外太空存在生命的可能性是多少？自从人类认识到宇宙的无穷性以来

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自从人类认识到宇宙的无穷性以来，我们就直觉地认为，生命必定存在某个地方，无论是在我们的银河系还是远处的某个星系。如果宇宙包含数十亿个星系，而如果每个星系含有数十亿恒星，如果这些恒星的一小部分有地球般的星球，然后几百个-甚至几千-的外星文明必须通过宇宙存在。

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一段时间以来，科学只依靠逻辑来满足自己。然后，在1995年，天文学家找到了我们太阳系外的第一颗行星。从那时起，他们已经发现了近300个这些超太阳行星。虽然大多数火星与木星相似（这就是为什么他们更容易找到），但更小的类似地球的行星正在开始显现。2008年6月，欧洲天文学家发现了三颗行星，都比地球大一点，绕着一颗42光年的恒星运行。

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这些发现为寻求外星智能生活或SETI的人提供了肯定。哈佛物理学家和SETI领导人Paul Horowitz在1996年接受“时代周刊”采访时大胆表示：“宇宙中的聪明生活？保证，银河系中的智能生活？极有可能我会给你几乎任何你想要的几率。

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然而他的热情必须被科学家称之为费米佯谬的东西锻炼。1950年，核物理学家恩里科费米首次提出这个悖论，提出以下问题：如果外星人如此常见，为什么他们没有去过？为什么他们没有和我们沟通？或者，最后，为什么他们没有留下他们存在的残余物，例如热或光或其他电磁内脏？

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毕竟，外星生命也许并不那么普遍。或者也许导致先进文明的外星生命并不常见。如果只有天文学家才能量化这些可能性。如果他们只有一个公式可以解释所有与外星生命有关的正确变量。事实证明，他们确实如此。1961年，作为帮助召开SETI第一次严肃会议的一种方式，无线电天文学家弗兰克·德雷克提出了一个公式，现在称为德雷克公式，它估算了我们星系中潜在智能文明的数量。该公式引发了很多争议，主要是因为它导致了广泛变化的结果。然而，它仍然是量化有多少外星人试图进行交流的最佳方式。

我们是独一无二的吗？德雷克方程

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▲朱迪福斯特在电影“联系人”中扮演的艾莉·阿雅伊被其他星球上的生命思想所消耗。

试图计算宇宙中外星生命存在的概率其实很复杂。宇宙不是一个静态的环境。星星出生，活着，死亡。一些恒星与行星相关联。其他人没有。这些行星中只有一些具有支持生命的合适条件。

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生命本身就是一个棘手的变数。有些行星可能支持复杂的有机分子 - 蛋白质和核酸 - 而没有别的。其他行星可能支持简单的单细胞生物。还有一些可能支持多细胞生物体，包括那些先进的技术，用于开发将信号传播或发送到外层空间的技术。最后，即使是非常适应环境的生物也不会永远持续下去。正如恐龙和罗马帝国在地球上所展示的那样，所有朝代都将结束，无论是灾难性的还是其他的。

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弗兰克德雷克在开发一个公式来量化寻找外星生命的可能性时，必须考虑所有这些变量。他的第一个任务是决定他想要计算的东西。首先，他将自己的想法限制在我们家庭星系的外星人中，并且只限于那些可能具有星际通信能力的人。然后他插入了一个数学因素来说明使这些文明发展所需的所有条件。

天文学家可以对其余的变量进行有根据的猜测。例如，在我们太阳系的九个行星中，只有四个是天文学家称之为地球行星 - 那些具有坚固表面的行星。在那些地球行星中，只有地球支持生命。如果我们以太阳系为代表，那么我们可能会认为n e等于1/4或0.25。对其他变量也进行了类似的猜测，有趣的是，它们都具有非常相似的值，通常在0.1和1.0之间。因此，典型的计算可能如下所示：

N = 4×0.5×0.25×0.2×0.2×0.2×3,000,000

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这给了我们星系中12,000个文明的价值。

德雷克的原始计算与N的这个值非常接近。当他运行这些数字时，他预测银河系中可能会有一万个可探测的文明[来源：Garber ]。直到1996年去世前，SETI运动的领导者卡尔萨根更加慷慨，他提出银河系中可能存在100万个文明。

