自从人类开始意识到天空中还有其他行星存在时，便开始思考这样一个问题：我们在宇宙中是孤独的吗？
宇宙中，生命和智慧的普遍程度是现代科学的一个基本问题，这个问题至今仍困扰着我们。
从地球的地质记录我们可以得知，只要一个星球的环境稳定到足以支持生命的存在，生命就能以相对较快的速度开始。以地球为例，从第一个多细胞生物发展到如今的人类文明社会，大约用了40亿年的时间来进化。
但是，尽管科学可以揭示生命首次出现在地球上的时间，却对生命究竟是如何产生的这一问题束手无策。然而这个问题的答案，对我们在宇宙的其他地方发现生命具有重要意义。
假如我们可以将地球的时钟重新拨回到最开始的时刻，生命是否还能再一次在早期时候重新出现？智慧所需的进化时间究竟是长是短？如果智慧的进化时间非常缓慢，那么是否意味着生命的快速启动对我们的存在来说非常必要？
最近，哥伦比亚大学的天文学家David Kipping在美国国家科学院院刊（PNAS）上发表了一篇新的研究，他通过设置生命发展和智慧发展所需的不同时间尺度，用贝叶斯推理，计算了在地球之外的其他星球上出现智慧生命的可能性。
贝叶斯推理一种利用我们所知道的来推断未知事物的方法，它最初由托马斯·贝叶斯（Thomas Bayes）设计，指出一个假设为真的概率取决于两个标准：一个是根据当前的知识（即“先验”），判断它的合理程度；另一个是评估它与新的证据的契合程度。
也就是说，当出现新的可用证据或信息时，一个假设为真的概率也会变化。它的一个关键特征是，当数据较弱时，那么先前对事物的认知是最重要的。
贝叶斯推理考虑了假设符合现有知识的程度以及它符合新证据的程度。| 图片设计：雯雯；素材来源：Pixabay
在新的研究中，Kipping利用化石记录中生命出现的年代学，以及地球的宜居性时间窗口，为地球的漫长历史建立了一个重演模型，探寻了如果地球的历史一遍又一遍地重演，那么其中有多少次生命和智慧有可能再次出现。
在这项研究中，研究人员并没有将生命发展成智慧生命的时间快慢作为一个固定的量，而是将它作为一个自由参数。在不同的设定下，他将生命的可能性归结为四类：
1、生命是普遍的，通常会发展成智慧；
2、生命是稀有的，但通常会发展成智慧；
3、生命是普遍的，但很少发展成智慧；
4、生命是稀有的，且很少发展成智慧。
利用贝叶斯数学公式，他们分析了这四个假设模型之间的优劣，分析了生命在一颗行星的生命周期内迅速发展的可能性，揭示了在外星世界，复杂的外星生命可能如何演化。
结果发现，当将稀有生命场景和普遍生命场景进行比较时，普遍生命场景的发生可能性是稀有场景的2.8倍。如果以在地球海洋形成的3亿年内，在碳-13耗尽的锆石矿床中发现了生命的证据为依据，这个数字会上升到8.7，甚至更高。
因此从这个模型来看，如果与地球有着相似条件和进化时间线的行星普遍存在，那么在其他行星上自发出现生命应该不是什么稀奇的事。
那么，这些外星生命是复杂的智慧生命的几率有多大？
关于这一点，答案仍然是模糊的。就智慧的进化而言，人类在地球宜居窗口的出现时间是相对较晚的，这表明人类的发展既不是一个容易的过程，也不是一个确定的过程。因此，从某种程度上，我们或许可以认为，假如地球历史重演一遍，智慧出现的概率实际上应该是很低的。
而这项新研究的数据也表明，“很难发展出智慧”的场景以3:2的微小优势胜过“容易发展出智慧”。这意味着，假如我们能一次又一次地重新设定地球的时钟，应该可以看到生命的频繁重现，但智慧就未必是这样了。
研究人员指出，这项分析并不能提供确定性的答案，只能提供基于地球上发生的事情推测出的统计概率。但研究结果似乎也在告诉我们，搜寻地外智慧生命或许很难，但这并非毫无意义的事，因为在地球以外的星球上出现智慧生命绝非不可能。
参考来源：https://news.columbia.edu/life-intelligence-universe-earth-bayesian-statisticsDOI: 10.1073/pnas.1921655117
封面图来源：Yuri_B / Pixabay
发表于 2020-5-28 11:35
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