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？

 

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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