如果生命在我们的宇宙中很普遍,而且我们有充分的理由怀疑它是普遍存在的,那么为什么我们没有在任何地方都看到它的证据呢? 这就是本质费米悖论几乎自现代天文学诞生以来,这个问题就一直困扰着天文学家和宇宙学家。
这也是背后的道理哈特-蒂普勒猜想,众多(很多!)之一拟议决议,它断言,如果过去某个时候在我们的银河系中出现了高级生命,那么我们在任何地方都会看到它们活动的迹象。 可能的迹象包括自我复制探针、巨型结构和其他Ⅲ型类似的活动。
另一方面,几项拟议的决议挑战了高级生命将在如此大规模的范围内运作的观念。 其他人则认为,先进的外星文明会从事一些让它们不那么引人注目的活动和地点。
在最近的一项研究中,德国-格鲁吉亚研究小组提出,先进的外星文明(ETC)可以利用作为。
从计算的角度来看,这是有道理的,并为我们在观察宇宙时看到的明显缺乏活动提供了解释。
该研究由贾德瓦利,一位理论物理学家马克斯·普朗克物理研究所和物理主席路德维希马克西米利安大学在慕尼黑,以及扎扎·奥斯曼诺夫,一位物理学教授第比利斯自由大学,以及一位研究人员卡拉泽格鲁吉亚国家天体物理观测站和搜寻地外文明研究所。
描述他们的发现的论文最近出现在网上,并正在接受审查以供在《国际天体生物学杂志。
第一次 SETI 调查(奥兹玛计划)于1960年进行,由著名天体物理学家领导弗兰克·德雷克博士(谁提出了德雷克方程)。 这项调查依赖于绿岸天文台的 26 米(85 英尺)射电望远镜用于监听来自附近鲸鱼座 T 和 Epsilon Eridani 恒星系统的无线电传输。
从那时起,绝大多数 SETI 项目都致力于寻找无线电技术签名,由于无线电波能够通过星际空间传播。 正如德瓦利和奥斯马诺夫通过电子邮件向《今日宇宙》解释的那样:
“目前,我们主要是寻找无线电消息,并且已经多次尝试研究天空,以寻找所谓的戴森球候选者——围绕恒星建造的巨型结构。另一方面,SETI 的问题非常复杂,以至于无法找到所谓的戴森球候选者。”应测试所有可能的渠道。
“技术特征的整个“范围”可能要广泛得多:例如,巨型结构的红外或光发射也围绕、白矮星和黑洞。 一个全新的“方向”必须是寻找这些技术特征的异常光谱变化,这可能会将它们与正常的天体物理物体区分开来。”
对于许多研究人员来说,这种有限的关注是 SETI 未能找到任何技术签名证据的主要原因之一。 近年来,天文学家和天体物理学家建议通过寻找其他技术特征和方法来扩大搜索范围? 例如向外星智慧体传递信息(放)。
这些包括定向能(激光),中微子排放,量子通信, 和引力波,其中许多都在NASA 技术签名报告(2018 年发布)TechnoClimes 2020 研讨会。
在他们的研究中,德瓦利和奥斯马诺夫建议寻找一些完全不同的东西:大规模的证据。 量子计算的好处是有据可查的,其中包括比数字计算更快地处理信息的能力以及不受解密的影响。
考虑到当今量子计算的发展速度,假设先进文明可以将这项技术应用到更大规模,这是完全合乎逻辑的。 德瓦利和奥斯马诺夫说:
“无论一个文明多么先进,或者它们的粒子组成和化学性质与我们有多么不同,我们都通过量子物理和引力定律统一起来。这些定律告诉我们,量子信息最有效的存储者是黑洞。
“虽然我们最近的研究表明,理论上可能存在由非引力相互作用产生的设备,这些设备也饱和了信息存储的容量(所谓的“saturons”),但黑洞显然是冠军。相应地,任何足够先进的 ETI预计将使用它们进行信息存储和处理。”
这个想法建立在诺贝尔奖获得者的工作基础上罗杰·彭罗斯,他提出了一个著名的观点:无限的能量可以从黑洞中提取通过利用力层。 这个空间位于事件视界之外,落入的物质形成一个圆盘,加速到接近光速并发出大量辐射。
