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用数字阐释“费米悖论”

罗辑  发表于  2015-04-27 00:00  热度
【导读】 可观测宇宙拥有千亿“银河系”,每个“银河系”又有千亿恒星,假定1%恒星拥有一个类地行星,那么类地行星有10^20个,假定其中1%出现了生命,再假定这其中又有1%演化到地球水平,那么宇宙中当有100万亿个智慧文明。然而,费米悖论来了:他们都在哪儿呢?

 
序言:1950年的一天,物理学家费米在和别人讨论外星人问题时,突然冒出一句:“他们都在哪儿呢?”这句看似简单的问话,就是著名的“费米悖论”。
 
当讨论恒星和星系的时候,一个能挑逗几乎所有人类神经的问题,就是:“地球之外是否还有智能生命存在?”让我们用数字来讨论这个问题。
 
虽然银河系里面有1000亿-4000亿个恒星,但是在可观测的宇宙内有几乎同样数量的星系——对应每一个银河系的恒星,就有一个巨大无比的星系总量。也就是说,可观测宇宙内的恒星数量大概是在10^22到10^24之间。
 
据估计,地球上沙子的数量是7.5x10^18粒,也就是说:可观测宇宙的恒星数量是地球上沙粒的一万倍之多。
 
科学界对于恒星中有多少是和太阳类似(大小、温度、光度)的还没有定论,通常的观点是5%到20%。我们采用最保守的估计(5%),以及对于恒星数量估值的下限(10^22),那么就是说有5x10^20个恒星是和太阳类似的。
 
而这些和太阳类似的恒星里有多少是拥有一个和地球类似(允许液态水存在的温度条件来支持类似地球生命)的行星的呢?这个科学界也没定论,有些观点认为这个比例高达50%,也有比较保守的研究认为应该在22%左右。结合前面采用的5%类太阳恒星的假设,就是说宇宙中有至少1%的恒星,拥有一个类似地球的行星,也就是说存在10^20个类似地球的行星。
 
也就是说:可观测宇宙的类地行星数量是地球上沙粒的100倍之多。下次你去海边玩得时候要记住这个数据哟。
 
再往后推算,我们就只能瞎蒙了。假设经过数十亿年的时间,这些类似地球的行星中,有1%出现了生命。再假设,那些出现了生命的行星中,有1%的行星上的生命的智能发展到了类似地球的程度。这就是说,可观测宇宙中存在一百万亿个智能文明。
 
回到咱们银河系,运用同样的算法,和对于银河系恒星数量估计的下限(1000亿),我们可以算出来,银河系里可能有10亿个类似地球的行星,和10万个智能文明。
 
SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence,地外文明搜寻计划) 是一个以收听来自地外智能文明信号为目的的组织。如果银河系里存在10万个智能文明,哪怕其中只有很少一部分对外发射无线电波或者激光束或者其它联系信号,SETI的卫星阵列应该会收到各种各样的信号。
 
这个时候,问题来了:
我们至今为止
什么都没看到
什么都没听到
也从来没有接触过他们中的任何一个
 
理论与实际如此严重不符,于是,费米悖论呼之欲出,他们都在哪儿呢?
 
参考文献:
如何用通俗的语言来解释「费米悖论」?
来源于 知乎@谢熊猫君
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