一項新的研究估計了地球以外生命和智力出現的機率


自古以來,人類一直在想我們是否唯一在宇宙中的智慧生物。從地球的地質記錄中我們知道,生命在地球誕生後很快就出現,只要我們的星球環境足夠穩定,就可以支撐生命的演化。我們還知道,最終產生當今技術文明的第一個多細胞生物進化所需大約四十億年的長時間。

但是,儘管知道生命最初何時出現在地球上,科學家仍然不了解生命的發生方式,這對於在宇宙中其它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的助理教授大衛·基平(David Kipping)示範如何使用稱為貝氏推論(Bayesian inference)的統計技術進行分析,可以顯示外星世界上複雜的外星生命是如何演化。他指出:在進化的時間表上,生命的迅速崛起和人類的晚期進化無疑是有啟發性的,但是在這項研究中,可以量化地告訴我們真正的實情。

為了進行分析,基平使用了有關生命和人類進化的最早證據的時間順序。他問道,如果地球的歷史要重演,我們期望生命和智力一次又一次地重新出現的頻率。

基平用四個可能的答案來構想這個問題:(一)生命是普遍存在,而且會發展智慧;(二)生命出現是很罕見,但能夠發展智慧;(三)生命普遍存在,但很難成功發展智慧;最後(四)生命很難存在,而且很少機會發展智慧。

貝氏推論的這種方法是用在證據或者可以不時更新假設的概率,去陳述有關要建立生命演化系統電腦模型的可能性,然後將模型與數據結合以得出結果的概率。

基平表示:這項技術類似於下注勝出的機會率。它鼓勵反複測試新證據,從本質上講是一個積極的反饋迴路,可以不斷去完善對事件可能性的估計。

根據這四個假設,基平使用貝氏數學公式,進行權衡生命演化模型。 基平說:在貝氏推斷中,需要選擇估計的概率分佈。但是這裡的關鍵結果是,當比較罕有生命形式和常見的生命情景時,常見生命情景的發生率總比罕見情景高九倍。

硏究分析基於證據,即在鋯(Zircon)石礦床中缺乏碳十三同位素,發現生命是在地球形成海洋的三億年內出現,這是在地球生命週期內非常快速的開始。基平強調該比率至少為九比一或更高,這取決於智力發展頻率的真正數值。

基平的結論是,如果條件和進化時間與地球相似的系外行星很普遍,那麼分析顯示,生命在其它行星上自然不會出現任何問題。這些外星生命可能是複雜的,有區別的和聰明的,這機率是多少?在這裡,基平無法完全確定,只是以三比二的賠率來支持有智慧生物的存在。

這一結果源於人類在地球上適合居住的時間窗口出現得相對較遲,這証明人類的發展不是一件容易的事情,也不是確保必然發生的過程,所以如果我們再次重複一次地球的歷史,智慧生物的出現實際上是不太可能。基平指出,這項研究得出生命出現機會率並不高,最多一半一半,研究結果應視為是一種假設。

基平指出;分析不能提供確定性或保證,只能提供基於地球上發生的事情的統計概率。”然而,令人鼓舞的是,充滿生命的宇宙的情況已成為人們所青睞的賭注。在地球以外的世界中尋求智慧生命的搜索絕不灰心。

【圖、文:節錄譯自哥倫比亞大學2020年5月18日新聞公佈】研究全文刊登在2020年5月18日出版的《美國國家科學院院刊》

發表評論