德雷克方程式

德雷克方程式(Drake equation),又稱薩根公式(Sagan equation)、格林班克公式(Green Bank equation)或綠岸公式,由天文學家法蘭克·德雷克於1960年代提出的一條用來推測“可能與人類接觸的銀河系內外星球高智文明的數量”之公式。

基本資料

德雷克方程式 德雷克方程式

德雷克方程式為:N=R*×Fp×Ne×F1×Fi×Fc×L,由天文學家法蘭克·德雷克於1960年代提出的一條用來推測“可能與人類接觸的銀河系內外星球高智文明的數量”之公式。

德雷克方程式一共有七個變數。其中N是銀河系中的文明數量,R*是每年銀河系中誕生的恆星數,Fp是擁有行星恆星比率,Ne是行星系中的類地行星平均數,Fl是類地行星中具有生命的行星比率,Fi是演化出智慧型生命的比率,Fc是能夠進行星際無線電通訊的智慧型生命比率,L是通訊文明的平均生命。

德雷克方程式後來又被稱為“綠岸公式”,是因為美國天體物理學家福蘭克·德雷克在綠岸鎮提出的,故而得名。

科學研究

法蘭克·德雷克
法蘭克·德雷克
根據該方程式,美國天文學家卡爾·薩根估計,銀河系中存在的文明大概有100萬個,德雷克本人的估計數是大約10萬個。根據上述各項因素的估計值,可以算出,銀河系中可能擁有高技術文明的天體是2484顆。

然而,每個要素目前都還沒有具體的數值。代入的數值不同,結果也會大相逕庭。假如銀河系中一共有1000億顆行星,其中具備生命誕生條件的占1/1000,然而這些星球中,只有1/100實際上誕生出了生命。這么算下來銀河系中約有100萬顆行星存在生命。然而,即使這100萬顆行星上的生命體都已進化為我們人類這樣高級的生命體,而且還掌握著與其他星球進行通信的技術,人類和外星人相遇的機率還是很低。

從機率學上說,在銀河系中,存在和人類一樣有智慧的生命體的行星就有100萬個。即使這100萬顆行星均勻地分布在銀河系中,其中距離最近的行星離地球也有500光年。這就是說,以光的速度行進,從地球要走500年才能到達該行星。此外,除了距離上的阻礙外,生命體的存在時間上也有差異。

公式改進

預計在未來10年之內發現太陽系外的生命跡象。 預計在未來10年之內發現太陽系外的生命跡象。
1961年,法蘭克·德雷克認為可以根據一個新的方程式計算外星文明數量,但是該公式中有一個變數在當時還不得而知,即系外恆星存在行星的可能性有多少。過去的二十年內,系外行星的發現報告很多,其中克卜勒望遠鏡的發現占據了相當大的比例,該探測器自2009年發射後,已經發現130多個系外行星世界,等待確認的數量達到3000顆左右,顯然系外行星在恆星周圍是普遍存在的。

對此,麻省理工學院的研究人員薩拉·西格認為對德雷克方程式進行修改的時機已經成熟。2013年,在麻薩諸塞州舉行的會議上,西格提出了該議案,並作了題為“後克卜勒時代系外行星探索”的報告。雖然克卜勒望遠鏡出現了故障,但是該探測器在4年時間內的觀測資料庫十分龐大,其中可能包含了恆星周圍可居住帶上岩質行星的信號。

德雷克方程式一共有七個變數,分別為銀河系內恆星形成速率、恆星周圍存在行星的可能性、可居住帶上存在岩質行星的機率、行星可演化出生命的機率、行星生命演化至高級文明的機率、外星高級文明可發展出星際通訊技術的機率、銀河系內可能與我們發生聯繫的高級文明數量。

克卜勒望遠鏡的探測成果

克卜勒探測器的發現成果已經可以解讀該公式中的兩個變數,即行星世界存在機率與可居住帶上岩質行星出現的可能性。為了進一步縮小範圍,克卜勒望遠鏡此前已經對天鵝座附近150,000顆恆星進行觀測,試圖尋找恆星出現的周期性亮度變化,發現行星凌日現象。

通過這個方法,科學家可以發現行星存在的數量以及與主恆星之間的平均距離,在克卜勒探測器發射之前,只有少數幾顆行星被確認為是體積與地球相近的岩質行星,此類搜尋方法適用於尋找體積較大的氣態行星。

定義紅矮星

薩拉·西格提出的改進德雷克方程主要定義域為 紅矮星,此類恆星比太陽要小,溫度更低,如果它們周圍存在類地行星是很容易被發現的。更重要的是,紅矮星是銀河系中最常見的恆星,科學家發現距離地球最近的可居住行星可能位於6.5光年之外的紅矮星系統中。

尋找宇宙生命的方法還可以從探測生命代謝產生的氣體入手,通過更加細緻的光譜分析可以發現這些行星的大氣成分,如果探測到生物信號,那么也可以證明這些星球是可居住的。

其他套用:真愛機率

2009年,英國沃里克大學教師彼得·巴克斯在最近發表的論文《為何我沒有女朋友》中,利用“德雷克方程式”算出了找到適合人生伴侶的幾率只有0.0000034%,也就是約28.5萬分之一。

巴克斯套用這一公式,以現年30歲單身漢巴克斯本人為例,他的擇偶範圍是年齡在24歲至34歲之間、居住在倫敦的單身女性。根據公式計算,全英國3000萬名女性中只有26人可能成為他的女朋友。巴克斯在計算時還考慮了“公式”以外的3個因素:只有1/20的女性會對他有好感,只有一半女性是單身,他只能和其中的1/10相處融洽。

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