德瑞克方程式 — 劉炯朗

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天文学家德瑞克在1961年所提出。

  我们可以用这个方程式来估计,

  宇宙中大概有多少个可能跟我们联系的外星文明。

  假如我问:“新竹市有没有年龄、性别、身高、体重都和我一样的人?”我们可以用一个很简单的方法来估算这个问题。

  首先,在新竹市里,有1/2的人是男性,这些人里,他们的年龄可能是1岁、2岁、3岁……100岁,所以,有1/100的人年龄跟我一样是73岁;这些人里,身高可能从150厘米到190厘米,中间有40厘米的范围,所以有1/40的人身高是179厘米,跟我一样;这些人里,他们的体重可能从40公斤到90公斤,中间有50公斤的范围,所以有1/50的人体重跟我一样是73公斤。

  1/2×1/100×1/40×1/50=1/400,000,换句话说,每40万个人里,就应该会有一个人年龄、性别、身高、体重都和我一样。假设新竹市的人口有80万,80万乘以1/400,000等于2,就是说,新竹市可能有两个人的年龄、性别、身高、体重都和我一样。假如我再问“新竹市有没有年龄、性别、身高、体重和生日都和我一样的人呢?”因为一年有365天,那么1/400,000还得乘以1/365,等于1/146,000,000,这个结果,不但在新竹、就连整个台湾都不一定有这么一个人。不过,全世界有66亿人,66亿乘以1/146,000,000等于45,那就是说全世界可能有45个人的年龄、性别、身高、体重、生日都和我一样。

  德瑞克方程式的思路跟上面这个例子完全一样。我们可以用这个方程式来估计宇宙中大概有多少个可能跟我们联系的外星文明。

  生命的可能所在


  首先,德瑞克把估算范围缩小至地球所在的银河系。让我先交代一下,宇宙中大概有一千多亿个星系——一群星、气体、星尘和暗物质因为重力吸引而聚在一起。一个星系中,可能有多到一兆或者几千亿颗星,也可能少至几千万颗、几百亿颗星,地球所在的“牛奶路银河”中大概有两千亿颗星。远古已来,人类已经在天空看到地球所在的银河,不过却一直以为我们所在的银河系就是整个宇宙。到了20世纪初期,美国天文学家埃德温·哈柏发现了其它的星系。这是天文学上一个非常重大的进展。

  我们的牛奶路银河里,大概有两三千亿颗星,按照他们光度可以分成七类:O、B、A、F、G、K、M。其中,O型和B型的星温度最高,发出蓝光;A型和F型的星温度比较低,发白光;G型的星发黄光,太阳正是G型的星;K型的星发橙光,M型的星发红光,温度都比太阳低。我们相信,外星文明比较可能存在跟太阳系相似的G型星系里。牛奶路银河中,大约有5%的星是G型星,所以,两千亿颗星的5%大约是一百亿。

  在太阳系里,太阳是恒星,绕着太阳走的有八颗行星——水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。大阳系的形成是大约在46亿年前,太空中一大团的分子云因为重力吸引被压缩,旋转速度增加,温度升高到几百万度,而引起核子反应,形成了发光发热的恒星——就是太阳。太阳的主要元素是氢和氮。不过,分子云也形成了别的物质,例如岩石、金属、冰。因为太阳表面的温度高达5,000度,所以我们认为生命只可能在行星上存在,那么一个重要的问题是,整个牛奶路银河系里有多少颗行星?多年以来,天文学家根本不知道除了太阳系里的八颗行星以外,别的恒星有没有行星。直到1995年,两位瑞士天文学家首先发现在飞马座里的一颗恒星——飞马座51是有一颗行星的。他们的发现是一个閞始,截至目前,天文学家已经发现太阳系里的五百多个行星了。

  都卜勒原理

  有人会问,飞马座51距离地球大约50光年。在望远镜里,光是看到它已经不容易了,加上它放出的光会遮盖住绕着它转的行星,怎么还可以看到呢?按照都卜勒原理,当我们测量一个光源的波长时,如果光源朝着我们走来,我们测量到的波长会减少;如果光源离开我们,测量到的波长会增加。假如飞马座51真的有一个行星的话,因为重力的吸引,恒星飞马座51的位置会因为行星的绕转而移动。当我们看到飞马座51发出的光的波长在改变时,就可以结论这是因为有一个行星在绕着它转。

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