人類為何一直聯系不上外星文明？他們存在的幾率有多大？

自從人類認識到宇宙的廣袤，我們便直覺性地認為生命就存在于宇宙的某處，近則就在銀河系，遠則位于遙遠的某個星系之中。如果整個宇宙包含著數以億計的星系，而每個星系又有著數以億計的恒星，只要其中一小部分恒星擁有像地球一般的行星繞其旋轉，那么成百上千、甚至成千上萬的外星文明一定就分布在這寰宇之中，不是嗎？

圖解：2008年6月，歐洲宇航員發現了三個超級類地行星圍繞著一個看似單獨的恒星旋轉。這次發現對于宇宙中還存在其他生命的可能性來說是一個好消息。

曾經有一段時間里，科學一直將邏輯奉為圭臬。然而，在1995年，天文學家們確定了第一批太陽系外行星的位置。從此以后，他們又探測到了接近300顆太陽系外行星。盡管它們中多數體型龐大、熾熱滾燙，有如木星（這也是其更容易被我們發現的原因），但體型更小的、像地球一樣的行星也開始出現在人們的視野。2008年6月，歐洲的天文學家發現了三顆行星，都稍比地球大一點，圍著一顆42光年外的恒星繞轉。

這些發現為“尋找地外智慧生命”運動（search for extraterrestrial intelligent life）（簡稱SETI）的有關發現提供了證據。哈佛大學的物理學家兼SETI的領袖，保羅·霍洛維茨在1996年與《時代雜志》的訪談中，大膽聲稱：“若問宇宙中的智慧生命，那是絕對有的。若問銀河系中有沒有，極有可能我會說幾率或大或小，全看你怎么想。”

但他的熱情恐怕要被科學家們所說的“費米悖論”潑一盆冷水了。這個悖論最初是由核物理學家恩里科·費米于1950年提出的，它問的是：如果地外智慧生命廣泛存在，那么他們為什么從未拜訪過地球，為什么從未與我們聯系，又為什么沒有留下他們存在過的余溫呢，例如熱量、光或是其他什么電磁能量？

那么或許地外智慧生命并不普遍存在，又或許是他們并未廣泛發展進步文明。如果，天文學家能量化這些幾率，若是他們能創造一個公式，來解釋所有與地外智慧生命有關的正確變量，那就好了。事實上，天文學家們確實做到了。在1961年，為了幫助召集第一次關于SETI的正式會議，射電天文學家弗蘭克·德雷克提供了一個公式，即現在所謂“德雷克等式”，它預估了在銀河系中可能存在的地位智慧文明的數量。這個公式也引起了不少爭議，主要是因為其結果變動的范圍太廣。然而它仍是我們計算那些試圖與我們聯系的地外智慧生命數量的唯一最好的方法。

來了解下這個等式及其影響吧。

一、我們是唯一的智慧生物嗎——“德雷克等式”。

圖解：艾莉·愛羅薇，電影《超時空接觸》中由喬迪·佛斯特所扮演，被其他行星上還存在生命的想法深深吸引。

試圖計算宇宙中地外生命存在的可能性的確十分復雜。宇宙不是一個靜態的環境。星星們不停地誕生、存活又消亡。一些恒星和行星們相連，另一些則孤獨終老。只有一部分行星有支持生命的的適當條件。

就其本身而言，生命是一個難以捉摸的變量。一些行星也許只有復雜的氧分子——蛋白質和核酸——別無其他。另一些行星則可能供養著簡單的、單細胞的微生物。還有一些或許養育著多細胞生物，包括那些足夠高級，以至于能發展出各種科技來進行星際旅行，或者向外太空發出信號的生命。最后，甚至將環境適應得極好的生物也難逃滅亡的命運。一如地球上的恐龍和羅馬帝國的興衰，所有的生命都終將消亡，或因災難，或因其他。

在推演一個用于計算地外生命存在幾率的公式的過程中，弗蘭克·德雷克必須對其中所有變化因素負責。他的第一個任務是決定他想要計算的到底是什么。首先，他將思維鎖定在銀河系的地外生命——并且是那些能夠進行星際通訊的地外生命。然后他插入一個數學因子來解釋促使這類文明進化的必要條件。其結果如下：

N = RfpneflfifcL

在這個等式中，N是銀河系中能夠探測到的文明數量。其他變量的描述如下：

R代表星系中恒星形成的速率。

fp代表形成行星的恒星的占比

ne代表生命誕生環境舒適的行星的數量（也就是類似地球的行星）

fl代表其上實際出現了生命的行星的占比

fi代表其上智慧生命出現的行星的占比

fc代表其上智慧生命能夠進行星際通訊的行星的占比

L代表這樣一個文明能夠被探測到的時間長度

唯一所知能有確信度的變量是恒星形成的速率，R。在銀河這樣一個典型的旋渦星系中，粗略地算，新恒星以每年四顆的速率形成。天文學家感覺最不確定的變量則是L，即這個文明能夠被探測到的時間長度。大量的估算被用于計算L，從10年到1000萬年。

天文學家可以有根據地對剩下的變量做出推測。例如，在我們太陽系的八大行星中，只有四個能夠被天文學家們稱為類地行星——即有著固體表面的。在這些類地行星中，只有地球養育了生命。如果我們把太陽系作為一個代表，那么我們可以推測ne等于1/4或0.25。類似的推測也被用于其他變量，有趣的是，它們全都最終有著非常近似的估量，通常是在0.1和1.0之間。所以，一個典型的計算過程可能看起來像這樣：

