研究人員聲稱，文明可能正在宇宙中快速傳播

2025-12-07 19:31:14 分類：熱點 閱讀(65343)

通向哈勃常數的文明階梯。鳴謝:uux.cn/美國航天局、可能快速歐空局和a .菲爾德(STScI)
（神秘的正宇宙中地球uux.cn）據《今日宇宙》（馬特·威廉姆斯）：搜尋地外智慧生物(SETI)一直受到不確定性的困擾。只有一個可居住的傳播星球(地球)和一個技術先進的文明(人類)作為例子，科學家們仍然局限于理論化其他智慧生命形式可能在哪里(以及他們可能在做什么)。研究
六十年后，文明費米著名問題的可能快速答案(“人都去哪了？”)仍未得到答復。從積極的正宇宙中一面來看，這為我們提供了許多機會來假設可能的傳播地點、活動和技術特征，研究以供未來的文明觀測驗證。
一種可能性是可能快速，文明的正宇宙中發展受到物理定律和行星環境承載能力的限制——也就是滲濾理論假說。在最近的傳播一項研究中，菲律賓大學洛斯巴諾斯分校的一個團隊超越了傳統的逾滲理論，考慮了文明如何在三種不同類型的宇宙中發展(靜態、暗能量主導和物質主導)。他們的結果表明，取決于框架，智能生命有有限的時間來填充宇宙，并有可能以指數形式這樣做。
這項研究是由Allan L. Alinea和Cedrix Jake C. Jadrin進行的，他們是菲律賓洛斯巴諾斯大學數學科學和物理研究所的物理學助理教授和助教。他們論文的預印本“在均勻各向同性宇宙中‘文明’的滲透”最近被張貼到arXiv預印本服務器上。
在他們的研究中，研究小組考慮了如何根據邏輯增長函數(LGF)來解釋傳統的逾滲理論，其中隨著人口規模接近當地資源限制(又名承載力)所施加的最大值，人口的人均增長率變小。
逾滲理論
簡而言之，逾滲理論描述了當節點或鏈接被移除時，網絡如何表現，其中它們將分解為更小的連接集群。這一理論應用于費米悖論的第一個已知實例可能是卡爾·薩根和威廉·紐曼在1981年提出的。在一篇題為“銀河文明:人口動力學和星際擴散”的論文中，他們認為人類沒有遇到地外文明(ETCs)的原因是因為星際探索和定居不是線性現象。
哈特-蒂普勒猜想認為，先進的etc很久以前就已經殖民了我們的星系(因此，它們并不存在)，與此相反，薩根和紐曼假定星際探索是一個擴散的問題。杰弗里·a·蘭迪斯在他1993年的論文《費米悖論:基于逾滲理論的方法》中闡述了同樣的觀點，他認為物理定律對星際增長施加了限制。根據蘭迪斯的說法，并不存在期待地外文明的“一致動機”:
“既然有可能，考慮到足夠多的地外文明，一個或多個肯定會著手這樣做，可能出于我們不知道的動機。殖民化將需要非常長的時間，而且非常昂貴。假設不是所有的文明都有興趣為遠在未來的回報付出如此巨大的代價是很合理的。人類社會由探索和殖民的文化和無意這樣做的文化混合而成，有時跨越極遠的距離。”
同樣，美國宇航局系外行星系統科學中心(NExSS)的亞當·弗蘭克教授和同事在2019年寫了一篇題為“費米悖論和極光效應:系外文明定居，擴張和穩態”的論文。受金·斯坦利·羅賓遜2015年的小說《極光》的啟發，他們認為星際定居將發生在集群中，因為并非所有潛在的宜居行星都適合外星物種。簡而言之，物理、生物和進化的法則限制了一個物種在銀河系定居的距離和速度。
為了限制這些限制，研究小組考慮了宇宙的三種主要宇宙學模型，包括靜態、物質主導和暗能量主導。正如愛因斯坦和他的宇宙常數最初描述的那樣，靜態宇宙在空間和時間上是無限的，既不膨脹也不收縮。物質主導的宇宙描述了大爆炸后98億年前的宇宙狀態，當時物質的能量密度超過了輻射的能量密度和真空的能量密度。
暗能量主導的宇宙描述了宇宙演化的最新階段，大約始于98億年前，以加速膨脹為特征。該小組還根據邏輯增長函數考慮了所有三種情況，以確定行星數量隨時間的變化。由此，該團隊獲得了他們研究的兩個參數:T，解決均勻和各向同性的理想宇宙的球形部分所需的時間，以及H，描述宇宙膨脹速率的哈勃參數——也被稱為哈勃定律或哈勃-勒邁特定律。
對于一個靜態的宇宙，他們發現定居遵循LGF，類似于人口增長、傳染病傳播和化學反應的方式。正如他們在研究中指出的那樣，這些動力系統遵循一種一般模式，由于有限的來源(在這種情況下，可居住的行星)而從相對緩慢的開始。但是，隨著他們繼續擴張和獲取新的來源，這就使可用的數量成倍增加，傳播速度加快。這一直持續到源的數量開始減少和/或系統的元件耗盡。
