023-11-02 08:09

    整个宇宙就是每个人体内一个细胞而已,体内不知道有多少个宇宙。

  • 果吧 10
    2023-10-31 08:08

    这是不是就是研究空儿,妄想症[汗]

  • 2023-10-31 11:15

    如果用天文观测证明相对论,距离远争议大,又没有实用性。如果用北京时区证明相对论,距离近争议小,又有实用性。验证相对论其实很简单。相对论是研究时空观的,可以用相对论设计北京时区,看看效果如何。北京时区有十几亿人,包括很多飞行员和宇航员,可以验证时间膨胀。但是,因为时间膨胀和对钟矛盾,相对论很快就会原形毕露。主流倒了,科学革命已经开始

  • 2023-11-01 12:38

    美国解体后,才可能会发现外星生物,因为美国政治军事霸权,技术霸凌已经严重阻碍了地球文明进程

  • 2023-10-31 09:57

    通读全片,净是假说。

  • 2023-11-01 12:16

    [得瑟]现在的文明就来自外星,按地球的进程,猿人早在冰河纪灭绝了,我们是因为外星人的科技才存活下来,所以世界各地都有类似神在大洪水时创造方舟的诺亚传说。

  • 2023-10-31 08:38

    地球文明还没有统治整个地球,外星文明就快要统治整个宇宙了。真是语不惊人死不休。痴人放屁,博人一笑。

  • 2023-10-31 08:26

    空想天文说只能是胡说。真理建立在事实证据的基础上。毫无事实根据的外星文明可以说都是疯人院院士的胡说八道。

    用心良苦 回复:
    大胆猜测,小心求证。科学都是这样的。我们都知道人类的认知在宇宙可能连万分之一都没有,那么如果还没有证实的东西就武断否定,本身就很不科学。
  • 2023-10-31 16:42

    快点来吧

  • 2023-10-31 16:43

    快點把猶太滅了

  • 2023-10-31 11:15

    与我何干

  • 2023-11-01 13:19

    都是骗经费的研究,各国都如此。

  • 2023-11-01 14:05

    消灭2/3人类就文明了

  • 2023-11-02 15:40

    [得瑟]是么?既然如此为什么外星人不亮相呢?

  • 2023-11-04 08:20

    或许我们只是外星人养的宠物[呲牙笑] 这批不喜欢了 换一批玩。外星人或许肉眼看不到呢。

  • 2023-10-31 06:25

    连我家房后水沟里的物种都没整明白,还研究毛都没发现的外星人。

    123456 回复:
    那只是你没有研究明白[得瑟],那些专家早就研究很清楚了
  • magi 2
    2023-10-31 19:24

    胡扯八道。不是没有外星人,只是那些大聪明压制下视而不见而己。这类资讯一文不值

  • 2023-11-02 16:41

    好哇,快点吧

  • 2023-11-04 13:40

    “扩张”是建立在有急迫生存危机的状况下才会发生,真正拥有魔幻科技的外星文明,应该已经解决了生存需要的空间 时间 资源 寿命等等各种问题,他们还需要不断扩张吗?或者说他们用什么方法隐藏他们自己的存在?才是我们要研究的重点,找到他们才是解决谜题的关键

  • AXIA 2
    2023-11-04 15:29

    谁是外星文明?你?

  • 2023-10-31 08:52

    往返球都费劲就别关心球外的地方了[得瑟]

  • 2023-10-31 08:01

    外星文明 赶紧过来净化一下这个地球

    123456 回复:
    对的,赶紧清理掉全部生物,让地球重启!
    一片枫叶 回复: 123456
    外星人:上次我驾驶你们地球那么大的飞船路过太阳充电忘记了。。。[笑着哭]
  • 2023-10-31 09:14

    人类文明在外星文明眼里就像蚂蚁文明在我们人类文明眼里似的。

  • 2023-10-31 11:52

    西方舆论媒体都是骗子

  • 2023-10-31 08:33

    没有我们参与他们不可能。

  • 2023-11-03 07:09

    地球得天独厚

  • 2023-11-03 08:08

    快来快来……

  • 2023-11-04 14:54

    地球人快要统治全宇宙。

  • 2023-11-04 17:00

    能统治宇宙的文明,放心,你们在人家眼里连蝼蚁都算不上

  • 2023-11-05 18:44

    我就是从外星来的,小编快打钱[得瑟]

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