天体物理学

Sommes-nous seuls dans un 银河群岛 ?

S’il existait des extraterrestres capables d’effectuer des voyages 整型erstellaires, ils se propageraient rapidement dans toute la 银河. Or il n’y a aucune trace de leur passage sur notre 解放军nète… Explication possible :le Système solaire serait trop éloigné de leurs grands axes de migration.

迦勒沙夫 对于科学N°513
银河群岛

15号 juillet 1790, à跟随著名的兵变 赏金,九名水手,十八名大溪地乘客和一名ébé débarquaient sur l’î皮特凯恩峰。迷失在南方’océan Pacifique, à plusieurs centaines de 公里ètres des îles 的plus proches, Pitcairn est l’un des lieux habitables 的plus isolés de la 解放军nète.

之前’arrivée des mutins du 赏金,l’île avait été occupée代表几个è按人口划分的钥匙ésie, puis désertée pendant prè已经三百岁了。À la fin du xvsiècle, un appauvrissement des 资源ources naturelles et 的conflits avec d’autres î遥远的人,打扰了他们é 的liens de commerce et 的voies de ravitaillement, auraient mis un terme à l’皮特凯恩的人类占领。这个île é变得不可行,直到’à l’arrivée du 赏金 en 1790. É令人惊讶的是,没有其他船’a jeté l’ancre à皮特凯恩十八年,米ême si 的colons ont consigné看到远处有船只驶过。

L’皮特凯恩故事n’est qu’un exemple extrê我的不寻常动力’人类对南太平洋的占领。波林ésie, la Micronésie et la Mélanésie包含成千上万’îles éparpillées sur des 百万e 公里ètres carrés d’océ年。大多数不是谷è不只是适度的隆起érances rocheuses ou coralliennes. Et 的lieux habitables ne sont d’ailleurs pas 所有 occupés à tout moment donné. Néanmoins, ils repré感到巨大的潜力’谁将成为公关的地点êt à traverser 的vastes et profondes é飞机的紧张海面ète.

从皮特凯恩à la Voie lactée

视差è地球上的这种环境与我们的银河系邻域之间的关系令人震惊。在银河系ée,大约有300 milliards d’é画布。观察结果é百分百的进步élescope spatial 开普勒的a Nasa, suggèrent que dans cet océ一年的恒星天体将有超过100亿个小岩石世界é感测医院表面状况ères, grâce à des configurations orbitales propices. Comme 的î地球,这些exoplansè您和这些外来者将能够’hé在那里出生的生物的牧羊人és ou y ont migré。他们将构成尽可能多的’escales potentielles pour 特别是èce déterminée à voyager à travers l’espace 整型erstellaire. Cette analogie est bien plus riche qu’人们不能这样认为。

从他们ême façon que 的peuples du Pacifique ont essaimé超过数千公里ètres d’océan à前面的简单船板çant à la 生活esse de quelques nœuds seulement, 一种dispersion à可能跨越银河系ême si 的contraintes sont parfois très différentes (distances à浏览,可能性é在海上和海上生存’espace).

Selon 一种anecdote célè布雷,1950年,意识到à他有多少ê意大利物理学家恩里科·费米(Enrico Fermi)会很容易地导航银河系é au cours d’un déjeuner avec des collègues : « Mais où sont-ils 所有 ? » Ce « tous » désignant 的特别是èces qui explorent l’espace. La célèbre question s’est développée之后给出不小于célèbre (bien qu’assez mal nommé) « paradoxe de Fermi » : à moins que 的特别是è这些技术先进é非常稀有,他们应该à présent s’être ré在银河中几乎到处都食,但我们没有’让我们看不到丝丝痕迹。费米éputé pour sa capacité à快速估算,grâce à des calculs de tête, s’é意识到银河系ée pouvait être colonisée en quelques 百万’années seulement.

