天文
生命公式:新模型揭示宇宙中智能生命的机率
暗能量驱动宇宙膨胀,或许是我们存在的关键。新模型探讨生命形成概率。
一个新理论模型表明,不仅在我们已知的宇宙内,甚至在假设的其他宇宙中,智能生命出现的几率是可以估算的。这个新模型在思路上与1960年代美国天文学家Frank Drake提出的著名的“德雷克方程”有类似之处。
德雷克方程旨在计算银河系中可探测的外星文明数量。六十多年后,由杜伦大学领导的天体物理学家们推出了一个不同的模型,聚焦于宇宙膨胀加速和恒星形成的条件,以此探讨生命出现的可能性。
科学家认为,这种膨胀由一种称为“暗能量”的神秘力量驱动,而暗能量在宇宙中的比例超过三分之二。
模型计算了什么?
恒星的形成是已知生命出现的前提条件之一,因此该模型可用于估算在我们宇宙和假设的多重宇宙场景中,产生智能生命的可能性。与计算宇宙中的智能生命体数量不同,新的研究关注的是一个随机选择的观察者生活在特定宇宙中的相对概率。研究成果已在《皇家天文学会月刊》上发表。
研究结果显示,一个典型的观察者将可能会处于一个拥有更高暗能量密度的宇宙中——这意味着我们所在的宇宙在多重宇宙中相对罕见而独特。
论文中的方法是计算在整个宇宙历史中,不同暗能量密度下,普通物质转化为恒星的比例。模型预测,在恒星形成效率最高的宇宙中,这一比例约为27%,而在我们宇宙中则为23%。
这表明,我们所处的宇宙并非智能生命形成概率最高的那个宇宙。换句话说,根据模型,我们观察到的暗能量密度值并非最适合生命的值。
暗能量对我们存在的影响
杜伦大学计算宇宙学研究所的主要研究者Daniele Sorini博士表示:“理解暗能量及其对宇宙的影响是宇宙学和基础物理学的重大挑战。支配我们宇宙的参数,包括暗能量的密度,可能解释了我们的存在。”
“令人惊讶的是,即便暗能量密度显著增加,也可能仍与生命兼容,这表明我们可能并不生活在最可能的宇宙中。”
新模型有望帮助科学家理解不同暗能量密度对宇宙结构形成的影响,以及对生命在宇宙中形成条件的作用。
暗能量让宇宙膨胀得更快,平衡了引力的吸引力,创造了一个同时具备膨胀和结构形成的宇宙。然而,生命的产生需要有物质聚集成恒星和行星的区域,并在数十亿年中保持稳定以促使生命演化。
研究表明,恒星形成的天体物理学和宇宙大规模结构的演化以一种微妙的方式结合起来,从而确定了适合智能生命生成的暗能量密度的最佳值。
日内瓦大学教授Lucas Lombriser(研究的共同作者)补充说:“使用该模型探索不同宇宙中的生命起源,并重新审视我们对自身宇宙的基本疑问将是令人激动的事情。”
德雷克方程简述
德雷克方程的提出更多是为科学家提供一种探索生命的思路,而非计算准确结果的工具。该方程的参数包括银河系中恒星的形成速率、拥有行星的恒星比例以及可能支持生命的行星数量。
相比之下,新的模型将宇宙中的恒星形成速率与暗能量密度等基本组成成分联系起来。
该研究由爱丁堡大学和日内瓦大学的科学家们共同参与完成。