EPFL 研究解释为何未发现外星技术签名

关于外星技术签名的这项 EPFL 新研究是什么？

由物理学家 Claudio Grimaldi 领导的一项新 EPFL 研究，使用贝叶斯统计框架分析了自 1960 年以来，外星技术签名可能在未被察觉的情况下经过地球的原因。该研究将信号建模为来自遥远外星文明的光速发射，根据历史上的“遗漏”评估了当前探测的统计概率，对许多信号目前正在穿过我们路径的乐观观点提出了挑战。

六十多年来，寻找外星智慧生命 (SETI) 一直致力于识别技术的人工标志，例如窄带无线电发射、激光脉冲或来自巨型结构的红外热量。尽管付出了这些努力，宇宙依然保持沉默，这种现象通常被称为费米悖论 (Fermi Paradox)。这项在洛桑联邦理工学院 (EPFL) 统计生物物理学实验室进行的研究，试图通过观察信号的时间和空间分布来量化这种沉默。Grimaldi 的模型并没有假设我们只是找错了恒星，而是调查了信号本身是瞬态的可能性，或者信号在我们的仪器未运行或灵敏度不足以记录时经过了地球。

自 1960 年以来，有多少外星信号可能在未被察觉的情况下经过了地球？

研究表明，要证明今天有很高的探测概率，自 1960 年以来就需要有数量惊人的外星信号在未被察觉的情况下经过地球。这种理论上的信号“洪水”通常超过了同一宇宙体积内潜在宜居行星的总数，这表明目前的探测缺失是由于这些发射的稀缺性，而非单纯的运气不好。

该研究中应用的统计框架将过去的接触次数与当前信号的预期频率联系起来。通过使用泊松过程 (Poisson process)，Grimaldi 评估了技术签名（从短暂的闪烁到长达数百年的广播）席卷太阳系的各种情景。研究揭示了一个严酷的数字现实：如果我们要想在几百光年内“必然”有所发现，银河系就需要充斥着成千上万个活跃信号，而我们在过去六十年里却以某种方式错过了它们。在许多模拟方案中，所需未探测信号的数量超过了邻近区域估算的宜居行星数量，这使得存在大量邻近外星文明的假设在统计上变得不太可能。

为什么研究说邻近的外星文明是不可能的？

研究表明，邻近的外星文明是不太可能的，因为要使今天的局部发现成为可能，过去所需的大量未探测信号在统计上与银河系的估算值不符。要在几百光年内获得较高的探测几率，所需的信号源数量将超过现有的恒星系统数量，这表明外星文明可能比之前假设的要遥远得多，或者稀有得多。

这一评估的一个主要因素是仪器灵敏度与距离之间的关系。虽然人们倾向于相信信号目前正以低于我们探测阈值的强度笼罩着地球，但贝叶斯分析表明，这种情况需要极高的历史信号密度，而这并没有得到当前天文观测的支持。银河系 (Milky Way Galaxy) 浩瀚无垠，信号必须飞行数千年才能到达我们这里。如果技术物种很常见且就在附近，那么与信号“相遇”的概率会更高，然而持续的沉默表明，信号源距离可能延伸到几千光年甚至更远。这种重新校准将重点从我们紧邻的恒星邻居转向了更深远的宇宙空间。

信号寿命在技术签名探测中起什么作用？

信号寿命是一个关键变量，因为它决定了传输与地球 65 年狭窄观测窗口重叠的可能性。虽然短命信号需要庞大的源群体才能确保现在可见，但长寿命的技术签名（持续数千年的那些）增加了在遥远距离探测到的几率，但仍然暗示着一个人口稀少的银河系。

该研究将技术签名定义为全向的（如废热）或高度聚焦的（如激光信标）。这些发射的持续时间是一个主要的未知数；一个文明可能会发射一天、十年或一千年。Grimaldi 的模型证明，如果信号是短命的，那么在望远镜指向正确方向的精确时刻，地球正处于光束路径上的机会微乎其微。相反，长寿命信号更容易找到，但这意味着在任何给定时间内，整个银河系中只存在极少数此类技术物种。这种时间跨度仍然是 SETI 面临的最大障碍之一，因为它要求我们的技术成熟度与来自遥远恒星的古老光线的到来完美对齐。

对 SETI 未来的影响

技术签名科学越来越被视为一项长期的、由统计驱动的任务，而不是在寻找单一的“尤里卡”时刻。EPFL 的发现加强了宽场监测和持续观察的必要性。如果信号稀少且遥远，对单个恒星的有针对性搜索可能不如在大规模巡天中跨多个波段（包括光学、红外和无线电波段）同时扫描大部分天空有效。这种方法最大化了捕捉可能仅在短时间内可见的瞬态信号的机会。

展望未来，该研究支持开发能够深入探索银河系的新一代望远镜阵列。未来探索的关键策略包括：

• 广谱巡天：寻找跨不同频率的异常现象。
• 长期监测：以应对人工信号的瞬态特性。
• 德雷克公式 (Drake Equation) 的统计再校准：将时间限制纳入考虑。
• 提高灵敏度：探测来自数千光年外文明的微弱信号。

完善搜索参数

通过使用贝叶斯推断，科学界现在可以更好地界定“未探测到”的实际意义。与其将六十年的沉默视为失败，研究人员可以将其作为一个数据点，来完善对现实中可能存在多少外星文明的限制。这项研究表明，搜索并没有失败；相反，它教会了我们，宇宙中先进技术的密度可能远低于 20 世纪早期最乐观的估计。大静默 (Great Silence) 并非生命的缺失，而是分隔技术文化的时空广袤性的反映。

归根结底，Claudio Grimaldi 的工作强调了发现外星信号仍然是一场宇宙概率游戏。虽然在我们的后院发现邻居的可能性降低了，但在银河系深处发现信号的潜力仍然存在。随着我们的仪器变得更加灵敏，搜索范围不断扩大，成功的统计可能性也会增长，前提是我们有耐心进行物理定律所要求的长期监听。