数学计算表明，我们接触的外星文明将比人类存在的时间长得多

最近，作家马特·威廉姆斯写了一个名为“超越费米悖论”的系列文章，探讨了科学界最著名的问题之一的可能解决方案：“外星人都在哪里？”。正如马特所讨论的，有多种假设的解决方案，但最终可能有一天我们可以确定地回答这个问题。

对那一天（与外星人相遇）的思考开启了一大堆新问题，其中最重要的是我们所发现的智能文明会是什么样的？卡尔·萨根普及了这样一种观念：就技术进步而言，任何外星文明都不太可能与我们人类相提并论。他没有提到的是文明的相对年龄，以及他们对与我们交流的兴趣可能意味着什么。现在，一组天文学家利用一种最不被重视的数学工具——统计学——找到了这个问题的答案。他们的模型提供了一个简单的答案：任何智能文明都可能比我们更古老，甚至更古老。

这项工作由哥伦比亚大学的大卫·基平博士领导，在《国际天体生物学杂志》的一篇新论文中详细阐述了这项工作。首先，要理解这个问题的重要性，就需要估计10亿年文明存在的可能性有多大。

这并不是一个特别容易回答的问题，因为我们没有任何直接证据证明存在了数十亿年的文明。然而，历史记录确实提供了两种类似的数据集（尽管时间尺度要小得多）：历史上的文明持续了多久，以及物种本身持续了多久。作者试图找到一个统计模型来合理地匹配这两组数据。将这一模型应用到外星文明的生命周期中，并不是一个太大的逻辑飞跃。

• 在一个杯子的内表面的铭文。这是米诺斯文明使用的文字，它在几千年前就消失了，这些字符从未被破译。

恰当地说，这两个数据集都遵循一个类似的统计模型，即指数分布。指数分布在统计学中非常常见，而且只需要一个变量就可以很方便地确定曲线的形状。在这个模型中，整个分布用文明的平均寿命来描述。在寻找该参数的合理值时，历史数据再次发挥了作用，最佳的拟合平均寿命大约是我们文明当前年龄的两倍。

• 指数分布的例子，以及单一变量如何影响曲线的形状。

基平博士和他的合著者指出，这个指数分布，很可能是一个非常复杂的计算的简化。尽管如此，这篇论文还是得出了一些非常有趣的见解。

作者计算出，平均而言，我们发现的文明大约比我们的文明要古老两倍。根据作者的估计，向太空发射无线电波的文明的寿命只有200年，大约是我们已经在使用无线电波（100年寿命）的两倍。大约在那个时期，一个使用无线电的文明很可能会开始使用更先进的技术来线电波，比如激光。因此，虽然它已经不再是一个“发射无线电”的文明，但它的成员仍然活着，并使用一种新的，有点难以探测的技术。

本文还对可探测性的问题给出了一些进一步的见解。在萨根的时代，搜寻地外文明的工作几乎全部集中在无线电波上，因为这是我们人类发射到太空中最常见的电磁波形式。然而，随着技术的进步，我们对无线电的依赖越来越少，这意味着我们现在发出的无线电传输比萨根的时代更少，也更弱。

• 根据另一项研究，即使人类探测到外星无线电信号，发送信号的人也早已死亡。

或者，我们也变得更善于看到一个技术文明的其他潜在特征。这些特征被统称为“技术特征”，范围从定向激光脉冲到系外行星。基平指出，新一代的望远镜将能够探测到附近系外行星上的一些技术特征，让我们了解到可能存在的外星文明，这是我们以前从未观测到的。这也可能使他在论文中提出的那类问题更加相关。

论文提出的另一个问题是探测到的文明是否可能比我们更古老或更年轻。这篇论文得出的结论很吸引人，乍一看并不直观。指数曲线有一个很大的面积（即文明的总数）在曲线的较低的部分。根据这个指数分布曲线，大约60%的文明可能比我们年轻，而40%可能更古老。乍一看，这意味着我们更有可能遇到比我们更年轻的文明。然而，这并不能解释一种称为时间偏差的现象。

基平博士用一个假期的比喻来描述时间偏差。如果你在多米尼加共和国度假，你更有可能遇到在那里待两天或两周的人吗？最明显的答案是两周，因为你和他们在同一时间度假的机会更大。这同样适用于共时文明。即使有更多的文明比我们的文明寿命短，他们的寿命短这一事实意味着我们将不太可能最终与他们同时存在。正如马特在他的费米悖论系列中解释的那样，这是“短暂窗口假说”的一个例子。

我们发现的任何文明都可能比我们更古老而不是更年轻。事实上，数学计算表明，我们找到的文明有10%的可能比我们的文明还要早十倍。基平博士指出，如果这些文明遵循人类在过去几个世纪一直遵循的技术指数增长曲线，人们就难以想象这样的文明能比现在先进多少。

他还指出，这些统计模型在考虑具有模糊技术能力的文明时具有最实际的影响。如果一个文明明显比我们先进，比如一个可以建造一个戴森球的文明，那么他们的技术与我们相比就难以想象了。然而，如果我们在附近的一颗系外行星上探测到一个热岛，这可能代表着一个刚刚脱离石器时代的文明，或者一个已经发展出完全成熟的人工智能的文明。

• 地外文明搜寻计划监听来自其他文明的无线电信号。在这张图片中，艾伦望远镜阵列的射电望远镜正在努力工作，以银河系为背景。

这些统计模型的真实结果表明，我们所能检测到的文明很可能比我们更古老。那些对思考我们是否以及如何与任何可探测的文明互动感兴趣的人应该牢记这一事实。如果有一天我们确实发现了另一种文明存在的不可辩驳的证据，我们可以在作者开发的模型中添加另一个数据点，看看它到底有多有效。