中国FAST望远镜将能探测到自我复制的外星探测器

2021年10月15日12:38:03 科学 1850

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在面对费米悖论时,要回答的最具挑战性的问题之一是,为什么指数级扩展技术现在还没有接管整个宇宙。这种自我复制的外星机器人群通常被称为“冯诺依曼探测器”,这种想法几十年来一直是科幻小说的主要内容。但到目前为止,还没有任何证据表明它们存在于科幻小说领域之外。也许,这可能是因为我们没有花很多时间去寻找它们,而这种情况可能会随着新的五百米孔径球面射电望远镜 (FAST) 的进一步应用而改变。根据最近的一些计算,这个巨大的新观测平台可能能够探测到离太阳相对较远的“冯诺依曼探测器”群。

这些计算是由佐治亚州第比利斯自由大学的扎扎·奥斯马诺夫(Zaza Osmanov)博士进行的。结果表明,在 FAST 的焦点所在的无线电光谱带中,可以看到高度先进文明的“冯诺依曼探测器”群。为了帮助寻找和搜索,奥斯马诺夫博士使用了两个框架来限定潜在的解决方案。第一个是卡尔达舍夫(Kardashev)文明的想法;而另一个是,对任何此类群体的热和电磁辐射分布的估计。

“卡尔达舍夫量表(Kardashev scale)”是科学推测中一个很容易理解的概念。它关注一个文明的总体能源使用,不同的里程碑(I 型、II 型或 III 型)分别与行星、恒星和星系的全部能量输出的利用相关。目前,人类文明被认为是卡尔达舍夫标准的0.75左右。

但考虑到人类在这颗行星上发展的时间相对有限,如果银河系其他地方存在生命,它很有可能有更长的时间来进化和发展技术。技术发展时间越长,文明达到K-II(恒星能量)甚至K-III(星系能量)发展水平的可能性就越大。

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上图:卡尔达舍夫量表的图形化描述,以及相关的功耗水平。

当一个文明有那么多时间来研究新技术时,它很可能已经开发出了创造自我复制机器的能力,比如“冯·诺伊曼探测器”,作为技术发展过程的一部分。一旦这只科技猫被拿出来,就几乎不可能再把它放回去了。即使有一个文明将它们释放到银河系,自我复制者很可能会开始扩展到每一种可用的资源,只专注于自己的繁殖。

不过,根据扎扎·奥斯马诺夫博士说法,我们至少可以看到任何这样的毁灭之路。像所有不完美的系统一样,这些自我复制的机器会发出某种形式的辐射,在经过一些简化的假设后,奥斯马诺夫博士计算出,这些辐射应该在无线电频谱中可见。具体来说,它将正好落在FAST设计用来拾取的光谱的中间。

然而,知道有可能探测到蜂群只有一点点帮助,知道你能在多远的地方探测到它就更有用了。就像潜在危险的小行星一样,越早让我们意识到即将到来的厄运就越好(至少是为了对抗它)。为了计算这些距离,奥斯马诺夫做了一些更简化的假设,比如基于卡尔达舍夫文明已经达到的水平,可以预期的最大功率输出。例如,II型文明的“冯诺伊曼”星团发出的光不会超过其整个能量利用水平。

有了这些额外的假设,奥斯马诺夫博士发现,FAST有可能探测到II型和III型文明的自我复制机器人群。考虑到FAST仪器的预期灵敏度,它应该能够在大约1.6万光年范围内找到任何 II型文明的星系群,这意味着任何 II型文明探测器都可以在银河系最近的15%范围内被看到。另一方面,由 III型文明创造的蜂群,可能在4亿光年的范围中被探测到,这包括了大多数“附近”的星系。

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上图:假象的冯诺依曼探测器,这是一种能自我复制的探测器(Self-replicating probes),旨在利用任何恒星系统中发现的资源进行自我复制,并探索宇宙。

到目前为止,奥斯马诺夫博士的论文只发表在arXiv上,似乎还没有被学术期刊接受,这意味着这些计算还没有经过同行评审。但是,它们仍然提供了一个有趣的思维实验,并指出了对一些黑天鹅类事件的潜在检测机制。

虽然,现在我们知道了FAST能够在威胁到达地球前提前发现,这确实令人感到欣慰,但问题是如果我们找不到任何危险,会发生什么?这对我们在宇宙中的位置或自我复制技术的发展又意味着什么?


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