La 银河 pourrait être colonisée en quelques 百万’années

En 1975, l’astrophysicien amé美国人迈克尔·哈特(Michael Hart)首演ère é定量研究表明,这个问题ème n’é并不像’你可能会这样想。研究者从’无可争议的观察(对于大多数人és), qu’on nomme la « constatation A » de Hart : l’absence d’今天地球上的外星人’hui他总结说’没有其他技术先进的文明ée n’当前存在(或n’a existé)。 clé该声明的内容,与’idé费米最初是基于相对较短的时间’il faudrait pour qu’une 特别是è传播超过100 000 années-lumiè银河之光ée, mê我使用系统è适度的推进系统,比光速慢得多ère.

1980年,物理学家érican Frank Tipler也调查了这个问题ème. Il parvint à类似结论 :有足够动力的外星人és实际上可以访问’intégralité de la Galaxie en quelques 百万’années. Étant donné que le Systè太阳能已经存在4.5 milliards d’années,那银河系ée s’est formée il y a au moins 10 milliards d’années,剩下的比’assez de temps aux extraterrestres de la Galaxie pour atteindre 所有 ses mondes habitables.

L’自主探针的入侵

Il est 整型é注意差异érences dans 的scé两位研究人员的情景。迈克尔·哈特(Michael Hart)’hypothèse d’解决过程« en chair et en os » par 特别是è这个生物学,而弗兰克·蒂普勒(Frank Tipler)想像到é成群的自动探针和éplicantes – des «冯·诺依曼机器» – qui bondiraient d’étoile en étoile et se ré不受阻碍地传播。在大多数SC中é殖民场景,系统è我的星星和他们的计划ètes deviennent habités, s’ils ne l’étaient pas déjà,然后作为开始的基础à la conquête de nouveaux systè我的对于自动售货机é折叠,主要限制à他们的扩展将是可用性é d’énergie et de matières premières建立génération suivante.

这些方法ès diffé年金说明了困难é de tirer des conclusions claires et 标志ificatives sur la migration 整型erstellaire. Sur quelles 假说è它建立一个modè银河的人口?合理的假设是什么?小号’appliquent-ils à des 实体és peut-être très différentes de nous ? Certaines 假说èses sont faciles à justifier, d’autres sont plus discutables. Par exemple, 所有 的scénarios font 整型ervenir des estimations des performances de la technologie utilisée前往’空间。而且,当l’espè它参与了旅程并且不满意’envoyer des é机器人传教士’hypothèse la plus fondamentale 那是e 的organismes vivants sont capables de survivre au voyage 整型erstellaire.

D’从技术角度出发à seulement 10 % de la 生活esse de la lumière demande déjà des moyens très avancés, comme Propulsion par fusion nucléaire ou d’巨大的太阳帆被推ées par des lasers trè强大。有效的防护罩对于保护也很重要éger le vaisseau : à de telles 生活esses, 的atomes du gaz 整型erstellaire provoquent 一种usure importante de la coque et de petits morceaux de roches suffisent pour dé撞毁船只énergé滴答声。因此更多ûr de voyager à des 生活esses ré选择,但是如果ècles ou des millénaires pour passer d’une étoile à 一种autre. Se pose alors la question de comment maintenir un é船员还活着,身体健康é sur des durées dé在很大程度上超越了个人生活。

太阳和邻近的恒星

Car三维u Soleil (在中心) et des étoiles 的plus proches. Comme 的astres SE déplacent 的uns par rapport aux autres, 的distances varient au cours du temps.

©Andrew Z. Colvin,知识共享署名-相同方式分享3.0

Mais 的假说è它最有争议的ées围绕动机问题以及我们长期以来所做的预测évité整个文明è水库及其殖民地。 1983年à l’天体物理学家Carl Sagan和William Newman认为,与Michael Hart和Frank Tipler相反éré que l’absence d’indice n’est pas Preuve de la non-existence d’espèces 整型elligentes dans la Galaxie. Pour ces deux chercheurs, 的假说èses avancé对这些文明的行为太过模仿é关于人类:他们谈到’une « approche solipsiste » de l’地外情报。

例如,如果是è这个外星人没看见’intérêt à atteindre d’autres étoiles, toute l’idé银河人口中的e变得过时了。但是,正如Jason Wright指出的那样,’université d’É宾夕法尼亚州,该提案还遭受’une erreur de « 单文化推理 ». En d’换句话说,不可能é应对有关行为的丝毫确定性’une 特别是èce entiè好像他所有的代表é传人有独特的发çon de penser. Nous 其他humains en sommes loin ! Et mê如果我占绝大多数é推测的银河系空间文明é如果您不从事银河散居,就足以’une seule culture plus aventureuse que 的其他pour semer des 标志es de vie et de technologie à跨数千亿个系统èmes stellaires.

