据美国《大众机械》月刊网站2月2日报道,美国天文学家弗兰克·德雷克博士在1962年提出了以他名字命名的德雷克方程,该方程旨在估算银河系中可被探测到的外星文明数量。德雷克方程纳入了银河系内恒星形成的平均速率、拥有环绕行星的恒星占比、每颗恒星周围可承载生命的行星平均数量、这些行星中能够孕育智慧生物的占比,以及这些智慧生物能否研发出可与其他文明联络的技术等。
如今,瑞士和英国的研究人员聚焦该方程的一个特定方面,他们的论文研究了宇宙中一种被称作暗能量的神秘力量的密度,及其与宇宙历史上形成的恒星总数之间的关联。
为解答这一问题,研究团队采用了人择原理。这一理论思路认为,我们能够基于人类存在这一事实推导出宇宙的基本属性。我们对宇宙尚有诸多未知,但有一件事确凿无疑:至少在宇宙的一个微小角落,宇宙允许人类得以生存。这一出发点为我们理解宇宙的其他属性提供了指引。
人择原理能够为我们宇宙中的暗能量总量提供解释。20世纪80年代末,诺贝尔物理学奖得主史蒂文·温伯格运用这一理论提出,宇宙中观测到的暗能量密度决定了宇宙内部智慧生命的存在与否。他认为,较高的暗能量密度会导致宇宙膨胀速度加快,抵消引力将物质聚集成星系的作用,进而抑制恒星形成,最终阻碍生命诞生。
尽管暗能量并未被明确纳入德雷克方程,但它与恒星形成相关,而恒星形成正是该公式的核心要素。正如地球上的生命离不开太阳,恒星是智慧生命形成的先决条件。因此,探究宇宙中不同量级的暗能量如何影响恒星形成,也能帮助我们了解其他可能存在的宇宙。
该论文第一作者、英国杜伦大学计算宇宙学研究所宇宙学与天体物理学博士后研究员达尼埃莱·索里尼博士在一封邮件中表示:“由于恒星是我们所知的生命诞生的先决条件,我们进而提出一个问题:智慧生命是在我们的宇宙中诞生的难度更低,还是在暗能量含量不同的假想宇宙中诞生的难度更低?”
索里尼称:“尽管我们能够测量暗能量密度,却并不真正知晓暗能量的本质。”但测量工作依然具有价值。例如,索里尼及其团队在论文中绘制了宇宙各处恒星形成效率与不同暗能量密度的关联图谱。
宇宙恒星形成率会随暗能量密度升高而持续降低。从理论上讲,暗能量密度越高的宇宙,对智慧生命形成的适宜度越低。
同样,温伯格提出,多元宇宙中存在智慧生命的宇宙里,仅有极少数会拥有偏低的暗能量密度。
索里尼及其合著者效仿温伯格的研究思路,探究了宇宙拥有不同暗能量密度时可能发生的变化。
不过,该团队设定了一个多元宇宙情境,其中每个宇宙的暗能量密度各不相同,且存在智慧观测者进行观测。研究发现,这些宇宙中有99.5%的暗能量密度高于我们所在的宇宙。
索里尼表示,虽然单个暗能量密度更高的宇宙所容纳的智慧观测者数量更少,但此类宇宙的总数却要多得多。该论文的计算结果显示,将这些宇宙作为整体来看,其中存在智慧观测者。
但索里尼称:“多元宇宙假说是否成立,并非我们论文的研究重点。这只是一个思想实验,旨在基于人类存在这一事实,探究我们能否对宇宙中观测到的、令人费解的暗能量密度数值给出合理的解释。”







