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用数学方法推断宇宙存在外星智慧生命的可能性:只比一半高一点儿?
2020-05-21 18:55 前瞻网   

 

自古以来,人类一直在思考,宇宙中是否只有我们自己。

我们从地质记录中得知,生命开始得相对较快,只要我们的地球环境足够稳定,能够支持生命的存在。

我们也知道,第一个多细胞生物(最终产生了今天的技术文明)花了更长的时间来进化,大约40亿年。

但是,尽管科学家们知道生命首次出现在地球上的时间,但他们仍然不知道生命是如何产生的,这对在宇宙其他地方发现生命的可能性具有重要意义。

近日,一项发表在《Proceeding of the National Academy of Sciences》上的研究中,哥伦比亚大学天文系的助理教授大卫·基平(David Kipping)展示了一项利用贝叶斯推断(Bayesian inference)统计技术进行的分析,能够阐明外星生命如何在外星世界中进化。

“生命的迅速出现和人类的晚期进化,在进化的时间框架下,肯定是有启发性的,”基平说。

“但在这项研究中,我们有可能量化事实告诉我们的东西。”

为了进行他的分析,基平使用了生命和人类进化的最早证据的年表。他问,如果地球的历史一遍又一遍地重演,我们会在什么频率上期待生命和智慧再次出现。

他把这个问题归结为四个可能的答案:生命是普遍的,往往会发展智力;生命是罕见的,但往往会发展智力;生命是普遍的,但很少发展智力;生命是罕见的,很少发展智力。

这种贝叶斯统计推断的方法——当证据或信息变得可用时,用来更新假设的概率——陈述对正在建模的系统的先验概率,然后结合数据来预测结果的概率。与非贝叶斯推断相比,贝叶斯推断的显著特征是对先验信息进行贝叶斯式利用。先验信息可能基于先前的研究成果、理论或者是主观信念。

基平说:“这项技术类似于赌博赔率。”

“它鼓励对不利于你立场的新证据进行反复测试,本质上是一个改善你对事件可能性估计的积极反馈循环。”

从这四个假设中,基平使用贝叶斯数学公式来衡量模型之间的优劣。

“在贝叶斯推断中,总是需要选择先验概率分布,”基平说。

“但这里的一个关键结果是,当我们比较生命稀有和生命普遍场景时,生命普遍场景发生的可能性总是至少比生命稀有场景高9倍。”

分析的基础是地球海洋形成后3亿年内出现了生命的证据,在碳-13耗尽的锆石矿床中发现了生命,这在地球的生命周期中是一个非常快的开始。

基平强调,这个比例至少是9:1或更高,这取决于智力发展的真实价值。

基平的结论是,如果与地球有着相似条件和进化时间线的行星是普遍存在的,那么分析表明,在其他行星上自发出现生命应该没有什么问题。

这些外星生命是复杂的,有区别的,有智慧的几率有多大?在这里,基平的调查就不那么确定了,发现只有3:2的几率支持智慧生命。

这一结果源于人类在地球宜居窗口出现的相对较晚,这表明人类的发展既不是一个容易的过程,也不是一个确定的过程。

“如果我们再重复一遍地球的历史,智慧生命的出现实际上在某种程度上是不太可能的,”他说。

基平指出,这项研究得出的几率并不大,接近50:50,研究结果应该被视为仅仅是朝着假设的一个微小的推进。

“分析不能提供确定性或保证,只能提供基于地球上发生的事情的统计概率,”基平说。

“但令人鼓舞的是,一个充满生命的宇宙是一个更偏向的赌注。在地球以外的世界寻找智慧生命的努力绝不应该受到阻碍。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200518162639.htm

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责任编辑: 3976DBC

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