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一代传奇落幕!美国天文学家德雷克逝世,他有哪些贡献?(文字版)

当地时间9月2日(周五),美国著名的天文学家弗兰克·德雷克逝世,享年92岁。一代传奇天文学家谢幕,令人遗憾。

德雷克一生致力于对地外文明的搜索,这也是无数人好奇的问题。他在这方面取得的成就,也是其他人所无法比拟的。

德雷克方程

德雷克最著名的成就,就是他的德雷克方程了。德雷克方程又叫德雷克公式、绿岸公式、萨根公式,它在历史上首次通过数学的方式约束了银河系内智慧生命的数量,帮助我们找到了推测这项数据的方向。乍看之下,这些参数有点令人头晕,不过我们把各项参数的含义都贴在了下面,大家看完就能理解了。

其中:

N代表银河系内可能与我们通讯的文明数量

R*代表银河系每年平均产生的恒星数量

fp代表恒星周围有行星的概率

ne代表银河系行星中具备宜居条件的比例

fl代表宜居行星上真正孕育出生命的概率

fi代表生命能够发展出智慧的可能性

fc代表智慧生命的科技发展到能够向宇宙中传递消息的水平的概率

L代表智慧生命持续时间在行星生命周期中占的比例

简单来说,德雷克方程可以分为两部分,第一部分是推测银河系内有多少宜居的行星,第二部分是推测宜居的行星上孕育出能够和我们进行交流的文明的数量。二者相乘如果大于1(如果算上地球就应该大于2),那就意味着银河系内应该还有其他文明。

德雷克提出这个方程的伟大先见之处在于,当时距离人类发现第一颗系外行星还有三十多年的时间,由此可见德雷克的超前思维。

德雷克方程的意义

你可能已经发现了,虽然德雷克提出了这个方程,但我们目前是无法利用这个方程得到最终的结果,因为其中大量的参数仍然停留在未知的层面上。

实际上的确如此,这个方程更像是一个思想实验,为人类提供了研究的方向,让人类能够以科学的角度认真地思考地外文明的问题。比如很多天文学家也会对德雷克方程进行调整和修改,从而可以更便于天文学家研究其中的参数或者准确描述我们与地外生命取得联系的概率。

德雷克的女儿纳迪亚·德雷克是一位著名的天文及科学记者,她描述德雷克方程的时候提到一点:这个方程给人类带来的长久意义不在于把它看作一种数学上的解决方案,而是它像一面镜子,让我们以宇宙的角度审视自己的行星和文明,意识到我们在宇宙中有多么脆弱。

而且,德雷克还选择了两颗恒星作为研究的对象,分别是天苑四(Epsilon Eridani)和天仓五(Tau Ceti)。他将这个实验命名为“奥兹玛项目”,并且在1959年花了三个月的时间,利用美国的绿岸望远镜进行了观测。遗憾的是,当时的观测能力有限,不足以发现系外行星。1961年,德雷克在绿岸召开了一场讨论地外文明的会议,并正式提出了德雷克方程。

大概五十年后,人类才在天苑四和天仓五周围发现系外行星。不过,直到今天,别说是这两颗恒星,就连其他恒星周围,也没有任何生命的迹象。

SETI计划

德雷克的工作还带来了更深远的影响,那就是著名的搜寻地外文明(Search for ExtraTerrestrial Intelligence,简称SETI)计划。这是目前全世界最宏大的地外文明搜索项目之一,研究人员利用射电望远镜等设备进行大规模观测,获取海量的数据,试图在宇宙中寻找地外文明可能产生的信号。

由于该数据过于庞大,SETI计划还向公众征集家用电脑。当时任何人都可以参与,包括我们,只需要下载他们的软件,这款软件就可以利用家庭电脑中央处理器(CPU)闲置的部分自动在后台运行、分析数据,并反馈回SETI。

遗憾的是,直到今天,SETI项目也没有发现地外文明的任何线索。这不是说德雷克的研究出了问题,而是我们确实找不到地外文明的证据。当然,这也不意味着银河系内没有其他文明,或许只是我们的观测能力有限,或者他们的信号太弱了。

阿雷西博信号

除了寻找地外文明之外,德雷克还积极向宇宙发送信号,希望能够被地外文明听到。

1974年,当时世界上最大的单口径射电望远镜——阿雷西博射电望远镜改造完成,口径扩建到了350米。德雷克建议:人类可以向宇宙中发送一组信号,传递人类的信息,借此庆祝阿雷西博射电望远镜的升级。

德雷克的建议很快被采纳,技术人员利用1679个二进制数字编码了一串信号,这就是著名的阿雷西博信息(Arecibo message)。

阿雷西博信息包含了1~10这十个数字、人类遗传物质的主要信息(脱氧核糖核酸,即DNA的双螺旋结构、组成核苷酸的化合物、DNA所含元素氢、碳、氮、氧、磷的原子序数以及人类基因组中DNA核苷酸的大致数量)、人类的外形及尺寸、地球人口、太阳系形状以及阿雷西博射电望远镜本身的形状及尺寸。

这个信号最终发射到球状星团M13的方向。这个星团又叫武仙座星团,包含约300000颗恒星,距离我们大约25000光年。

这件事也非常有开创意义,虽然它不是人类第一次尝试向宇宙发射信号,但它是一座里程碑,在所有人类发射的信号中具有重要地位。从此以后,人类又发送了更多的信号,甚至还有科学家建议利用我国的天眼发送更先进的信号。

总结

毫无疑问,德雷克在地外生命研究方面做出了巨大的贡献,他的去世是全人类的损失。最好的纪念方法,就是科学家们继续在他开创的领域研究,取得突破性的发现。

或许在未来的某一天,人类就是在德雷克的工作基础上,取得对地外生命研究的发展,那就是对他最大的缅怀。

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