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「南方周末」外星人尚未到来？( 三 )


无法排除的可能
时间来到2015 年 。 一天 ， 我和美国罗切斯特大学的亚当·弗兰克（Adam Frank）在哥伦比亚大学校园附近共进午餐 。 如同费米在65 年前的午餐一样 ， 我们谈的是具有星际飞行能力的物种的本性 。 受到费米即兴心算的鼓舞 ， 我们试图提出一种研究策略 ， 尽可能不使用无事实根据的假设 ， 而是可以利用真实数据来检验或限定相关的假说 。 这个策略的核心是一个简单的想法 ， 就像皮特凯恩群岛上短暂存在的居住者一样 ， 星际探索或移民的浪潮也许在银河系中也是时起时落 ， 而人类碰巧处于一个这样的低谷期 。
这个想法可以解释“哈特的事实A” ， 即没有证据能支持今天的地球上存在外星人 。 但是 ， 如果我们可以弄清楚地球未曾有过外星人造访的确切时间跨度 ， 那么是否可以给银河系是否存在外星人加上一个有意义的限制条件？也许很久很久以前外星人曾经来过地球 ， 然后又走了 。 多年来 ， 许多科学家都在讨论寻找外星人造访太阳系之后留下人造物的可能性 。
但是 ， 搜寻范围要多大才行？这很难说 ， 但在地球上进行搜寻 ， 肯定是可行的 。 2018 年 ， 我的另一个同事、美国航空航天局戈达德空间研究所的加文·施密特（GavinSchmidt）以及亚当·弗兰克一起进行了一个重要的评估：我们能否确定 ， 在现代人类之前 ， 地球上曾存在过一个更早的工业文明 。
这是一个很有意思的问题 。 和大多数行星科学家一样 ， 施密特和弗兰克认为 ， 时间其实很容易就能抹掉技术文明在地球上留下的所有痕迹 。 一百多万年后 ， 唯一能留下的证据只会剩下同位素或地层化学中的异常 ， 例如合成分子、塑料或者放射性沉降物等奇怪特征 。 化石遗迹和其他的古生物学印记需要特殊的形成条件 ， 因此会十分罕见 ， 无法告诉我们任何东西 。
的确 ， 现代人类的城市仅覆盖了地球表面约1% ， 只为遥远未来的古生物学家提供了非常小的目标区域 。 施密特和弗兰克还得出结论 ， 迄今没有人真正彻底地在地球上寻找过非自然的迹象 。 那么 ， 如果几百万年前存在一个规模和现代人类文明相当的工业文明的话 ， 我们也许无从知晓 。 但这绝对不意味着曾经真的存在过工业文明 ， 而仅仅表明 ， 这一可能性无法被严格地排除 。
“银河群岛”
过去几年 ， 在美国罗切斯特大学的乔纳森·卡罗尔- 内伦班克（Jonathan Carroll- Nellenback）和宾夕法尼亚州立大学的贾森·赖特（Jason Wright）开展的一项研究中 ， 我们研究了这些观点在更大的星系尺度上的意义 。 我们取得了一个关键进展：通过一系列计算机模拟 ， 辅以传统的手工计算 ， 我们建立起了一幅更加真实的图像 ， 可以反映出物种会如何在星系中扩散 。
如果拍摄一张太阳周围几百光年内恒星的照片 ， 你就会发现它们的运动就像气体中的粒子 。 相对于空间中某个固定的点 ， 某颗恒星会沿着随机的方向、以较快或较慢的速度运动 。 进一步放大到数千光年的尺度 ， 你就会注意到宏观且整体的运动——恒星会以2.3 亿年左右的周期绕银河系中心转动 。 越靠近银河系中心的恒星 ， 周期越短 。 有一些高速运动的晕族星会钻进或钻出银盘面 ， 它们是包围着银盘的球形恒星晕的成员 。
这意味着 ， 对于寻找合适恒星的文明来说 ， 距离最近的恒星会随着时间的流逝发生显着的改变 。 我们的太阳系就是一个很好的例子 。 目前距离我们最近的恒星是4.24 光年之外的比邻星 ， 但约1万年后 ， 它的距离会缩短到3.5 光年 ， 大大缩短了星际旅行的时间 。 如果能等上3.7 万年的话 ， 距离我们最近的恒星会变成一颗小型的红矮星罗斯248 ， 到地球的距离也只有3 光年多一点 。
为了对不断变化的“星图”建模 ， 我们在模拟中构建了三维的“恒星盒子” ， 恒星在里面的运动轨迹类似于它们在银河系局部的真实运动 。 我们可以把其中一颗恒星看作某个文明当前所在的位置 ， 然后开始模拟星际移民 。 这样的文明寿命是有限的 ， 因此它也可能从一个恒星系统中消失 。 在具备向最近的恒星发射探测器或移民之前 ， 一个文明也会存在等待期 。 所有这些因素都可以改变、调整 ， 这样我们就可以研究它们对结果有什么影响 。 在大量的可能性之下 ， 星际移民呈现出了一种自我扩散的形式 ， 看起来有点乱糟糟 。 而这种形式的扩散速度是验证费米悖论的一些可能解释的关键 。


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