对于矛盾有什么解决方案?

其实我’费米悖论的历史被标记ée de débats divers et variés sur ces 假说è它的基本原理以及’une grande variété de « solutions » proposées. En général,这些解释非常ès difficiles à tester. Bien que certaines fassent 整型ervenir des idées assez simples, d’其他人则是纯科幻小说。

例如,可能是ût en 资源ources pour ê能够快速越过’espace 整型erstellaire soit trop élevé, même pour 特别是è这在技术上非常ès avancée。这将大大限制’explorateurs et expliquerait la 寻找一个 de Hart. Ou peut-être l’人口增长’est pas, comme l’ont supposé de nombreux chercheurs, 一种motivation forte pour voyager vers d’autres étoiles, en particulier pour 特别是èce qui dé将在其系统中发展一种真正可持续的生活方式ème d’origine. Une ré最终的绿色进化é是否会消除任何诱惑’去那里去旅行’est pour l’科学探索 ?

Certaines conceptions jouent sur 一种note plus sombre, comme la notion de « grand filtre », c’est-à-dire l’idée qu’il y a toujours quelque chose qui limite 特别是èce : 一种é始终驱动着所有技术生命的演变à自身灭绝(战争,污染,épuisement des 资源ources, etc.). Peut-être que des cataclysmes naturels, depuis 的explosions de supernovæ jusqu’à des soubresauts énergé银河系的中央黑洞tickée, éliminent réguliè银河系中的生活’empêchent ainsi de SE diffuser.

Beaucoup de 解决方案 au paradoxe de Fermi ont été proposées

还有更多极端的建议。êmes, comme l’hypothèse du zoo. D’après ce scé纳里奥,我们远离élibérément isolé由地外力量决定。有également ce que j’aime appeler le scénario de la paranoïa : d’存在其他文明,但他们出于恐惧而藏匿和拒绝交流é掩盖他们的位置à 一种autre 特别是è这可能是好战的。

但是也许ê有没有更简单的解释à notre ignorance actuelle concernant 的extraterrestres. Ces ré答案可以分享人物éristiques avec l’例子,我们在鼻子下面 : l’人类的占领î南太平洋,随时间和’空间。在地面和地球外的情况下,基本和普遍因素都在起作用,例如稀有性é des endroits propices ou le temps dont a besoin Population pour se préparer à再往前推一点’exploration de l’immensité.

在2015年,’université来自罗切斯特,我éjeunions près du campus de l’université Columbia, à纽约。到了65岁的费米餐ôt,讨论围绕着esp的本质èces qui explorent l’空间。而且,毫无疑问é通过费米心算é设计策略égie d’尽可能少做的调查’hypothèses non corroborées et que l’我们可以测试或约束à l’aide de données réelles. Au cœ这项运动的核心是’idé很简单,就像我’暂时占领’île de Pitcairn, l’对银河系的探索或殖民化将一波三折,潮起潮落。而那个’humanité aurait émergé lors d’une période où notre région de la Voie lactée正在回流。

这个编号ée同意Michael Hart的发现A : il n’今天没有证据’公关辉ésence d’外星探险者。但这提供了可能性é d’aller plus loin et d’estimer la durée在地球n期间’不会有任何访问。能够-ê他们是外星人吗és ici il y a trè很长。许多科学家讨论了é,多年来,é在Syst中搜索工件è这些游客会离开的太阳能és derriè重新他们。公关有点困难édire l’全面研究应具有的范围ète,但对地球的研究更多à notre portée。 2018年,加文·施密特(Gavin Schmidt)’美国宇航局戈达德太空科学研究所和亚当·弗兰克évalué nos capacités à dé如果地球已经从’ailleurs.

