“有兩種可能的結(jié)果：一種是結(jié)果證實了假說，那么你就做了一次檢測。如果結(jié)果和假說相反，那么你就取得了一個發(fā)現(xiàn)?！?/p>
——恩里科·費(fèi)米
在整個宇宙的歷史長河中，或許除了我們，并沒有其它的智慧以及擁有先進(jìn)科技文明的外星人存在。事實上，有許多科學(xué)家對外星生命的存在都持樂觀態(tài)度。例如不久前，在《紐約時報》中，Adam Frank（天文物理學(xué)家，作家，Coursera上有他的課程）就非常樂觀的相信宇宙中肯定有智慧生命的存在。但是在他的方程中沒有考慮到的是許多其它未知因素的大小，包括無生源論、演化、長期可居住的條件以及其它因素等等。不可否認(rèn)的是存在智慧、先進(jìn)文明的生命體的概率的確很大，但同時巨大的不確定性又暗示著我們或許是宇宙中唯一的高科技先進(jìn)文明。
NASA宇航員Bruce McCandless完成史上最久的一次無系繩太空行走。（? NASA）
1961年，弗蘭克·德雷克首先提出了一個計算在銀河系內(nèi)可能存在其它先進(jìn)文明數(shù)量的方程式（下圖上行公式）。他依賴于一些列的未知量（比如銀河系內(nèi)恒星形成的速率；恒星有行星的可能性；位于可宜居地帶行星的平均數(shù)等等。）來估算現(xiàn)在存在于我們星系和宇宙中的先進(jìn)文明的數(shù)量。在下圖的下行公式中Adam Frank和他的同事Woodruff Sullivan基于德雷克方程提出了一個新的方程來尋找在宇宙中有可能發(fā)展成先進(jìn)文明的數(shù)量：A=Nast × fbt。Nast代表了在給定一個體積內(nèi)（可以是銀河系內(nèi)，或整個宇宙）適合人類居住的行星數(shù)量，fbt則表示為在其它行星發(fā)展出先進(jìn)文明的概率。如果對他們發(fā)表的論文有興趣可點擊文末閱讀原文。
上行為德雷克方程，下行為Adam Frank提出的新方程。（? A. Frank/University of Rochester）
在德雷克方程提出來的這55年中，許多當(dāng)時只能估算的量現(xiàn)在都已經(jīng)被精確地測量。首先，我們對宇宙的大小和尺度有更深的理解。這幾十年來，基于地面和太空望遠(yuǎn)鏡對電磁波譜全波段的觀測讓我們可以計算宇宙的大小以及有多少星系包含在其中。我們對恒星的形成以及恒星如何運(yùn)作也有了更好的了解，因此當(dāng)我們觀測深空的時候，我們同時可以估算出現(xiàn)在以及自大爆炸以來有多少恒星存在。這個數(shù)字非常的巨大，大約為102??，這代表著在過去的138億年間，宇宙其它地方可能產(chǎn)生像我們一樣的生命的機(jī)會次數(shù)。
哈伯極深空（Hubble XDF）是位于天爐座哈伯超深空影像中心的一個小區(qū)域，是目前可見光影像所見宇宙最遠(yuǎn)處，比之前的哈勃超深空（UDF）拍攝到的星系要多很多。（? NASA/ESA）
我們曾經(jīng)迫切地想知道有多少恒星擁有繞著它們公轉(zhuǎn)的行星，這些行星中有多少是巖石行星并且擁有像地球一樣的大氣層，又有多少行星處于離恒星正好的距離使它們表面可以有液態(tài)水的存在。在過去的無數(shù)個時代中，對于這些問題我們只能夠想想。但是，在行星研究飛躍發(fā)展的今天，特別是NASA的開普勒太空望遠(yuǎn)鏡做出的貢獻(xiàn)，我們已經(jīng)對外面的世界掌握了許多可靠數(shù)據(jù)，包括：
80 - 100%的恒星都有行星或者行星系統(tǒng)圍繞著它們轉(zhuǎn)，
大約20 - 25%的這些系統(tǒng)擁有一個行星處于恒星的“可居住地帶”，或者在恰好的位置允許行星表面有液態(tài)水存在。
并且大約有10-20%的這些行星跟地球很像（類地行星），并且擁有相同的大小和質(zhì)量。
把這些數(shù)據(jù)都考慮進(jìn)來的時候你會發(fā)現(xiàn)，在宇宙中有超過1022個行星可能是類地行星，并且有適合的條件誕生生命。
尋找地外行星的功臣——開普勒太空望遠(yuǎn)鏡。（? NASA Ames/W Stenzel）
情況其實比這更好，因為除了第一代產(chǎn)生的恒星外，基本上后來誕生的恒星都富含重元素——孕育生命不可缺少的部分。當(dāng)我們望向星際空間，分子氣體云，遙遠(yuǎn)星系的中心，大質(zhì)量恒星的噴流，甚至是銀河系時，我們會發(fā)現(xiàn)在它們之中包含了許多來自元素周期表的元素——碳、氫、氧、硅、硫、磷、銅、鐵等等，而這些正是孕育生命所需要的。如果我們仔細(xì)研究來自太陽系中的隕石和小行星，我們不僅僅會發(fā)現(xiàn)這些元素，并且還有它們組成的有機(jī)分子，比如糖，碳環(huán)，甚至是氨基酸。換句話說，在宇宙中不僅僅是擁有超過1022個行星可能是類地行星，在這些類地行星中也存在著構(gòu)成生命的原材料。