一些研究人员认为这可能是最终的结果高级 ETI 的电源,要么通过向超大质量黑洞提供物质(并利用由此产生的辐射),要么简单地利用它们已经释放出的能量。
后一种情况的两种可能性涉及利用其吸积盘的角动量(“彭罗斯过程”)或捕获超高速射流产生的热量和能量(可能以戴森球)。
在他们后来的论文中,德瓦利和奥萨莫夫提出黑洞可能是计算的最终来源。 这是基于以下概念:a)文明的进步与其计算性能水平直接相关,b)存在某些计算进步的通用标记,可以用作潜在的技术签名
为了搜寻地外文明。
德瓦利和奥索马诺夫利用量子力学原理解释了黑洞如何成为量子信息最有效的电容器。 这些黑洞很可能是人造的、微型的,而不是大型的、自然存在的(为了计算效率)。
因此,他们认为,这些黑洞比自然存在的黑洞更有能量:
“通过分析信息检索时间的简单缩放特性,我们表明信息量和处理时间的优化表明,对于 ETI 来说,投入精力创建许多微观黑洞而不是几个大黑洞是最有利的。
“首先,微黑洞以更高的强度和更高的能谱辐射。 其次,这种黑洞必须通过加速器中的高能粒子碰撞来制造。 这种制造必然会提供伴随的高能辐射特征。”
霍金辐射,以纪念已故伟大的霍金命名,理论上是在事件视界之外释放的由于相对论量子效应。 这种辐射的发射减少了黑洞的质量和旋转能量,理论上导致它们最终蒸发。
德瓦利和奥索马诺夫表示,由此产生的霍金辐射本质上是“民主的”,这意味着它将产生许多不同种类的亚原子粒子,这些粒子可以被现代仪器检测到:
“霍金辐射的伟大之处在于它在所有现有粒子种类中都是普遍存在的。因此,ETI 量子计算机必须辐射“普通”粒子,例如和光子。 尤其是中微子,由于其非凡的穿透能力,避免了被屏蔽的可能性,是极好的信使。
“这尤其以极高能中微子通量的形式提供了 ETI 的新颖指纹,这些中微子既来自存储信息的微型黑洞的霍金辐射,也来自制造它们的碰撞‘工厂’。辐射预计是非常高能量的黑体光谱的叠加。
“在论文中,我们已经表明 IceCube 天文台有可能观察到此类技术特征。然而,这只是 SETI 非常令人兴奋的新方向的一个潜在例子。”
在许多方面,这一理论与天体物理学家和数学家约翰·D·巴罗 (John D. Barrow) 1998 年提出的巴罗量表 (Barrow Scale) 的逻辑相呼应。卡尔达肖夫量表,巴罗量表表明,文明的特征不应在于其对外层空间(即行星、太阳系、星系等)的物理掌握,而应在于其对内部空间的物理掌握? 即分子、原子和量子领域。
该量表的核心是超越假说,一项针对费米悖论的拟议解决方案,表明外星生物将“超越”我们所能认识到的任何事物。
这里存在着这个理论的另一个令人兴奋的方面,那就是它如何为这个问题提供了另一种可能的解决方案。。 正如他们所解释的:
“到目前为止,我们完全忽视了 SETI 的自然方向,即高能中微子和人造黑洞霍金辐射产生的其他粒子。因此,对这种高能粒子的各种实验搜索可能会带来极其重要的启示。关于在宇宙的可观测部分中存在先进的外星生物。”
简而言之,当我们观察宇宙时,我们可能会看到“大沉默”,因为我们一直在寻找错误的技术特征。
毕竟,如果外星生命已经超越了人类(考虑到宇宙的年龄,这似乎是合理的),那么它们的发展早就超出了无线电通信和数字计算的范围。 这个理论的另一个优点是,它不需要适用于所有外星文明来解释为什么我们迄今为止还没有收到任何文明的消息。
考虑到计算进步的指数级速度(以人类为模板),先进文明可能只有很短的时间窗口来以无线电波长进行广播。 这是德雷克方程的关键部分:L参数,它指的是文明必须向太空释放可探测信号的时间长度。
与此同时,这项研究为 SETI 调查在未来几年寻找的另一个潜在技术特征提供了依据。 这个悖论仍然存在,但我们只需要找到一种高级生命的迹象就可以解决它。