據(jù)英國(guó)一位研究人員稱，如果你想知道，同類相空間探測(cè)可能不是我們還沒(méi)有見(jiàn)過(guò)外星人的原因。計(jì)劃天體物理學(xué)家Duncan Forgan 在國(guó)際天體生物學(xué)雜志上發(fā)表的一篇論文中，可以在預(yù)打印圖書(shū)館 arxiv中找到，探討了一個(gè)可能的解決方案，這個(gè)問(wèn)題挑戰(zhàn)了我們對(duì)人類和我們?cè)谟钪嬷械奈恢玫男拍?- 每個(gè)人都在哪里?
人們?cè)谝粋€(gè)漆黑的夜晚觀星，有時(shí)候?qū)@個(gè)問(wèn)題無(wú)動(dòng)于衷。無(wú)數(shù)的系外行星在其他恒星周圍旋轉(zhuǎn)，所以假設(shè)生命 - 特別是智能生命 - 至少在某些世界中出現(xiàn)并不是遙不可及的。
這些生命形式中的一小部分應(yīng)該已經(jīng)開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的技術(shù)來(lái)發(fā)射星際宇宙飛船，雖然在太空中旅行這么長(zhǎng)的距離需要很長(zhǎng)時(shí)間，但宇宙已經(jīng)存在了數(shù)十億年 - 所以為什么我們沒(méi)有看到任何痕跡外星人呢?
這個(gè)問(wèn)題被稱為費(fèi)米悖論，以意大利裔美國(guó)物理學(xué)家命名，他在1950年以一些數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆绞浇鉀Q了這個(gè)問(wèn)題。
考慮到使用自我復(fù)制探針(也稱為馮·諾依曼機(jī)器)探索銀河系的可能性，在20世紀(jì)60年代提出該技術(shù)的數(shù)學(xué)家之后，悖論得到了加強(qiáng)。
一個(gè)先進(jìn)的文明可以發(fā)射一個(gè)探測(cè)器，能夠從其他行星和小行星開(kāi)采原材料，以建立自己的復(fù)制品。探測(cè)器和復(fù)制品然后將向前行進(jìn)到不同的太陽(yáng)系以再次復(fù)制它們，并且通過(guò)重復(fù)該過(guò)程，它們的數(shù)量將呈指數(shù)增長(zhǎng)。
在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi) - 可能只有1000萬(wàn)年 - 銀河系將充滿了這些探測(cè)機(jī)器。
然而，與費(fèi)米一致，我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)附近的一個(gè)采礦小行星用于金屬或在月球上建立一個(gè)克隆車間。
多年來(lái)，科學(xué)家提出了許多可能的原因來(lái)解釋這一點(diǎn)。
也許探測(cè)器仍然在途中，或者故意隱藏自己，或者我們只是沒(méi)有找到正確的標(biāo)志。也許地球在舉辦生活方面確實(shí)是獨(dú)一無(wú)二的，或者智慧文明注定要在實(shí)現(xiàn)星際旅行之前摧毀自己?；蛘?，由于潛在的風(fēng)險(xiǎn)，文明可能不會(huì)建立自我復(fù)制的探測(cè)器。
自我復(fù)制可能導(dǎo)致編碼錯(cuò)誤，”蘇格蘭圣安德魯斯大學(xué)新研究的主要作者Forgan解釋道。“這些'突變'將代代相傳，產(chǎn)生無(wú)法預(yù)料的意外后果。”
一種被稱為捕食者 - 獵物假設(shè)的潛在后果涉及一些探測(cè)器“進(jìn)化”成捕食者，這些捕食者蠶食其他探測(cè)器作為制作拷貝的有效方式。
“這將減少探測(cè)器的總數(shù)，確保人類不會(huì)看到它們，”Forgan說(shuō)。
這種情況的人口動(dòng)態(tài)在很大程度上未被研究，因此Forgan開(kāi)始使用數(shù)學(xué)生物學(xué)中的捕食者 - 食餌模型來(lái)探索這一假設(shè)是否是費(fèi)米悖論的可能答案。