拱é地外学

加文·施密特(Gavin Schmidt)和亚当·弗兰克(Adam Frank)’abord constaté(就像大多数计划étologues),时间的简单流逝消除了è这几乎是地球上几乎任何技术生命的痕迹。唯一的证据将在之后ès un million d’années ou plus se réduiraient à同位素或化学地层异常 : présence de molécules de synthèse,塑料或déchets radioactifs à longue durée de vie. Les restes fossiles et 其他marqueurs palé本体论如此稀有é取决于这种特殊的训练条件ères qu’他们将无法使用。

此外,现代人类遗址仅涵盖’environ 1 平面的百分比ète. S’il en était de mê我为文明而逝ées, 的chances de dé盖好朋友é本体医生将受到限制ées. Et personne n’est en mesure de ré在地球上进行详尽的发掘以发现不自然的特征。 Concrètement, cela 标志ifie que si 一种civilisation industrielle à l’échelle de la nôtre 存在é il y a quelques 百万’années,我们可以è好吧,不知道。这并不意味着’il en 存在é une ;它只是表明’严格来说,我们不能排除这种可能性é.

这些最后ères 安ées和Jonathan Carroll-Nellenback,’université罗切斯特(Rochester)和杰森·赖特(Jason Wright)’université d’État de Pennsylvanie, nous nous sommes 整型éressé这些ID的含义ées(以波涛结算,过去的痕迹é qui s’effacent), à l’é星系规模。为此,我们必须éveloppé des simulations à base d’agents (où l’on é研究全球行为à partir d’entité跟随r的个人ègles simples et évoluent de façon indépendante), complété通过良好的旧数学ématiques à纸和铅笔底座。然后我们刷é un tableau plus réaliste de la façon dont des 特别是èces SE dé将放置在’une galaxie elle-même mouvante.

如果你看étoiles situé在几百个半径内’années-lumiè关于太阳,你会发现’elles SE dé放置为粒子d’un gaz. Par rapport à n’该部分的任何固定点d’espace, 一种étoile peut SE dé快速或缓慢放置,并且实际上朝一个方向放置é特训队。如果你考虑érez des ré几千只’années-lumière de diamètre,您将开始à观察运动’围绕银河系中心(即è做,例如太阳à参观银河系ée avec Période de 230 millions d’années environ). Les é靠近银河系中心的恒星执行ré变化更快,有些étoiles du « halo »快速跳入或跳出银河系盘的平面’一群或多或少的sphé围绕此光盘的礼节。

Dès lors, 一种civilisation qui cherche autour d’elle des étoiles à explorer constaterait que 的astres 的plus proches varient énormé随着时间的流逝。目前,Proxima Centauri是l’é最接近太阳的帆布。她是à 4,24 années-lumière de nous ; mais dans 约10 000 年,她不会超过’à 3,5 années-lumiè回覆。这样会更容易à atteindre, avec un voyage 整型erstellaire moins long. Et dans 37 000 年,我们最亲近的邻居将是红矮星罗斯 248, à seulement 3 années-lumière.

对于国防部é阅读这张不断变化的星图,我们模拟了é 一种boî三维’é画布,动作接近观察到的é在银河系的一小部分ée。然后模拟触发« front »殖民化ésignant 一种sélection de ces étoiles comme hô是探索的文明’空间。这些文明很难é有限的生命’un systè我也可以闲着é。文明也是顺从的à 广告élai d’attente avant d’ê能够发射’机器人探索或殖民化计划é帆布。所有这些因素都可以être modifiés, ajustés et exploré为了了解它们如何影响rés绝大多数é的情况下,我们看到了’un 前额 de colonisation assez disparate à travers l’星际空间。传播速度是参数ètre clé交叉检查并确认可能的解决方案’é费米最初的困惑。

我们观察到的是à既简单又微妙。全部d’首先,自然运动é银河中的网,类似à celui d’un gaz, 标志ifie que même 的vaisseaux 整型erstellaires 的plus lents, SE déplaçant à quelque 30 kilomè非常每秒(即ès du double de la 生活esse actuelle de la sonde 旅行 1 谁要离开系统ème solaire, à 17 kilomè每秒)将确保’un 前额 de colonisation traverserait la Galaxie en bien moins de un milliard d’années.

