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一个银河系,到底住了多少人?

前两天晚上遛弯,抬头看了一眼星星,脑子里突然蹦出一个特别不靠谱的问题:咱们这个银河系里,到底有多少人?

不是问地球上有多少人,是问整个银河系里,所有可能存在的文明加起来,一共有多少“人”。

这个问题听起来像科幻小说的开头,但它背后其实有一套挺严谨的推算方法,物理学家费曼说过,真正理解一件事,就是你能用最朴素的话把它讲清楚,那咱们就按这个路子来,一步步拆解这个“银河系数人头”的问题。

先算一个基准:地球上现在有多少人

这个数字相对靠谱,根据联合国经济和社会事务部的数据,2024年地球人口大概在81亿左右,也就是说,咱们手里有一个确定的样本:一个产生了技术文明的行星,目前有8.1×10⁹个人。

但这是“,如果把时间尺度拉长呢?智人出现已经30万年了,现代文明才几千年,如果把所有曾经在地球上活过的智人都算上,人口参考局(Population Reference Bureau)有个估算,大约是1170亿人,这个数字很夸张,但放在银河系尺度上,它连个零头都算不上。

德雷克方程的“数人头”版本

要回答银河系有多少“人”,必须先解决一个前提:银河系里有多少个能产生“人”的文明

1961年,天文学家弗兰克·德雷克提出了那个著名的方程,原版是用来估算银河系中可通信文明数量的,咱们稍作改造,变成果把文明数量乘以每个文明的平均人口,就能得到总人口。

德雷克方程长这样:

N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L

别被字母唬住,挨个儿看就清楚了:

  • R*:银河系里恒星形成的平均速率,天文学家给出的数值大约是每年形成5到3颗新恒星。
  • fp:拥有行星的恒星比例,开普勒太空望远镜的数据显示,这个数字可能接近1——几乎每颗恒星都有行星。
  • ne:每个行星系统中宜居带内的行星数量,保守估计取2到0.5
  • fl:宜居行星上真的出现生命的概率,这是个大盲盒,没人知道,乐观派取1,悲观派取极小的值。
  • fi:生命演化出智慧的概率,更盲的盲盒。
  • fc:智慧生命发展出可通信技术的概率,盲中盲。
  • L:技术文明的存续时间,这个数值直接影响最终结果,而且跨度极大。

不同人塞进去的参数,出来的结果差了几万倍

咱们用一个表格来直观感受一下,参数稍微动一动,结果能离谱到什么程度:

参数项 乐观派赋值 保守派赋值
R*(恒星形成速率) 3 5
fp(有行星的比例) 1 5
ne(宜居行星数) 5 2
fl(出现生命) 1 01
fi(出现智慧) 1 001
fc(发展技术) 5 01
L(文明存续年数) 1000000 1000
结果:同时存在的文明数量 75000个 00003个

看到这个差距了吗?乐观派算出来,银河系里现在就有七万多个文明热热闹闹地存在着;保守派算出来,连一个文明都不到,意味着人类可能是银河系现阶段唯一的技术文明,这个也叫“费米悖论”背后的参数焦虑——公式没问题,但系数全靠猜。

那每个文明有多少人?

假设我们取了中间偏保守的一个值:银河系里目前有10个技术文明同时存在,接下来要猜的就是,每个文明大概有多少“人”。

参考地球,目前81亿,峰值可能在100亿左右,但一个文明如果迈过了“技术青春期”这道坎,进入稳态,人口未必一直增长,科幻作家和天体生物学家常引用的一个量级是每文明100亿到1000亿个体,取中位数500亿。

10个文明 × 500亿人 = 5万亿人,这是目前同时活着的“银河总人口”的一个估算值。

但别忘了第一部分的思路——如果算上所有曾存在过的智慧个体,这个数字要乘上文明兴衰的轮次,一个能存活10万年的文明,期间会经历成千上万代个体,如果把银河系138亿年历史里所有昙花一现的文明都算上,总计存在过的“人”数,可能是千万亿亿量级,一个写出来需要好多好多零的数字。

一张图看看参数的影响,另一张图感受下尺度

下面这张示意图(图1)直观地表现了德雷克方程里几个关键参数的变化如何拉扯最终文明数量的估算值,参数稍微一抖,结果就从“孤独人类”变成“银河闹市”。

一个银河系,到底住了多少人?

另一张图(图2)是银河系的俯瞰概念图,每一个小亮点都可能是一个太阳系,看着这张图再想,那上面会不会有人在同一时刻,也问出了和我们一模一样的问题。

一个银河系,到底住了多少人?

答案在哪?

说实话,现阶段没人能给你一个确切数字,从0到百万亿都有可能,全看你往德雷克方程里填什么参数,2018年牛津大学未来人类研究所的一项研究(Sandberg, Drexler & Ord, 2018)指出,把科学界目前对各参数的不确定性用概率分布的形式整合后,人类是银河系唯一智慧文明的概率,并没有低到可以忽略

这就很微妙了,我们可能真的住在最热闹的街区,也可能是一个人住在整栋空楼里,每当你晚上看见银河横贯天际,那些密密麻麻的星光之间,也许挤满了正在互相张望的眼神,也许啥也没有,两种可能性都让人后背发凉,也都让人忍不住继续抬头看。

那天晚上我遛弯回家,最后又回头看了一眼天上,风凉飕飕的,星星亮得有点不真实,我心想,甭管那边有没有人,至少此刻站在这里的我们,正在替整个银河系琢磨这件事儿呢,这种感觉还挺奇妙的。

一个银河系,到底住了多少人?

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