从概率论角度出发来说,地球是全银河系或全宇宙中唯一的智慧文明的概率有多大?

蒙牛PK伊利


01

《寻求星际交流》和《超时空接触》

1959年,《Nature》发表了一篇想象力十足的文章——《寻求星际交流》。

在这篇文章中,两位天文学家,一个叫可可尼,一个叫莫里森,他们提出了一种探测银河系其他文明的构想,这个构想,后来改编成为电影《超时空接触》。

电影中,艾莉是一位对宇宙生命满怀探索欲望的天文学家。尤其是对她有着深远影响的父亲去世后,她把精力都投入到了科研上,依次作为对父亲的怀念。

她决心为找到太空生命迹象而努力,只有少数人理解,大多数人觉得她很疯狂。

终于有一天,艾莉的研究出现了突破,它收到了来自太空的信号!

最终,这件事惊动了政府。艾莉本人代表地球上的人类飞跃宇宙,去和外太空的生命进行超时空的接触。

02

真实世界的德雷克公式

《寻求星际交流》之后,天文学家弗兰克·德雷克提出了著名的德雷克公式:

N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL

公式中N代表银河系中的能和我们通讯的文明数量,N等于后面一系列几率的乘积。

其中

  • Ng指的是银河系内恒星的总数,大约有1000~4000亿颗;


  • Fp指的是恒星中有行星的比例,一般认为小于0.5,保守估计为0.1;

  • Ne指的是行星中类地行星的比例,保守估计为0.1;

  • Fl指的是,有可以出现生命进化的行星的比例,目前不明确;

  • Fi指的是,能演化出高等生命的几率,目前不明确;

  • Fc指的是,高等生命进行通讯的比例;

  • FL指的是,科技文明持续时间在行星生命周期中占的比例。

    后来,这个公式又进行了一些修改,变为:

N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L

R*替代了Ng,L替代了fL,其中:

  • R*为银河系形成恒星的平均速率;
  • L为科技文明寿命。

当然,有很多科学家不同意公式中变量的值(可以严谨地说德雷克公式计算于银河系中且我们可能接触的外星生物的数量,而不是有生命的机率)。

这里我们简单计算一下,银河系出现生命的几率(数量)。

N'=R*×Fp×Ne×Fl×Fi

由于这里只需要计算出现高等生物的可能,所以去掉两个参数。

N’=2000亿×0.1×0.1×0.01×0.01=20万,也就是说,银河系估计有20万个有生命的星球。

几率已经不低了。

但考虑到银河系的巨大程度,必须进化出星际航行的文明才能到达地球,被我们知道。

如果加上这个几率,那么就非常小了。

所以,有生之年,可能我们是看不到有其他宇宙文明了!


宇宙物理学


随着天文学的发展,人类逐渐认识到宇宙的浩渺。同时也产生了一个疑问——宇宙中还有其他智慧文明吗?地球文明是银河系或整个宇宙中唯一的智慧文明的概率有多大?

关于这个问题,先来简单了解一下银河系和宇宙。在半径至少5万光年的银河系中,存在至少1000亿颗恒星,并且行星的数量与恒星相当,甚至更多。在半径为465亿光年的可观测宇宙中,存在至少2000亿个星系。因此,宇宙中的行星总数非常庞大。那么,这些行星上有多少存在生命和文明呢?

在上个世纪60年代,天文学家德雷克提出了著名的德雷克公式,用于估计银河系中有多少个智慧文明。

在这个公式中,考虑到了恒星形成速率、处在宜居带中的恒星数量、行星上孕育出生命的可能性、低级生命演化为智慧生命的可能性,等等一系列因素。

根据参数选择的不同,银河系中包含的智慧文明数量至少有20个,最多可能有1亿个。也就是说,我们在银河系中不是孤独的,外星文明还有待我们去发现。

另据估计,地球文明是银河系中唯一文明的概率只有600亿分之一,而地球文明是宇宙中唯一文明的概率更是低至1亿亿亿分之一。

这就会引发另一个问题:既然宇宙中大概率存在其他智慧生命,那么,他们都在哪里?