令他們驚訝的是，研究小組在觀察物質主導的暗能量宇宙時注意到了類似的行為。正如Alinea博士通過電子郵件告訴《今日宇宙》。
“值得注意的是，當空間本身在暗能量和物質主導的宇宙中膨脹時，沉降過程在很大程度上仍然遵循邏輯增長函數。我們沒有預料到這個結果，因為在我們看來，一個空間不斷膨脹的系統與一個靜止的系統大不相同。我們所知道的關于逾滲的大多數研究都是基于靜態點陣(例如，森林火災的蔓延、疾病的傳播、信息的擴散)，其中通常觀察到邏輯增長行為。我們的研究將這種行為‘擴展’到晶格像我們自己的宇宙一樣膨脹的情況?！?br>然而，他們確實發現，與靜態宇宙相比，膨脹宇宙的沉降速度有所延遲。對于暗能量主導的宇宙，他們發現總沉降時間(T)以足夠大的膨脹率(H)的發散為標志。根據哈勃定律，當H足夠大時，一些行星會膨脹到地平線之外，變得“不可及”本質上，遙遠的行星后退的速度可能比光速還快，這使得一個正在擴張的文明不太可能到達它們。
他們還發現，在哈勃球(H)較小的情況下，T和H之間的關系是線性的——換句話說，T大致等于H (T ~ H)。對于一個物質占主導地位的宇宙，他們的發現表明，當H同樣小時，同樣的關系適用，但當H變得更大時，關系明顯改變到T~ H2。與暗能量占主導地位的宇宙相比，T不會呈指數增長或達到無窮大，除非H是無窮大。艾莉尼爾說:
“這很有趣，因為物質主導的宇宙也具有視界的特征。這意味著，對于這個宇宙中距離參考行星足夠遠的行星來說，它們正在以比光速更快的速度后退，這使得它們看起來似乎無法到達。然而，對于一個物質主導的宇宙，根據弗里德曼方程，運動中的哈勃球正在收縮而不是膨脹。簡單而非正式地說，宇宙中遠離參考行星的那些行星(最初'移動'速度超過光速的行星)正在'減速'，使它們可以到達，至少在原則上是這樣。”
他們在哪里？
根據他們的結果，研究小組確定，高級文明通常會遵循一種增長趨勢，這種趨勢開始緩慢，但會隨著時間的推移而起飛，最終隨著“可到達”行星的數量耗盡而放緩并停止。正如Alineal博士所描述的，“這種模式的標志是一個三階段模式:慢結算率–>快結算率–>慢結算率?！眴栴}仍然是:這對費米由來已久的問題意味著什么？這種三階段模式如何幫助我們完善在銀河系中擴展的高級文明的搜索？
為此，研究小組得出結論，我們的星系目前可能正處于第一階段，其特點是緩慢的定居速度。這可能是因為現在只有少數聰明、先進的文明參與星際定居。“這個緩慢的階段可能會因‘活’行星之間的遠距離而加劇。但是一旦達到一定數量的旅行文明，我們可能會進入第二階段，以快速的定居速度為特征。進入這個階段后，如果有足夠的時間，我們可能最終會和外星人打招呼。”
此外，他們的結果提出了人類有朝一日成為星際物種的可能性，這也許是確保我們物種繼續生存和發展的一種手段。在暗能量主導的不斷膨脹、不斷加速的宇宙中，這代表著一種挑戰。但是正如Alineal博士總結的那樣，有一些選擇:
“盡管有足夠的技術可以接近光速，但要到達宇宙中的任何一個星球，尤其是遙遠的星球，仍然是一個挑戰。話雖如此，這個宇宙中有一個球形部分，以我們的位置為中心，它的行星是可以到達的，至少在原則上，是可以定居的。除此之外，還有一些行星以高于光速的速度遠離我們，可能無法到達。不幸的是，這個球體正在縮小，所以我們可以居住的宇宙的一部分，雖然在人類的尺度上很大，但隨著時間的推移，變得越來越小。”
“如果有一種機制將宇宙驅動到一種狀態，使其膨脹率與物質主導的宇宙相同或相似，那么我們將足夠幸運地擁有一個宇宙，原則上，它可以被殖民到離我們任何距離的地方；也就是說，宇宙中的殖民和人類影響不受任何領域的限制，不像暗能量主導的宇宙那樣?！?br>總之，費米問題的答案可能是，先進文明正處于早期的緩慢擴張階段，這(到目前為止)阻止了我們進行接觸。但是隨著我們可以占據的哈勃空間(H)的球形體積的擴大，我們更有可能足夠接近其他人的體積，以至于我們最終會知道我們在宇宙中并不孤獨。類似地，雖然暗能量可能會限制我們可以到達的距離(在我們的星系內，不會更遠)，但足夠大的空間將使我們能夠繼續發展，并可以防止一次災難性的命運奪走我們所有的物種。
誰知道呢？也許宇宙膨脹不會像過去40億年那樣繼續下去，宇宙會減速并達到某種穩態——愛因斯坦更愿意相信的那種。在那種情況下，我們的哈勃球體可能會繼續無限膨脹，宇宙文明之間不會缺少混合。這確實帶來了一些令人興奮的前景，不是嗎？