这个新工具可更好地瞄准寻找外星生命的目标

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如果宇宙中还有另一颗行星，它的文明与我们的文明处于技术进步的同一阶段吗？为了找到答案，EPFL的科学家Claudio Grimaldi与加州大学伯克利分校合作开发了一个统计模型，为研究人员提供了一种新的工具来寻找外星社会可能发出的信号。在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的研究描述了这种方法，这种方法还可以使搜索成本更低，效率更高。起初格里马尔迪对物理疗法不感兴趣，他对凝聚态物理更感兴趣。在EPFL的复杂物质物理实验室工作，研究包括计算碳纳米管交换电子的概率。

博科园-科学可批：但随后他想知道，如果纳米管是恒星，而电子是由地外文明社会产生的信号，我们能否更精确地计算出探测这些信号的概率？这并不是异想天开的研究——科学家们已经研究了近60年。自20世纪50年代末以来，有关地外文明搜寻计划(SETI)的几个研究项目已经启动，主要是在美国。其想法是另一颗行星上的先进文明可能会产生电磁信号，而地球上的科学家可能会利用最新的高性能射电望远镜接收到这些信号。尽管射电天文学取得了相当大的进步，计算能力也有所提高，但这些项目都没有带来任何实质性的成果。

银河系的示意图显示了六个各向同性的地外发射过程，形成了由无线电信号填充的球形壳。球壳的外半径与信号首次发射的时间成正比，而厚度与发射的持续时间成正比，在这个例子中，地球被这些信号之一照亮。图片：Claudio Grimaldi / EPFL

一些没有明确来源的信号被记录了下来，比如1977年的“哇!”信号，但是没有一个信号被重复，或者看起来可信到可以归因于外星生命。但这并不意味着科学家们已经放弃了。与此相反，SETI在发现了围绕银河系数十亿颗恒星运转的许多系外行星后，又重新燃起了人们的兴趣。研究人员已经设计出了精密的新仪器，比如在南非和澳大利亚正在建造的巨型射电望远镜“平方公里阵列”，其总收集面积为一平方公里，这将为有希望的突破铺平道路。俄罗斯企业家尤里米尔纳(Yuri Milner)最近宣布了一项名为“突破聆听”(Breakthrough Listen)的雄心勃勃的计划，其目标是覆盖比以往多10倍的天空，扫描范围更广。

米尔纳打算在未来10年用1亿美元为他的计划提供资金。实际上将搜索范围扩大到这些程度，只会增加我们发现某些东西的机会很小。如果我们仍然没有探测到任何信号，就不能更肯定地得出结论，那就是没有生命存在。格里马尔迪的统计模型的优点是，它可以让科学家解释在不同距离的地球上探测信号的成功和失败。他的模型使用贝叶斯定理来计算在给定半径范围内探测到信号的剩余概率。例如即使在1000光年的半径范围内没有探测到任何信号，地球仍有超过10%的可能在银河系其他地方发出的数百个类似信号的范围内，但我们的射电望远镜目前还不够强大，无法探测到这些信号。

然而如果在1000光年半径范围内仅探测到一个信号，这种可能性就会上升到近100%。在这种情况下，几乎可以肯定我们的星系充满了外星生命。在考虑到星系的大小和恒星的密集程度等其他参数后，探测到信号的概率只有在4万光年半径的范围内才会变得非常小。换句话说，如果在离地球这么远的地方没有探测到任何信号，就可以合理地得出这样的结论：在银河系中没有其他文明能探测到与我们技术发展水平相同的文明。但到目前为止，科学家们已经能够在半径仅40光年的范围内寻找信号。所以还有一段路要走，特别是由于这些搜索方法不能检测到外星文明，这些文明可能处于原始阶段，或高度先进，但没有遵循与我们相同的技术轨迹。

博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《美国国家科学院院刊》｜研究/来自：洛桑联邦理工学院，DOI: 10.1073/pnas.1808578115

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