考虑到宇宙诞生至今已有138亿年,银河系的年龄也超过130亿年,现代人类出现在地球上才20万年,如果宇宙中的其他行星上出现智慧生命的时间比地球早了几百万年,那么,这些文明应该已经发展到非常先进的程度,他们完全有能力与我们进行接触。然而,宇宙却看似静悄悄的,我们从未发现和接触过外星文明。这就是悬而未解的费米悖论。

对此,存在几种解释。根据“大过滤器”理论,宇宙中的文明可能很难发展到十分先进的程度,总有一些东西会限制文明的发展。或者先进文明不愿意搭理地球文明,因为我们现在的太空科技还处于初级阶段。还有一种悲观的理论认为,地球文明可能在宇宙中是唯一的存在。

不过,更多的天文学家倾向于认为,宇宙中有地外生命和地外文明,只是我们还没有发现而已。但随着天文观测技术的发展,找到他们应该只是时间的问题。


火星一号


概率?一块石头孵出小鸡的概率是多少?是零,因为石头没有孵出小鸡的内在因素。同样,在宇宙中,哪颗星球能产生生命,也是由其内因与外因的关系所决定的。

现在科学与辩证唯物主义哲学已经告诉我们,整个宇宙也有一个产生到结束的过程。宇宙从奇点大爆炸开始,发展到一定阶段就形成了恒星。恒星从产生后,由于大小的不同,分别向着红巨星、白矮星、中子星、黑洞等天体转化,在这些转化过程中,其内部元素总的趋势是由轻元素到重元素的转变,直到形成铁元素。这些元素,在天体大爆炸、物质吸引力等多种原因的作用下,形成了像地球一样由多种元素组成的恒星的卫星,是生命产生的内因。而这种卫星的外在环境,比如大气层等是生命产生的外因。在内因、外因都具备的情况下,于是就有了生命的产生。就是说,在恒星的整个发展过程中,总有一段环境比较平稳的时期是适应生命产生的,这就是生命产生的必然性,说宇宙中只有地球上存在生命,是不符合恒星的发展变化过程的,因为绝大多数恒星都不会越过这段平稳的时期的,就如同人不会没有中年而直接从青年到老年一样。我们没有发现的事物,并不代表它们是不存在的,我们没有发现其它星球生命的存在,是因为宇宙太大,而人类现在的科技水平,别说整个宇宙了,就是银河系又能知道多少呢!(首)


惠舒旅社老板


答:从概率上说,这种可能性几乎为零,宇宙实在太广袤了,在宇宙中不可能只有地球上产生了智慧文明。

根据人类目前对宇宙的观测数据,有如下几个事实:

1、宇宙有138亿年的历史;

2、以地球为中心的可观测宇宙,直径高达930亿光年;

3、银河系直径有20万光年;

4、银河系中有近2000亿颗恒星;

5、几乎每颗恒星周围,都存在至少一颗行星;

6、在我们可观测宇宙中,很有可能超过1万亿个星系。

人类在地球上不过出现了几百万年,这对宇宙来说就是一瞬间,由于光速限制,人类能直接接触到的范围是很有限的,宇宙的广袤远超人类的想象。

比如下图的银河系,每一个像素当中,都存在数颗恒星,我们太阳只是其中很普通的一颗。

下图是仙女星系和银河系,两个星系之间的距离有254万光年,夜空中我们抬头看到的仙女星系,是她254万年前的样子。

下图是室女座超新星团,其中每一个亮点,都是一个庞大的星系,每个星系当中有上千亿颗恒星。

下图当中,每一个亮点,都是一个星系团或者星系群,它们组成了连绵不断的“星际长城”。

下图是宇宙大尺度上的网状结构,每一个节点处,都是数不清的星系。

而我们的可观测宇宙,可能只是实际宇宙当中的一小部分而已。

在上世纪,天文学家德雷克提出一个公式,估计银河系中至少存在十万个智慧文明:

以此计算的话,光在我们可观测宇宙当中,就存在数十亿亿个智慧文明,这是非常惊人的估计值。肯定有人要说了,为何人类现在为止还没发现外星人?

