宇宙茫茫，人類是不是孤獨的，這是每一個人都想知道的問題。為了尋找外星人，科學(xué)家們想盡了一切辦法，比如我們前幾期剛提過的突破聆聽計劃、我國的FAST天眼，都是希望能夠找到外星人的蛛絲馬跡，讓人類不再孤獨。
除了這些方法之外，美國天文學(xué)家法蘭克·德雷克在1961年提出了著名的德雷克方程，借此計算外星人存在的概率。你可能會納悶：怎么，現(xiàn)在找外星人都不需要用望遠鏡找，直接拿數(shù)學(xué)公式計算就行了？別急，咱們慢慢介紹。
德雷克方程，又叫德雷克公式，也叫薩根公式、綠岸公式。除了德雷克本人以外，已故著名天文學(xué)家卡爾·薩根也參與了相關(guān)的研究。
德雷克方程的表達式，是N=R*×Fp×Ne×Fe×Fi×Fc×FL
這個方程乍看起來很復(fù)雜，其實我們簡單解釋一下，就比較容易理解了：
N：就是我們要計算的數(shù)據(jù)，即銀河系內(nèi)我們可能搜索到的系外生命數(shù)量。
R*：銀河系形成新恒星的平均速率
Fp：擁有行星的恒星占恒星總數(shù)的比例
Ne：行星的環(huán)境適合生命出現(xiàn)的可能性
Fe：宜居行星上出現(xiàn)生命的概率
Fi：外星生物演化出智慧生命的幾率
Fc：智慧生命掌握向外太空發(fā)射信號的可能性
L：智慧生命能夠持續(xù)向外太空發(fā)射信號的時長
從德雷克公式中我們可以看出來，這個公式大致上是統(tǒng)計了所有可能影響我們發(fā)現(xiàn)系外生命的因素，然后綜合計算了我們發(fā)現(xiàn)系外生命的概率。而這種系外生命，至少是和我們差不多或者更先進的文明，才有可能發(fā)射出信號讓我們接收。
看起來我們只要掌握了這些變量，那就可以計算出來我們找到系外生命的概率了?？墒牵顚擂蔚膯栴}，恰恰在于我們對這些變量沒有什么把握。
以銀河系的恒星平均增速為例，我們很難能夠統(tǒng)計出準(zhǔn)確的數(shù)字。盡管目前的觀測可以給我們一個大致可靠的范圍，但是鑒于我們對于銀河系的范圍、恒星數(shù)量等因素還不完全了解，因此這個數(shù)據(jù)是很難判斷是否準(zhǔn)確的。
至于后面那些項，就更不用說了：誰能知道宜居星球有多大概率孕育生命呢？系外生命能演化出人類這樣的智力又有多少可能性，誰又說得準(zhǔn)呢？
那么，德雷克方程到底有什么意義呢？難道我們費這么大勁，就只為了搞出這么個“花瓶”？
當(dāng)然不是。
實際上，德雷克方程更大意義上是幫助人們確定尋找系外生命時需要考慮哪些要素，給人類以指導(dǎo)意義。它所給出的，更多的是預(yù)言，而不是結(jié)果。
舉一個例子：你可能還記得，我們開篇的時候提到過，德雷克方程提出的時間是1961年?？墒?，你要知道，人類第一次發(fā)現(xiàn)系外行星，是在34年后的1995年！
德雷克方程的表達式不是神圣的，因為就像我們說的，其意義并不在表達式本身。實際上，這個表達式也并非最初的表達式。德雷克在提出這個方程的時候，并沒有R*和L這兩項，它們分別是通過取代Ng和FL兩項才出現(xiàn)在這個方程里的。其中Ng代表的是銀河系內(nèi)恒星的數(shù)量，F(xiàn)L是智慧生物持續(xù)時間占行星生命周期的比例。顯然，由于恒星有的新有的老，孕育生命的概率不同，所以單純地利用恒星數(shù)量來計算可能孕育的生命數(shù)量是不準(zhǔn)確的，所以才用R*來表示，L取代FL也是同樣的道理。
這也不是終點，還有很多人在不斷修正德雷克方程。如果你仔細(xì)看最上面的圖，會發(fā)現(xiàn)圖的下方還有一個公式：A=Nast×Fbt，其中Nast表示的是宇宙中的宜居行星數(shù)量，F(xiàn)bst表示的是行星孕育出發(fā)展科技的物種的概率。
話說得再漂亮，也不足以滿足大家的好奇心。既然你想知道，咱們就憑著現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，硬生生計算一下吧。
