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博弈论将寻找外星文明的重点集中在一颗恒星上

我们的星系包含数十亿颗系外行星。现在,博弈论已将搜寻可能拥有智慧生命并值得联系的行星的目标,缩小到了金牛座的一颗恒星上。

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图片来源:Dotted Yeti/Shutterstock

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向星辰发送信息这个问题充满了困难。最大的担忧是吸引一个有邪恶意图的更先进文明。为什么要冒险呢?

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事实上,各种评论员指出,这种恐惧可能解释了著名的费米悖论,即我们为什么没有听到其他文明的声音。答案是:要么根本没有其他文明,要么生存的最佳策略是保持沉默,以免被更先进的文明发现并摧毁。

但是,悖论是否可以通过另一种方式来解决呢?现在,英国曼彻斯特大学的Eamonn Kerins表示,通过使用博弈论来确定搜寻和与地外文明交流的最佳方法,可以避免这个悖论。

同样的策略也大大缩小了值得详细研究以进行潜在接触的系外行星候选范围。事实上,Kerins说,这个过程将搜寻可能适合接触的潜在宜居系外行星缩小到了一个。

博弈论

Kerins方法中的关键思想是相互可探测性。这是这样一种观念:搜寻外星生命最有效的方式是寻找一个观察者有类似机会看到我们的地方。他说:“相互可探测性是一种旨在增强两个具备SETI能力的文明之间交流机会的博弈论方法。”

当然,双方都会接触到不同的信息。这将取决于诸如母星的亮度(可能淹没或隐藏行星信号)、系外行星的轨道等因素。因此,相互可探测性并不总是对称的。

另一种文明也可能不寻找与我们相同的信号。事实上,可能存在我们不知道的、能揭示我们存在的信息。如果另一种文明正在寻找这些信息,我们不太可能与它们取得联系。

因此,最佳策略是将我们的搜寻范围限制在那些允许文明以与我们寻找它们相同的方式来寻找我们的系外行星上。在这种情况下,双方将拥有共同的信息。Kerins称之为“共同点信息”。

在找到这样的系外行星后,接下来的问题是谁应该联系谁。双方都可能认为谨慎为上,保持沉默。但如果不是这样,那么博弈论表明,拥有最多共同点信息的“一方”应该首先发言。Kerins说:“传输的责任落在对另一方拥有更优越[共同点信息]的一方身上。”

至少理论上是这样。Kerins随后将其应用于NASA系外行星档案,该档案目前包含74颗位于其母星宜居带内的系外行星。

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根据相互可探测性定律,搜寻其他文明的最佳地点是那些能够以相同方法观测到地球的系外行星子集。发现系外行星最流行的方法是观察行星从母星前方经过时,母星的轻微变暗。

显然,只有一小部分其他系外行星才会与太阳系对齐,能够观测到地球凌日(地球从太阳前方经过)。天文学家称之为“地球凌日带”。结果发现,我们在这个区域只知道一颗潜在宜居的系外行星。

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这就是K2-155d。这是一颗围绕K2-155这颗恒星(位于金牛座)的宜居带运行的“超级地球”。它与另外两颗不在宜居带的姊妹行星一起,于2018年使用开普勒太空望远镜被发现。

首次接触

但我们应该联系它们,还是它们联系我们?Kerins的博弈论方法给出了答案。由于K2-155d是一颗围绕相对明亮的恒星运行的超级地球,它对我们来说比我们对它们更可见。“在这种情况下,博弈论的责任落在我们身上,由我们向K2-155d传输信息,”他说。

所以,如果K2-155d上的一个文明也使用类似的计算方法,它应该正在等待我们的呼叫。是否发出那个呼叫仍然是一个困难的问题。

这种博弈论方法尚未揭示出有责任联系我们的候选者。但Kerins表示,这是因为那些最有可能拥有这些候选者的低亮度恒星尚未得到充分的勘测。

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当然,随着时间的推移,这种情况将会改变。事实上,他计算出,银河系很可能拥有数千颗系外行星,它们既在宜居带内,又在地球凌日带内,并且符合博弈论关于潜在接触的标准。

当然,这一切并不意味着任何一颗系外行星上真的存在文明;只说明如果存在,它们提供了最大的接触机会。

目前,我们只是需要时间来找到一颗系外行星,其责任将在于它们联系我们。我们所要做的就是观察和等待。除非,当然,它们也在做同样的事情。


参考文献:相互可探测性:一种避免SETI悖论的定向SETI策略 arxiv.org/abs/2010.04089

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