外星文明想要殖民银河系，需要多久？科学家们给出了相反的回答

文章图片

星际旅行中的奇幻外星飞船
在遥远的银河系内部是否有庞大的星际帝国？如果一个太空飞行的外星文明想要殖民我们的银河系，需要多长时间？我们之所以没有遇到这样的文明，是不是因为殖民化的时间太长了？

费米悖论指出，我们宇宙的年龄和浩瀚表明它应该充满外星生命，但我们没有看到它们的迹象。
不管你信不信，许多天文学家已经尝试对假设的外星文明的银河殖民化进行数学建模，以解决费米悖论。今天，我们将深入研究两种最流行的银河殖民模型：哈特模型和纽曼-萨根模型。

宇宙日历的图形视图，显示一年中的月份、十二月的日期和最后一分钟
哈特模型【外星文明想要殖民银河系，需要多久？科学家们给出了相反的回答】天文学家迈克尔·哈特在他1975年的论文中首次正式推测假设的外星文明殖民我们的星系需要多长时间。他假设太空外星文明可以以10%光速的殖民波前速度扩散。哈特将殖民波前速度定义为殖民飞船在银河系中扩散的速度。以这个速度，一个人可以在大约100万年内从我们星系的一端旅行到另一端。
与我们宇宙的生命周期（大约 138 亿年）相比，这是一个相对较短的时间。为了围绕这些天文时间尺度来思考，我们可以使用宇宙日历的类比。在这个类比中，我们将宇宙的年龄缩放到一个日历年；大爆炸对应于 1 月 1 日午夜，当前时刻对应于 12 月 31 日结束。
算一算， 100 万年仅相当于我们宇宙历中的 38 分 20 秒，这几乎就是一小会儿时间。

哈特用这个推理来论证我们银河系中不存在先进的外星人。有观点认为，先进文明可能在我们宇宙历的春天出现，然后迅速殖民我们的银河系。 12 月下旬出现的人类应该已经遇到了他们的探测器或殖民船的迹象。因此，由于地球上还没有外星人，我们的银河系中也不存在外星人。

哈特还从这一论点中得出了公共政策后果，他的论文得出结论：“广泛搜索来自其他文明的无线电信息可能是浪费时间和金钱” 。 1981 年，参议员威廉·普罗克斯迈尔利用哈特的论点成功扼杀了对 NASA 新生的SETI（寻找地外智能）计划的资助。

威廉纽曼（左）和卡尔萨根（右）
纽曼-萨根模型许多科学家对哈特模型的有效性提出了质疑。

首先，他们认为殖民速度过于乐观。天文学家卡尔·萨根曾经说过：“罗马不是一天建成的——尽管一个人可以在几个小时内步行穿过它。 ” 换句话说，即使来自外星殖民文明的单个航天器可以以 10% 的光速移动；但是，它们的殖民速度慢得多。以我们自己的人类历史为例，从未有过像个体飞船一样快速移动的殖民速度。
其次，哈特的论点依赖于一个关于太空飞行的外星人行为方式的高度推测性的想法。他认为他们追求无限扩张。它们会迅速扩张，建立的殖民地将持续数百万甚至数十亿年。然后，哈特简单地通过将银河系的直径除以殖民速度来计算殖民时间。

这些假设是不准确的，一些科学家提出了更复杂的模型来反驳。例如，天文学家威廉·纽曼和卡尔·萨根在他们 1981 年的论文中提出了一个基于扩散的星系殖民模型。

在一杯茶里扔一块方糖?
扩散是指能量或物质从高浓度点流向低浓度点的物理过程。扩散的一个简单例子是当你将一块糖放入一杯茶中。如果你搅拌茶，糖会从立方体（高糖浓度点）散布到茶的其余部分（低糖浓度点或无糖浓度点）；最终，糖分会均匀分布在整个茶中。

就像最终散布在茶中的紧密包装的糖分子一样，殖民外星物种将离开它们的家园星球并散布在整个银河系中。使用他们的模型并做出一些假设，