其中可能的原因有很多,比如人类的科学文明才发展了300多年,这对宇宙138亿年来说就是一瞬间,人类目前的科学技术,还达不到和外星文明联络的高度,比如光速极限,就是人类现阶段无法跨越的屏障,如果人类无法突破光速,将永远被限制在可观测宇宙之内。


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到现在,人类并未发现任何外星人的踪迹,宇宙中存不存在其它智慧文明仅仅是一个猜测。其中之一,宇宙那么大,存在其它智慧文明的概率应该很高,只是我们未曾发现。但另一个猜想也很有意思,大家可以思考一下,似乎很有道理:

全宇宙存在另一个智慧文明的概率非常低,其概率分母是一个天文数字。

1,人类的出现的概率非常低,需要很多种(天文极数量)条件并且有效组合,人类的出现就是偶然中的偶然中的偶然,其概率就像宇宙中了大奖,这个概率的分母可能比宇宙原子数还要大,尽管宇宙很大,但乘以这个概率仍然不值一提,更何况要中两次大奖。

2,即便出现智慧文明,但在人类有生之年同时出现并产生交集的概率也非常低。毕竟宇宙有百亿年寿命,人类才几十万年。

3,宇宙中没有“同时”,如果我们看到上百亿亿光年外有智慧文明,那也是上百亿年之前的事情,那时宇宙产生不久,能有智慧文明吗?过了百亿年,他们仍然存在吗?

4,一个文明如何能多过上百亿次的灭顶之灾生存并延续,这需要运气的,这种运气需要连续中百亿次大奖。行星的撞击,恒星的氦闪,超新星爆炸,伽马γ射线爆,这还不算行星上的气候变化,火山地震,环境恶化等等。像人类这样好命的概率得有多小,而且人类才短短几十万年,对于宇宙时间来说就是一纳秒而已。


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地球上的人类文明绝对不会是宇宙中唯一的智慧文明。有的人可能说我们都探寻了这么久,在外星球上连细菌微生物都没有发现,那么其他行星上生命存在的概率很低。这样的说法有一个误区,虽然很多国家都在航天领域加大投入,又上月球又要登陆火星。但说实话我们了解的依然很少。


人类的太空探索不到六十年,甚至连太阳系内的一些天体都没有彻底探测清楚,就拿土星的卫星土卫六泰坦、木星的卫星木卫二欧罗巴来说,这两颗卫星是太阳系内除了地球之外最可能存在生命的星球,但目前为止我们对于这两颗星球依然知之甚少。我们知道土卫六上有大气层,有甲烷湖,知道木卫二上冰封万里之下是液态海洋。

地球的年龄大约是46亿年,而银河系的年龄大约是126亿年,而宇宙的年龄是138.2亿年,从时间上来说足够生命的崛起和文明的诞生。银河系直径大约20万光年,含有2000多亿颗恒星,很多恒星周围都有绕其公转的行星。人类目前已经在银河系内发现了数千颗系外行星,其中有一部分是处在宜居带内的超级地球。

就在最近NASA宣布Tess巡天望远镜已经在距离我们31光年之外,发现了一个恒星系,在这个恒星系中有三颗行星其中一颗处在宜居带边缘。这就是可能存在生命的地方,当然按照很多人的想法,即使不宜居也可能存在生命、存在文明,只是生命的形式不一样而已。
虽然生命的诞生文明的出现是偶然的,有一定几率的,但是当基数足够大的时候,结果貌似就成了必然事件。而地外生命、地外文明的存在就是必然事件。


科学黑洞


谢谢,这个概率为零!