如果我’on prend en compte 的mouvements stellaires, comme la rotation galactique ou 的étoiles du 光环, cette durée diminue. En d’其他术语,例如费米’avait compris, il n’让生命充满银河并不难。但是« 填充水平 » de la Galaxie dépend à都计划数ètes vé可以殖民化(我们拥有ésigné sous le nom d’« effet 极光 »,以向科幻小说致敬 极光 金·斯坦利·罗宾逊(Kim Stanley Robinson)出版, 2015年,重点ère 的difficulté的空间殖民化ée de vie d’une civilisation sur Planète donnée.

很容易使R中的银河系失去生命é只需减少计划数量ètes adéquates ou en décré只要文明持续下去’十万’années. À l’autre extrê我,很容易修改这些因素以填补’活动殖民地的空间。实际上,如果有足够的可居住世界,é植入文明的平均寿命ées n’几乎没有任何意义。如果他们留下我的î技术辫子让他们接受了épart, alors 它restera toujours assez pour poursuivre l’exploration et, à学期,填补银河系。

波浪中的殖民

但它’在这两个外部之间êmes que l’我们找到最é名单和最有说服力的。当fré可殖民世界的次数’est ni très élevée ni très basse, des choses é可能会令人惊讶。特别是统计波动对差异中可居住世界的数量和位置的影响érentes ré模拟小狮子é实体系统分组èmes stellaires où 的explorateurs 整型erstellaires s’établissent réguliè最近连绵不断。我们可以回来ésenter ces ré空间贵族,例如群岛或念珠’îles. L’这些集群的存在有一个对应的 :通常,它们被包围é大片地区未被殖民ées,距离太远且稀疏的地方é值得探索。

那些Cénario d’« archipel galactique »他能解释一下地球情况吗 ? C’est possible. Par exemple, si 的civilisations 解放军né典型的眼泪可以持续一百万’années et que seuls 3 % des systè我的星星是véritablement colonisables, on a Probabilité d’environ 10 % qu’une 解放军nè你像地球’ait pas été visitée至少一百万d’années. En d’autres termes, il n’我们很可能会发现自己在ôté solitaire de l’équation.

À l’inverse, ce scénario implique qu’在银河的其他地方,有星团,’espèces 整型erstellaires pour lesquelles la 规范e 是D’avoir régulièrement des voisins ou des visiteurs cosmiques. De notre point de vue, 的假说èses adoptées pour obtenir ce ré侮辱对我们来说似乎很合理 : il suffit d’un décompte des 解放军nè你的居住环境éexo专家ètes é目前正在研究),并考虑到é网在银河系ée. Certes, il est nécessaire de faire des 假说è其可行性é du voyage 整型erstellaire et la probabilité qu’une 特别是èce l’entreprenne. La longévité文明是未知的,但非常ès étudiée surtout à l’heure où我们地球人试图é解决我们自己的问题èmes de durabilité 解放军nétaire.

Certains endroits de la Galaxie sont trop isolés pour valoir la peine de 的explorer

也有可能é que nous dé涵盖了’existence d’殖民的恒星群岛és。新的策略égie 整型éResante将包括à针对我们的研究’情报和外星技术不在系外飞机上è您认识的人,而是ôt sur des ré星状地形为pr的银河星êterait à l’恒星膨胀或成簇。取决于'à récemment, notre car三维e l’espace galactique était très limitée,但使用诸如l的工具’observatoire spatial 盖亚,它映射了十亿日’天文物体和恒星运动,我们可以ê能够映射façon plus réaliste ces « points chauds ».

En fin de compte, le paradoxe de Fermi pourrait avoir 一种explication assez simple. Un monde habitable et habité这样地球可以è最好保持长时间无人问津(从même façon que Pitcairn a été inoccupée pendant trois siècles), mê如果银河充满了技术先进的生命形式ée et d’explorateurs 整型erstellaires. La 地球 pourrait simplement connaître Période transitoire d’isolement avant d’être balayée à nouveau par 一种vague cosmique de vie pangalactique. La vraie question 是De savoir si la civilisation humaine sera toujours là什么时候会发生。

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