德雷克方程式

德雷克方程式

美國法蘭克·德雷克提出的公式
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·德雷克于1960年代提出的一條用來推測“可能與人類接觸的銀河系内外星球高智文明的數量”之公式。
    中文名:德雷克方程式 外文名:Drake equation 适用領域: 所屬學科:

基本資料

德雷克方程式為:N=R*×Fp×Ne×F1×Fi×Fc×L,由天文學家法蘭克·德雷克于1960年代提出的一條用來推測“可能與人類接觸的銀河系内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量。其中N是銀河系中的文明數量,R*是每年銀河系中誕生的恒星數,Fp是擁有行星的恒星比率,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是演化出智能生命的比率,Fc是能夠進行星際無線電通訊的智能生命比率,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

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,結果也會大相徑庭。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,隻有1/100實際上誕生出了生命。這麼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,而且還掌握着與其他星球進行通信的技術,人類和外星人相遇的概率還是很低。

從概率學上說,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

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量在當時還不得而知,即系外恒星存在行星的可能性有多少。過去的二十年内,系外行星的發現報告很多,其中開普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,等待确認的數量達到3000顆左右,顯然系外行星在恒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,在馬薩諸塞州舉行的會議上,西格提出了該議案,并作了題為“後開普勒時代系外行星探索”的報告。雖然開普勒望遠鏡出現了故障,但是該探測器在4年時間内的觀測數據庫十分龐大,其中可能包含了恒星周圍可居住帶上岩質行星的信号。

德雷克方程式一共有七個變量,分别為銀河系内恒星形成速率、恒星周圍存在行星的可能性、可居住帶上存在岩質行星的概率、行星可演化出生命的概率、行星生命演化至高級文明的概率、外星高級文明可發展出星際通訊技術的概率、銀河系内可能與我們發生聯系的高級文明數量。

開普勒望遠鏡的探測成果

開普勒探測器的發現成果已經可以解讀該公式中的兩個變量,即行星世界存在概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,開普勒望遠鏡此前已經對天鵝座附近150,000顆恒星進行觀測,試圖尋找恒星出現的周期性亮度變化,發現行星淩日現象。

通過這個方法,科學家可以發現行星存在的數量以及與主恒星之間的平均距離,在開普勒探測器發射之前,隻有少數幾顆行星被确認為是體積與地球相近的岩質行星,此類搜索方法适用于尋找體積較大的氣态行星。

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,此類恒星比太陽要小,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恒星,科學家發現距離地球最近的可居住行星可能位于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産生的氣體入手,通過更加細緻的光譜分析可以發現這些行星的大氣成分,如果探測到生物信号,那麼也可以證明這些星球是可居住的。

其他應用:真愛概率

2009年,英國沃裡克大學教師彼得·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”算出了找到适合人生伴侶的幾率隻有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3000萬名女性中隻有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:隻有1/20的女性會對他有好感,隻有一半女性是單身,他隻能和其中的1/10相處融洽。

方程意義

科學家推測銀河系中存在大量的可居住行星,而智慧文明的數量也很龐大,文明之間的聯系是否被光速恒定所阻擋呢?

随着開普勒系外行星探測器等陸續發現新的太陽系之外行星世界,可居住星球可能在不久的将來被我們發現,而外星智慧文明則是一些研究人員不斷追尋的目标,早在1960年代,科學家法蘭克·德雷克就提出了可能與人類接觸的外星智慧文明數量,也被稱為德雷克公式。目前,開普勒望遠鏡的故障令美國宇航局感到惋惜,對系外行星探索計劃而已是個重大打擊,科學家已着手重啟系外生命的探索計劃,預計在未來10年之内發現太陽系外的生命迹象。

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量在當時還不得而知,即系外恒星存在行星的可能性有多少。過去的二十年内,系外行星的發現報告如同雨後春筍般湧出,其中開普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,等待确認的數量達到3000顆左右,顯然系外行星在恒星周圍是普遍存在的。

對此,麻省理工學院的研究人員薩拉·西格認為目前需要對德雷克方程式進行修改,這個時機已經成熟,我們已經估計出整個銀河系中行星數量的大緻範圍。在馬薩諸塞州舉行的會議上,西格提出了該議案,并作了題為“後開普勒時代系外行星探索”的報告。雖然開普勒望遠鏡出現了故障,但是該探測器在4年時間内的觀測數據庫十分龐大,其中可能包含了恒星周圍可居住帶上岩質行星的信号。

德雷克方程式一共有七個變量,分别為銀河系内恒星形成速率、恒星周圍存在行星的可能性、可居住帶上存在岩質行星的概率、行星可演化出生命的概率、行星生命演化至高級文明的概率、外星高級文明可發展出星際通訊技術的概率、銀河系内可能與我們發生聯系的高級文明數量。

開普勒探測器的發現成果已經可以解讀該公式中的兩個變量,即行星世界存在概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,開普勒望遠鏡此前已經對天鵝座附近150,000顆恒星進行觀測,試圖尋找恒星出現的周期性亮度變化,發現行星淩日現象。

通過這個方法,科學家可以發現行星存在的數量以及與主恒星之間的平均距離,在開普勒探測器發射之前,隻有少數幾顆行星被确認為是體積與地球相近的岩質行星,此類搜索方法适用于尋找體積較大的氣态行星。随着開普勒望遠鏡陷入困境,發現可居住帶上的行星任務變得艱難,有研究人員認為尋找類地行星的任務可能需要7至8年的數據支持,開普勒首席研究員威廉·布魯克則認為現有的數據中已經存在類地行星的信号。

薩拉·西格提出的改進德雷克方程主要定義域為紅矮星,此類恒星比太陽要小,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,紅矮星是我們銀河系中最常見的恒星,科學家發現距離地球最近的可居住行星可能位于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産生的氣體入手,通過更加細緻的光譜分析可以發現這些行星的大氣成分,如果探測到生物信号,那麼也可以證明這些星球是可居住的。

即将入軌的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡将加入對可居住行星的探索任務,SETI研究所研究人員吉爾·塔特認為如果發現了生物信号,那麼我們将會花更多的時間對這一星球進行觀測,從表面上看這是一個可居住的星球,但事實上其不僅僅是一個可居住的世界,背後還隐藏着更多的奧秘。

上一篇:染色體組型

下一篇:鑽石火彩

相關詞條

相關搜索

其它詞條