在太阳系,把太阳比作篮球,地球就只是一粒芝麻;把银河当成一个足球场(包含看台),太阳是一粒芝麻;把可观测宇宙比作一个地球,银河系只相当于一个乒乓球……再这样的对比之下,您觉得地球作为翘楚的可能性得有多大?

(不好意思,太阳在里面,仅仅是一个像素大小)


我们人类探测器登陆探索的脚步仅仅抵达到火星而已,也就是翻看了数万亿亿颗芝麻当中的其中一个(居然还是邻居),而且还是粗略地翻看,就武断地惟我独尊,岂不是太把自己当回事了?

产生这样的观念,与人类的自卑和狂妄不无关系,我们寻找邻居,最希望的就是“呼之即来,挥之则去”,若是苦苦寻找几辈子还没有,便开始产生绝望;同样地,由于找不到类似的文明物种,很多人从绝望变成狂妄,这些都是病态……目前还根本就没有找到治愈的办法。

如果是自卑的人得知世界上还有其他文明的存在,便会欣喜若狂,趋之若鹜,充满幻想;若是狂妄自大的人突然发现了更为先进的文明,就会心理崩溃,惶惶不可终日。其实大可不必,人类也只是一个物种,吃掉别人活着被别人吃掉,都是一种纯粹的关系而已。


宇宙的玄妙就在于,用距离隔开了物种之间的最低限度的原始接触,只有等到文明发展到某种程度,才能够突破这个障碍,可能会彼此心平气和地交流。人类在地球上互相争夺的石油、黄金、土地等等资源,在先进文明那里还不如屎壳郎的粪球,只有当人类摆脱这样原始狭隘的利益追求,才能够集中精力研发先进科技,更上层楼。


至于所说的上帝造人,更加胡扯,既然有了上帝,那就等于承认了更高一级的文明,这个概率显然就是零了,哈哈!


没事不要乱想了,夏季炎热,吃瓜要紧!



诸葛小村姑


看到这个题目,突然想到一个高中数学的概率问题

题目大意是这样:我们用笔在圆内随机点一个点,这个点恰好点在圆心的概率是多少?按照概率的定义,整体是圆内所有的点,样本是圆心这个点,根据概率=样本数/整体数,这里面样本数=1,整体数=+∞,根据高等数学的知识,1/(+∞)=0,也就是说“这个点恰好点在圆心的概率”是0。

有意思的事情出现了:

按照概率,我们不可能点中圆心,但如果我们对准圆心点,是可以点中圆心的,也就是说,一件事情发生的概率为0,但是它却能发生。

这与题目描述的问题基本可以等同。把银河系或宇宙看做是上题中的圆,地球是唯一被选中的智慧文明的载体,这个概率有多大?当然是0。

这个问题在科学界是怎么解释的呢?我们先把目光聚焦到1951年的一次讨论。

1950年的一天,诺贝尔奖得主、物理学家费米在和别人讨论外星人问题时,问了一句:“他们都在哪儿呢?”很简单的一句话,3岁小孩可能都会说,但却引出了非常著名的科学论题——“费米悖论”。这个悖论可以说是与“地球是宇宙唯一智慧星球”相通的。通俗的讲,费米悖论是在说:宇宙这么大,这么多星球,地球不应该是特殊的,应该有其他智慧星球,进一步讲,宇宙形成的这100多亿年,应该有高等文明的星球,而且已经开始星际旅行,应该能发现地球,并留下痕迹,但是我们什么痕迹也没有找到。

这个悖论经过10年的发展,到1960年,由法兰克·德雷克提出了“绿岸公式”,用概率学的公式,计算宇宙中存在的智慧星球的数量。虽然计算结果千差万别,但是有一点是一致的:地球不是唯一的智慧星球。<strong>