Forgan使用了Lotka-Volterra方程：一對(duì)一階微分方程經(jīng)典地用于描述兩個(gè)物種與捕食者 - 食餌動(dòng)態(tài)的相互作用，特別是群體隨時(shí)間的波動(dòng)。
Forgan將這些方程應(yīng)用于跨星際網(wǎng)絡(luò)的假設(shè)自復(fù)制探針。
“在網(wǎng)絡(luò)中，每顆恒星都會(huì)捕食捕食者 - 獵物種群，它們從鄰近的恒星系統(tǒng)傳輸和接收捕食者和獵物，”他解釋道。
通常，Lotka-Volterra方程的解決方案會(huì)發(fā)生振蕩 - 有時(shí)掠食者的數(shù)量超過(guò)獵物，有時(shí)反之亦然。在這種情況下，F(xiàn)organ最終得到了這樣一個(gè)振蕩解決方案。
“取決于兩個(gè)種群的局部生長(zhǎng)模式以及捕食者和恒星之間的獵物的流動(dòng)，有許多穩(wěn)定的解決方案，其中有相對(duì)大量的獵物探測(cè)器棲息在銀河系中，”Forgan說(shuō)。
這意味著捕食者 - 獵物假設(shè)并沒(méi)有顯著減少探測(cè)器的總體數(shù)量，這表明仍然存在大量探測(cè)器。
因此，Lotka-Volterra模型實(shí)際上并沒(méi)有為費(fèi)米的問(wèn)題提供任何有說(shuō)服力的解決方案。
澳大利亞阿德萊德大學(xué)的數(shù)學(xué)家劉易斯米切爾說(shuō)，盡管這篇論文很有趣且富有冒險(xiǎn)精神，但他不確定這些概念是否會(huì)在實(shí)驗(yàn)上被測(cè)試。
“對(duì)于像這樣的復(fù)雜模型，特別是在你有很多可以調(diào)整的參數(shù)的地方，它幾乎可以產(chǎn)生任何類型的行為，”他解釋道。
這些模型可以產(chǎn)生費(fèi)米悖論的解決方案，費(fèi)米悖論的非解決方案，以及介于兩者之間的幾乎任何東西 - 并且為了測(cè)試哪一個(gè)是正確的，我們需要約束這些參數(shù)或者通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試模型的預(yù)測(cè)。
通常，Lotka-Volterra方程考慮了四個(gè)因素：獵物的生長(zhǎng)速度，捕食者摧毀獵物的速度，捕食者的死亡率，以及捕食者通過(guò)消耗獵物而增加的速度。
在地球上的捕食者 - 食餌系統(tǒng)中，數(shù)學(xué)家通常從觀測(cè)中很好地了解這些數(shù)字，但對(duì)于航天器的假設(shè)系統(tǒng)，參數(shù)只是瘋狂的估計(jì)。
“不幸的是，F(xiàn)organ模型中的參數(shù)不太可能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)衡量，”米切爾說(shuō)。
“如果沒(méi)有觀察到外星飛船之間的一些星際間沖突，我們可能不會(huì)測(cè)試它可能很快就會(huì)做出的任何預(yù)測(cè)。
“當(dāng)然，如果我們?cè)O(shè)法收集足夠的數(shù)據(jù)來(lái)觀察模型建議的捕食者 - 獵物動(dòng)態(tài)，我們無(wú)論如何都會(huì)解決費(fèi)米悖論!”
Forgan在他的分析中也做了各種其他假設(shè)，包括假設(shè)探針首先會(huì)發(fā)生變異的最初前提。當(dāng)然，一個(gè)足以建造這種技術(shù)的文明將采取保障措施來(lái)保護(hù)航天器免受隨機(jī)錯(cuò)誤的影響，即使在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)也是如此。
但是，本文提出了一個(gè)有趣的思想實(shí)驗(yàn)。負(fù)面結(jié)果是科學(xué)的一個(gè)重要方面 - 通過(guò)排除費(fèi)米悖論的潛在解決方案，我們逐步接近真正的答案。