德雷克方程:寻找宇宙中的生命

作者: 小鸭

来源: https://www.seti.org/drake-equation-index?linkId=87501458

发布日期: 2020-05-27

本文介绍了天文学家弗兰克·德雷克提出的德雷克方程,该方程用于估算银河系内可能存在的外星技术文明数量。文章详细阐述了德雷克方程的提出背景、内容及其在科学界的影响,以及德雷克在寻找地外智慧生命方面所做的贡献,包括设计星际探测器携带的信息和发送人类第一条星际信息等。

他的故事,要从一个方程说起……我们需要知道些什么才能发现太空中的生命?我们要如何才能估计出银河系中可能存在的技术文明的数量?1961年,天文学家弗兰克·德雷克提出了一种方法,通过约束一些参数来估算银河系内可能存在的外星技术文明数量。这就是后来著名的德雷克方程。德雷克方程非常直观,它确认了一些特定的因素,这些因素会在技术文明的发展中起到一定作用,试图量化那些原本没有被量化的信息。

在德雷克方程问世近60年的时间中,也曾有不少科学家提出过质疑,尤其是对方程精确性产生的疑问。这个方程更像是一个参数的混合,没有唯一解。在2019年接受采访时,德雷克本人表示,他认为这个方程仍然是正确的,也仍然有效。直到今天在地外文明的探索中依旧发挥着重要作用。而随着越来越多的发现,唯一需要改变的是代入的数值。

或许德雷克方程确实不能看作是一个像广义相对论方程或麦克斯韦电磁方程那样的物理方程。

但从更广泛的意义上来说,除了阐明这种搜寻所涉及的因素外,德雷克方程也是个简单有效的工具,它激发了人们对宇宙的好奇,帮助我们理解我们所知道的生命是自然宇宙进化的产物,让我们认识到我们是宇宙的一部分。从这个方程开始,德雷克在寻找地外智慧生命的征途上一直没有停下。20世纪70年代,NASA计划发射数个星际探测器,冲出太阳系,前往更遥远的深空。

在德雷克的帮助下,卡尔·萨根等人设计出了探测器上安装的“先驱者镀金铝板”图案,由艺术家Linda Salzman绘制。铝板上的数字信息以二进制呈现,关键图案元素包括右侧的男性和女性的人体图案,并以飞船轮廓大小作为比例尺;左上方带有氢原子内自旋跃迁的图像,因为氢是宇宙中最丰富的元素;下部画着我们的家园太阳系。

除了参与设计“人类名片”,德雷克还通过射电望远镜发送出了人类第一条星际信息。

1974年,为了纪念波多黎各阿雷西博射电望远镜的重新运行,德雷克发送出了一段二进制的信息。这条被称为阿雷西博信息,它瞄准的是约22200光年之外的球状星团M13。信息包含1679比特,被排成73行,每行23列。这两个数字都是素数,这是为了更利于可能的高等文明进行破译。信息中包含二进制的数字、DNA象形图、人体、太阳系等多种元素,向外星文明介绍我们这个世界。

在德雷克职业生涯的背后,其实一直贯穿着一项“雄心勃勃”的宏大计划。自从进入国家射电天文台起,德雷克参与建设了国家射电天文台的第一台毫米波长的望远镜,并最早使用射电望远镜搜寻外星智慧生命。1960年4月,他开始聆听来自恒星的“节目”,奥兹玛计划正式启动。奥兹玛计划使用塔特尔望远镜对鲸鱼座天仓五和波江座天苑四进行观测,寻找文明的信号。

虽然此次搜寻没能得到任何结果,但它成了现代对地外生命搜索的奠基研究之一。这类计划现在有一个共同而更为人所知的名字——搜寻地外文明计划,德雷克也被称为“SETI科学之父”。

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