以上内容总结为2句话:1、用概率公式计算,地球是银河系或宇宙唯一智慧星球的概率为0;2、用德雷克的概率公式直接计算智慧星球的数量,这个数量绝对是大于1的。

以下为个人的观点,学识有限,欢迎指正

费米悖论与德雷克的公式是不可取的,“地球是唯一智慧星球”是不能用概率计算的。我们再回到开始说的一句话“但如果我们对准圆心点,是可以点中圆心的”,这句话其实已经不能算做是概率问题了,因为有“我们”作为外力干扰,也就是说,概率为0的事件的发生,是外力干扰导致的,而不是纯概率的结果!

讲到这里,我们引出一位物理学大神级人物——“现代物理学之父”爱因斯坦,据说他在晚年时,曾说过这样一句话:一切都是安排好的。用这句话解释为什么“地球是唯一智慧星球”这种概率为0的事件却又能发生就非常恰当:在某种“外力”干扰下,宇宙中确实只有地球一颗智慧星球,就像我们对准圆心点下去,正中圆心一样,“外力”对准地球,轻轻一“点”,把“智慧”“点”给地球。至于“外力”是什么,来自何方,还是留给后人研究吧!


俗雅科学


从人类慢慢的了解宇宙之后,便发现我们在宇宙为何如此的独孤,于是就产生了一个疑问,在地球之外是否还存在其他智慧文明?

从上世纪开始,科学家就在宇宙中不断的寻找外星文明证据,时至今日也没有任何的发现。那么从概率的角度出发宇宙中到底有没有智慧文明?

首先我们要了解宇宙与银河系的大小

银河系是一个直径长达10-18万光年距离的巨大恒星聚集地,和我们太阳一样的恒星大约最少有2000亿颗,每个恒星之中也最少有1颗行星。

而目前我们已知的宇宙范围大约有930亿光年,根据哈勃望远镜拍摄的深空宇宙图像发现,在已知宇宙范围内最少有2000亿个星系,最多可能上万亿。因此在整个宇宙中只有地球有智慧文明几乎没人相信,概率也可以说是0。


在1960年,一位来自美国的天文学家就提出一个关于智慧文明概率的公式,叫德雷克公式:N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL也就是通过银河系内恒星的数量X恒星中有行星的比例X有类地行星的数量X能够演化出生命的比例X进化出智慧文明的概率X智慧文明通讯的概率X智慧文明在行星生命周期的时间比例,来计算整个银河系中有多少智慧文明。

所以如果我们在银河系中取最小值,也必然存在智慧文明,而每个星系中就算只有一个,智慧文明的数量也是可怕的。

那么为什么人类至今还没有发现智慧文明呢?

光速的限制,我们知道光速是物质运动的极限速度,每秒可达30万千米,虽然这个速度可以一秒绕地球7.5圈,但是对于宇宙的大尺度来说光速简直太慢了,就算飞行到距离我们最近的恒星比邻星也需要4.22光年,如果智慧文明在几万光年之外发射过信号,我们更本无法接受到,因为人类科技文明诞生才上百年的时间。而我们的无限电信号范围也仅仅有一百多光年的球体范围。

大过滤器,大过滤器是一种阻碍生命演化的事件,比如一颗星球诞生了生命,但是由于某种原因生命还没有进化出文明之前就导致毁灭了。而进化出有智慧文明的星球也可能由于核战争、病毒或者小行星撞击等重多因素,导致文明无法一直延续下去。所以我们至今还没有发现外星文明。

但是话说回来,地球肯定不是宇宙中唯一的智慧文明,只是目前还没有发现而已。或许当我们仰望浩瀚的星空,注视着某一片宇宙深空时,可能有一个智慧文明也在仰望着你!


宇宙探索未解之迷


宇宙是无穷的,恒星也是天穷的,从盖率上看有生命条件的星球也应无穷!


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