N = 4 x 0.5 x 0.25 x 0.2 x 0.2 x 0.2 x 3,000,000

即銀河系中約有12000個文明。

德雷克原初的計算結果與這個N的結果非常近似。當他計算數字時，他預測銀河系約有10萬個可探測文明。卡爾·薩根，一位SETI運動的領袖，在他1996年去世之前，甚至更加樂觀地預估銀河系中約有100萬個文明。那可真是好多外星人啊！

難怪天文學家在60年代剛剛開始夜以繼日地尋找地外生命時是如此樂觀。接下來，我們將了解他們如何開展搜尋工作，其結果又如何。

二、對“德雷克等式”的試驗及改善

圖解：波多黎各阿雷西博天文臺鳥瞰圖

有了對銀河系中可交流的文明的數量的估計，SETI就開始了尋找計劃。他們基本上有兩種選項：一是面對面交流，二是遠距離通訊。前者需要地外生命主動拜訪人類，或是反之。鑒于我們的太陽系在銀河系中與其他恒星的距離，這種方案成功的可能性似乎很小。后者則需要無線電廣播，用以發送或接收太空中的電磁信號。

1974年，天文學家從波多黎各的阿雷西博天文臺有意地發送了一串210字節的信息，希望能夠向一個在球狀星團M13中的文明傳達信號。這條信息包含了人類的基本資料和我們在宇宙中的位置，例關鍵元素的原子序數和DNA的化學結構。但這種主動的手段一直以來都比較少用。天文學家主要還是有賴于被動的通信——聆聽外星文明傳輸的信息。

射電望遠鏡是我們聆聽信息的一種工具，因為它的設計就是為了探測光學望遠鏡所不能看到的波長更長的信息。射電天文學的研究方式，就是用一架巨大的碟狀射電望遠鏡指向某附近類似太陽的恒星，微波調頻為其電磁波譜的波段。

理想狀況下，微波頻率帶是在1000MHz到3000MHz之間，因為在這個范圍內更加不容易受到雜音的干擾。射電望遠鏡還有一個發射線，即1420MHz，在天文學家們的耳中就好像一種橫跨星系的連續不斷的嘶聲。這條窄線就相當于在中性氫中發生的能量轉換。氫作為宇宙中一種原始的元素，理應是被星系間的所有文明知曉的，這也是選它作為最合適標志的原因。

盡管SETI成員們齊心協力地尋找，但他們從未接收到過確鑿的外星人信號。我們的望遠鏡接收到過幾個有趣的、無法解釋的信號，例如1977年俄亥俄州立大學的研究員探測到所謂“Wow（哇）”的信息，但卻沒有信號以同樣的方式重復傳來，從而無法為地外生命的存在提供無可爭辯的證據。以上種種，又讓我們回想到“費米悖論”：如果銀河系中真有數以千計的文明社會，我們又為什么從未探測到過？

自德雷克和薩根做出了判斷之后，天文學家們變得更加保守謹慎。那個斷言外星生命存在的保羅·霍洛維茨，運用“德雷克等式”計算出了更加謙遜的結果，發現N（銀河系地外文明數量）也許更加靠近1000。但即便是這個數字，或許也太龐大了。

2002年，《懷疑論者》的發行人邁克爾·舍默認為天文學者們對于L（外星文明能夠被探測到的時間長度）的估算不夠嚴謹。從地球上自人類誕生開始以來存在過的60個文明社會來看，舍默推斷L的取值是在304.5年到420.6年之間。如果把這些數字代入“德雷克等式”，你會發現N分別等于2.44和3.36。再微調一下數字，N就會顯而易見地降到1甚至更低。這一下子，聽到天外來客的消息的幾率就奇低無比了。

即便是最滿懷熱情的SETI的支持者都被這長達40多年來聆聽宇宙聲波卻收獲甚少的結果所困擾。不過此前大部分的搜索都只局限于我們所處的銀河系內。即便每個星系只有3到4個文明，但宇宙中可有數不清的星系呢。這又撥回了些許找到地外生命的幾率，使許多SETI天文學者們抱著博彩者心態：如不入虎穴，又焉得虎子？

三、外太空存在生命的幾率有多大？：作者的話

我寫這篇文章的時候，腦海里止不住想著卡爾·薩根所著《接觸》里的女主角，艾莉·愛羅薇。1997年書改電影版中有這樣一個場景，愛羅薇躺在車頂上，在新墨西哥州的荒漠，突然聽到來自外星文明脈搏般跳動的無線電回應。她飛速沖回實驗室，一邊大步流星地走一邊向同事呼號著指令，試圖將射電望遠鏡的序列鎖定在那串信號上。我依然認為這是現代美國影院中最激動人心的場景之一。它讓外星接觸變得不只是像一場海市蜃樓，而是近在眼前、觸手可及。

我第一次看《超時空接觸》時，對“德雷克等式”一無所知。之后我收到了寫這篇文章的任務，開始認真對待這嚴酷的現實（至少對于一個拼了命想要看一眼外星人的人來說）：我們的銀河系也許根本不是到處都有外星文明存在的。要么根本沒有條件允許地外生命進化，要么即便他們存在，也早在我們能窺見之前就消亡了。這些想法讓我好奇愛羅薇會怎么看待“德雷克等式”。我猜她仍會樂觀不改，固執地相信若是只有我們，那么這宇宙看起來就“太浪費這么大地方”了。