在一顆類似太陽的恒星周圍氣體中的糖分子。（? ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cal?ada (ESO) & NASA/JPL-Caltech/WISE Team）
綜上所述，現(xiàn)在你應(yīng)該知道為什么有許多科學(xué)家對存在外星生命感到樂觀。但事實真的如此嗎？我想我們應(yīng)該更加的嚴(yán)謹(jǐn)些。因為，如果想要發(fā)展成像我們?nèi)祟愐粯拥奈拿?，需要有三個大步驟的發(fā)生：
無生源論的發(fā)生，也就是指從無機(jī)物中產(chǎn)生生命的過程。
生命必須在幾十億年的時間內(nèi)生存并繁衍，才能演化成今天我們所謂的“智慧”生命。
最后，智慧生命必須成為技術(shù)文明。所謂的技術(shù)文明就是必須獲得能夠宣布自己存在于這個宇宙的能力，或者達(dá)到能夠離開自己的母星并探索宇宙的階段，又或者需要有能力探測來自其它文明傳送過來的信號。最好的情況是三者兼得。
1980年，卡爾薩根在他的《宇宙》中闡述到，我們可以合理的假設(shè)達(dá)到這三個條件的成功概率各自為10%，如果它們是對的，那么僅在銀河系內(nèi)就有超過1千萬的外星文明存在。
銀河系的衛(wèi)星星系——大麥哲倫星云，一處恒星的搖籃。（? NASA/ESA）
Adam Frank解釋道，這三個步驟加起來的概率不可能低于10?22，因此宇宙中的其它地方肯定有外星人的存在。但是，無論基于什么樣的證據(jù)，這個主張都是草率的。無生源論或許是普遍的；它或許在地球上都發(fā)生過好多次，或者在太陽系中的其它世界，比如火星、土衛(wèi)六、木衛(wèi)二、金星等等也都發(fā)生過。但也或許這是一個極其罕見的過程，即使你復(fù)制了上百個年輕的地球，甚至上萬個、上百萬個，也許我們的世界只是唯一發(fā)生無生源論的星球。
在隕石ALH84001上的結(jié)構(gòu)，來自火星。有一些科學(xué)家認(rèn)為顯示在這里的結(jié)構(gòu)或許暗示著古老的火星生命。（? NASA，1996）
即使生命的確發(fā)生了，但是我們得有多幸運(yùn)才能在幾十億年的時間里生存并繁衍下來？有沒有可能災(zāi)難性的變暖情景是常態(tài)（例如金星）？就算生命的確在數(shù)十億年見生存下來了，那么發(fā)生寒武紀(jì)大爆發(fā)的事件概率又有多少（在那個時期，多細(xì)胞、宏觀的植物、動物和菌類統(tǒng)治了地球）？或許有10%的星球會發(fā)生這樣的事件，也或許這些都很罕見，只有百萬分之一甚至了十億分之一的概率。
在圣地亞哥公園內(nèi)的一只倭黑猩猩正在“釣”白蟻。（? Mike R）
更進(jìn)一步來說，就算上述的情況都達(dá)到了，像我們?nèi)祟惪梢允褂酶呖萍?、發(fā)射火箭和制造飛船等的物種又有多少？復(fù)雜的爬蟲類、鳥類和哺乳動物在地球上生存了上億年并在很多方面被認(rèn)為是智慧的，現(xiàn)代人統(tǒng)治地球的歷史也不過是一百萬年內(nèi)的事情，而我們也只在過去的一個或兩個世紀(jì)內(nèi)才進(jìn)入了所謂的“先進(jìn)文明”?？紤]到這些，我們是不是還可以歸結(jié)有10%的概率會發(fā)展出先進(jìn)科技文明？或者這樣的概率僅僅是百分之一、上百萬分之一、上億分之一或者更糟？
1991年Alan Chinchar的在自由空間站的藝術(shù)概念。（NASA）
說了這么多，其實最真實的答案還是：我們不知道。我們知道宇宙中可以產(chǎn)生智慧生命的機(jī)會次數(shù)是一個巨大的數(shù)字，在1022量級。我們也知道能夠從生命演化至先進(jìn)文明并進(jìn)行宇宙旅行的外星生命概率很低。但我們不知道的是這樣的概率是10?3、10?22、10???或是它們之間（甚至更糟）。我們知道像我們?nèi)祟愡@樣的智慧生命至少出現(xiàn)過一次。但是我們想知道更多，我們需要數(shù)據(jù)。在獲取更多數(shù)據(jù)能夠暗示尋找到一些關(guān)于外星先進(jìn)技術(shù)文明的蛛絲馬跡之前，所有的主張都只是猜測，而不應(yīng)該是肯定的。
本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自 原理 微信公眾號
