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外星猎人,别再用德雷克方程了

 
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Paul Sutter是俄亥俄州立大学的天体物理学家,也是COSI科学中心的首席科学家。萨特还是“问问宇航员”和“太空广播”节目的主持人,并带领着一个宇航员环游世界。萨特将这篇文章贡献给了Space.com的专家之声:评论与见解。
 
对于这个早熟的外星生命猎手来说,杏耀手机客户端德雷克方程是一个随时可用的工具,可以用来估计人类在银河系中有多孤独。1961年,天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)在稍微匆忙的情况下提出了这个方程,以便即将召开的会议的与会者可以讨论一些问题,它将“我们是孤独的吗?”这个令人生畏的问题分解成更容易处理的小块。
 
这个方程从一些简单的概念开始,比如恒星形成的速度和恒星中拥有行星的比例。但它很快就进入了一个棘手的领域,询问一些数字,比如那些能够承载生命的行星中,有多少最终进化成了智能物种,又有多少行星向宇宙发出友好的信号,邀请我们地球人来愉快地聊一聊。
 
最终的结果应该是一个单一的值(或者,最坏的情况下,是一个范围的值),它预测了银河系中智能物种和善于交谈物种的总数。如果这看起来有点令人不安的大胆,那么至少德雷克方程可以作为一种哲学手段来激发对话。它还为寻找和与银河系中的外星物种对话这一终极问题构建了一个恰当的科学讨论框架。
 
但它在这两方面都失败了。
 
知道你的错误
 
德雷克方程很简单,但表面上很简单。弗兰克最初的配方只有7种成分,其他研究人员的进一步改进并没有显著改变这个数字。所以,你可能天真地认为你只需要测量或猜测大量的参数就可以了。
 
但现实并非如此简单。估计和测量总是有不确定性。这个概念对于科学探究是绝对重要的:你知道什么远没有你知道多少重要。任何科学讨论的真正内容都是探究不确定性及其估算方法。为了证明一个大胆的主张是正确的,你需要对不确定性有非常深刻的了解。要推翻这种说法,你不需要直接攻击它;你可以简单地质疑一个语句的准确性。
 
对于德雷克方程,我们完全不知道任何参数的不确定性。生命起源的行星中有多少最终会发展成生命?百分之零?100% ?在这两者之间?50%是正5%还是负5% ?或者正负25% ?还是+ 5%和- 25% ?
 
而且只需一个未知的不确定性就能击垮整个企业。你可能会在几十年的时间里逐渐破解德雷克方程,进行一次又一次的仔细观察,测量恒星的形成速度,在行星表面寻找液态水等等。您可能认为您在确定这个预测方面取得了良好的进展,但是只要一个参数仍然具有未知的不确定性,您就没有取得任何进展。
 
这一单一的未知因素,就可以抵消掉整个等式其余部分所付出的艰苦努力。除非你知道所有的事情,否则你什么都不知道。
 
要使用Drake方程生成正确的估计,不能只插入猜测;您必须为每个猜测提供范围,这实际上是您工作的两倍。因为大多数参数甚至都不是基于可测量的量,所以你能做的最好的事情就是把你的手举起来。
每隔几个月,就会有一篇涉及德雷克方程某些变体的新论文声称,对这些参数进行一些“合理”估计,并得出一个答案。有时,这些论文声称银河系中充满了成千上万的智慧文明。有时候,研究表明我们是完全孤独的。当德雷克和他的同事们第一次提出这个想法时,他们抛出了大约10亿到1亿这样的文明。那没多大帮助。
 
德雷克方程只是一种打破我们无知的方法,把它塞进一个数学绞肉机里,然后做出香肠式的猜测。它没有任何比随机抽取一个数字更大的预测能力。如果你没有准确地估计出其中一个不确定性呢?这个答案不可靠。如果你错过了一个参数,从恒星到感知的过程中一些关键的元素,会怎样?这个答案不可靠。如果你有太多的参数,引入一个无关紧要的元素会怎样?这个答案不可靠。
 
德雷克方程做了大量的假设,在这些假设得到验证之前, 杏耀娱乐平台 ,我们不能相信计算结果。
 
我们不能把德雷克方程看成物理方程;也就是说,我们不能像使用牛顿第二定律或广义相对论方程或麦克斯韦电磁学方程那样方便地使用它。这很好。也许德雷克方程的力量更多的是作为一种哲学治疗,来帮助指导我们的思维,帮助我们在一个深奥而基本的存在主义问题的混沌水域中航行。
 
但是把德雷克方程引入这样的哲学讨论有什么用呢?我们的思维是真的进步了还是变得敏锐了?用许多不容易解决的小的未知事物取代一个大的未知事物(智能物种的数量)有什么好处呢?是的,把一个大问题分解成小问题是科学中常见的策略。但这只有在较小的问题都单独更容易解决的情况下才有效。
 
我们可能会花更多的时间无益地讨论模型的参数,而花更少的时间去探索生命。讨论的特定值,孕育生命的行星的数量会引起智力(由一系列必须100%)不会给我们一个清晰的和另一个智能物种聊天的机会,相反,我们只是最终通过内在的扭曲我们的角度制定蒙上了阴影。
 
今天,人们仍在继续寻找地球以外的生命。计划中的任务是对外层世界冰冷的卫星进行采样,这些卫星蕴藏着巨大的液态水海洋。系外行星猎人正在开发一种技术,以梳理出外星世界生物特征的线索。德雷克方程,在它的任何公式中,杏耀平台是否帮助构建、推进或协助了这些任务?
 
虽然德雷克方程可能引发了早期关于寻找外星智能的科学讨论,但除此之外,它没有多大价值。我们不能用它来加深我们的理解,也不能用它来正确地指导我们的思维。参数中的巨大不确定性,这些不确定性混合的未知方式,以及在选择这些参数时完全缺乏任何指导,使其丧失了任何预测能力。预测是科学的核心。预测是让想法有用的东西。如果一个想法没有用,为什么要保留它呢?
 
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