華盛頓大學(xué)的伍德拉夫·沙利文和羅徹斯特大學(xué)的亞當(dāng)·弗蘭克曾撰文表示：我們可以走“悲觀路線”來推測系外生命存在的可能。換句話說，我們把所有的因素都取最低的概率值進行計算，如果宇宙中系外行星的數(shù)量和這個概率的乘積大于1，那么就可以認(rèn)為一定有系外生命存在。
因此，上面我們最后提到的修正表達式就起作用了：Nast正是宇宙中宜居行星的數(shù)量，F(xiàn)bst就是宜居行星孕育出有科學(xué)技術(shù)的智慧生物的可能性。二者的乘積為A，如果A＞1，那么，我們就可以樂觀地認(rèn)為：我們在宇宙中并不孤獨。
Nast的計算
我們按照宇宙中有2000億個星系、每個星系有2000億顆恒星來算，那么宇宙中一共有400萬億億顆恒星。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，銀河系內(nèi)平均每顆恒星有1.6顆行星，那么宇宙中一共有640萬億億顆行星。
接下來，我們?nèi)?018年3月為止的數(shù)據(jù)。當(dāng)時人類確認(rèn)的系外行星為3708顆，其中53顆比較可能是宜居行星，13顆行星的情況更樂觀一些。既然走悲觀路線，那就取后者。計算一下，宇宙中的宜居行星數(shù)量大約為22438億億顆。也就是說，Nast≈2.2438×10^20。
Fbst的推測
因此，如果想要A＞1，就需要Fbst＞1/（2.2438×10^20）。也就是說，只有宜居星球上出現(xiàn)智慧生命的概率低于2萬億億分之一，才可以推測人類在宇宙中獨一無二的結(jié)果。
弗蘭克說：“一萬億分之一確實很小，但對我來說，這意味著系外生命很可能已經(jīng)發(fā)展到我們前面了。你想想，這個一萬億分之一的數(shù)量級是最悲觀的推測。對于地球來說，這一萬億分之一的事件已經(jīng)發(fā)生一次了，那么放眼全宇宙，這種事恐怕已經(jīng)發(fā)生10億次了！”
這還只是悲觀主義的計算方法，如果用樂觀的方法來計算，結(jié)果就不一樣了。
由于人類技術(shù)有限，發(fā)現(xiàn)的系外行星中氣體巨星的比例會比宇宙中實際比例要高。因此，巖石星球是否會比剛才我們給出的數(shù)據(jù)要高呢？另外，對于紅矮星這些小型恒星來說，孕育生命的概率要比紅巨星高得多。弗蘭克和沙利文就表示：如果單純看紅矮星，可能Nast 的取值能達到600億分之一。那么，系外智慧生命存在的概率將大大增加。
另外，很多人也意識到：宇宙生命未必都像我們一樣是碳基生命，還可能是氨基生命、硅基生命……不同的生命對于環(huán)境的要求不同，比如氨基生命，可能更適應(yīng)超低溫度的環(huán)境，所必需的大氣環(huán)境也不一樣。雖然我們目前不知道這樣的生命是否可以真的存在，不過這也增加了系外生命的可能。
沙利文表示：“與其追問現(xiàn)在宇宙中是否還有其他智慧生命，我們應(yīng)該問：'宇宙中出現(xiàn)過多少智慧生命？’”
他還說：“宇宙已有超過130億年的歷史了，這意味著即使我們自己的銀河系中有上千種文明，只要它們存在的時間與我們存在的時間差不多（大約一萬年），那么所有這些文明都可能已經(jīng)滅絕。當(dāng)某些文明滅絕很久之后，它所在的星球才有可能孕育新的智慧生命。如果我們能找到現(xiàn)在還在的系外文明，那么平均而言，他們存在的時間很可能比我們長得多。”
他和弗蘭克都認(rèn)為：弗雷克方程和他們二人的修正版，對于人類本身也有重要的意義。如果外星生命真的都是發(fā)展之后滅絕了，那么每一顆星球上一定有文明發(fā)展的瓶頸期。那么，這個瓶頸期在哪呢？會是像我們這樣經(jīng)過一萬年的發(fā)展，遭遇環(huán)境破壞、氣候惡化的嗎？如果真的有這樣的瓶頸期，我們應(yīng)該如果度過這道難關(guān)呢？
他們相信，一定有些文明至少可以度過我們目前面臨的困境的。對于我們來說，要么找到學(xué)習(xí)他們的方法（目前看不太可能）、要么引以為戒，未雨綢繆，防止瓶頸期真正到來，給我們帶來傷害。人類的科技發(fā)展，必須著眼于未來。如果目光過于短淺，只能看到現(xiàn)在，那么我們很可能就會像其他那些可能存在的外星文明一樣，消失在茫茫宇宙了。