难怪天文学家在20世纪60年代开始寻找外星生命时非常乐观。在下一页中，我们将看看他们是如何进行搜索以及它发生了什么的。

测试和修改Drake方程

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▲阿雷西沃天文台在波多黎各的鸟瞰图

照片由NAIC - 阿雷西博天文台提供，这是NSF的一个设施

通过对银河系交流文明数量的估计，SETI科学家着手寻找它们。他们有两个基本选择：面对面沟通或长途沟通。前一种情况要求外星人访问人类，反之亦然。考虑到我们的太阳系与银河系其他恒星之间的距离，这似乎不太可能。后一种情况涉及无线电广播，无论是通过空间发送还是接收电磁信号。

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1974年，天文学家故意传播了波多黎各阿雷西博天文台发来的210字节的信息，希望能够向球状星团M13发出文明信号。该信息包含有关人类和宇宙角落的基本信息，如关键元素的原子序数和DNA 的化学结构。但这种积极的沟通很少见。天文学家主要依靠被动通信 - 倾听外星文明传送的信息。

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一个射电望远镜是首选这种听觉实验的工具，因为它的设计，检测波长较长的能量光学望远镜无法看到的。在射电天文学中，一个巨大的盘子指向一个附近的太阳星并调谐到电磁频谱的微波区域。微波频段在1,000兆赫和3,000兆赫（MHz）之间是理想的，因为它较少受到不必要的噪声污染。它还包含一个辐射线 - 1,420 MHz - 天文学家可以听到整个银河系持续的嘶嘶声。这条窄线对应于中性氢发生的能量转换。作为宇宙的原始元素，氢应该被所有的星系间文明所了解，使它成为理想的标记。自1960年以来，来自世界各地的几支队伍一直在系统地聆听银河系和相邻星系的恒星。

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尽管他们共同努力，但SETI搜索没有收到确认的外星信号。我们的望远镜已经找到了一些无法解释的和有趣的信号，例如1977年在俄亥俄州立大学的研究人员发现的所谓“哇”信号，但没有重复传播，它提供了无可争辩的外星生命证据。所有这些让我们回到了费米悖论：如果银河系中有成千上万的文明，为什么我们没有发现它们呢？

由于德雷克和萨根作出了估计，天文学家变得更加保守。大胆保证外星生命存在的保罗霍洛维茨已经从德雷克方程得出了更适度的结果，发现N可能接近1000个文明[来源：Crawford ]。但即使这个数字可能太大了。

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2002年，怀疑论者杂志出版商迈克尔·舍默争辩说，天文学家们没有被他们的评价足够的临界大号，时间长度的文明仍然检测到。从人类曙光以来，人们看到地球上已存在的60个文明，Shermer的L值为304.5到420.6年不等。如果将这些数字插入Drake方程中，则会发现N分别等于2.44和3.36。调整一些数字，你可以很容易地让N降到1或更低。突然之间，外星生命形式的听觉可能性大大降低。

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即使是最热情的SETI支持者也因缺乏40多年的“倾听”宇宙电波而产生的结果而感到困扰。然而，大部分搜索都局限于我们的家庭银河系。即使每个星系只有三四个文明，也有数十亿和数十亿个星系。这又倾向于寻找外星生命，这就是为什么许多SETI天文学家采用与彩票选手相同的方法来进行他们的工作：如果你不玩，你就赢不了。

外太空有生命的可能性是什么？

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无法停止思考卡尔萨根的书“主动联系”中的女主角艾莉阿里亚耶（和第二页上的图片）。1997年电影中的一幕改编自这本书，其中在新墨西哥州沙漠中躺在她的汽车上的阿莱艾听到了外星人文明问候的初步尝试。她回到实验室，向她的同事大喊指示，试图确保射电望远镜阵列与信号保持一致。我仍然认为这是现代美国电影中最激动人心的场景之一。它使得外星人的联系似乎不仅仅是合理的，而且是迫在眉睫的。

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当我第一次看到“联系”时，我对德雷克方程一无所知。然后我收到了这份任务，开始认真对待一个严酷的现实（至少如果你正在脖子上，希望能看到ET的一瞥）：我们的银河系毕竟不会拥有外星文明。要么不存在这些条件来让它们发展，要么它们确实发展了，它们在我们有机会见到它们之前就开始了。

所有这些让我想知道Arroway如何对Drake方程做出反应。我有一种感觉，她会像以往一样保持乐观，坚持她的观点，即如果我们是其唯一的居民，宇宙将会成为“可怕的太空”。