外层空间有生命的几率有多大？|如何工作

自从人类承认宇宙的巨大程度以来，我们已经绝望了，其中生命必须存在于我们的某个地方星系或者某个遥远的星系。如果宇宙包含数十亿个星系，如果每个星系包含数十亿个星星，如果其中一小部分恒星世界类行星，然后是成百上千的外星人文明必须存在于整个宇宙中。正当

有一段时间，科学仅仅满足于逻辑。然后，在1995年，天文学家们找到了地球以外的第一颗行星太阳系．从那时起，他们发现了近300个太阳能行星。虽然大多数都是大的，热门行星相似木星（这就是为什么它们更容易被发现的原因），更小的、类似地球的行星开始显露出来。2008年6月，欧洲天文学家发现了三颗比地球稍大的行星，它们围绕42光年外的一颗恒星运行[来源：Vastag]。

这些发现对那些参与研究的人来说是一种肯定寻找外星智慧生命,或搜寻地外文明计划. 在1996年的《哈佛时代》杂志采访中，保罗·霍洛维茨（Paul Horowitz）大胆地说：“你很有可能是一个聪明的宇宙领袖。”

然而，他的热情必须通过科学家所说的费米悖论．这个悖论，首先由1950年由核物理学家Enrico Fermi阐述，提出以下问题：如果外星人是如此普遍，他们为什么没有访问过？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它们存在的一些残留物，例如热量或光或者其他电磁垃圾？

毕竟，可能是外星生命不太常见。或者可能导致高级文明的外星生命并不是很常见。如果只有天文学家可以量化这些赔率。如果只有它们有一个占与外星生命相关的所有正确变量的公式。事实证明，他们这样做。1961年，作为帮助召集第一个认真的Seti会议的方式，无线电广播天文学家弗兰克德雷克出现了一个公式，现在被称为德雷克方程这个公式引起了很大的争议，主要是因为它导致了广泛变化的结果。但它仍然是我们量化有多少外星人试图交流的最好方法。

让我们仔细看看这个方程及其含义。

我们是孤独的吗?德雷克方程

试图计算宇宙中存在的外星生命的概率实际上非常复杂。宇宙不是静态环境。星星生、生、死。有些恒星是与行星联合形成的。其他人则不然。这些行星中只有一些具备支持生命的适当条件。

生活本身就是一个棘手的变量。有些行星可能只支持复杂的有机分子——蛋白质和核酸——别的什么也不支持。其他行星可能支持简单的，单一的细胞生物。还有一些生物可能支持多细胞生物，包括那些足够先进的生物，能够开发出向外太空旅行或发送信号的技术。最后，即使是非常适应环境的生物也不会永远存在。作为两个恐龙罗马帝国在这里说明世界所有的王朝都会灭亡，不管是灾难性的还是其他的。

弗兰克·德雷克(Frank Drake)必须考虑所有这些变量，才能制定出一个公式来量化发现地外生命的几率。他的第一个任务是决定要计算什么。首先，他把自己的想法局限在我们家的外星人上星系- 只有那些可能能够进行星际沟通的人。然后他插入了一个数学因素来解释使得这些文明所需的所有条件。结果是以下公式：

N=射频_P.N_eF_L.F_一世F_cl

在这个等式中，N是我们银河系中可检测的文明人数。其他变量如下所述：

R是星系中恒星形成的速率
F_P.是形成行星的星星的一部分
N_e是适合生命存在的行星数量(即类地行星)
F_L.是这些行星的一小部分实际出现的人
F_一世这些行星中有多少是有智慧生命存在的
F_c这些行星中有多少有智慧的生物能够进行星际交流
l这种文明存在的时间有多长

唯一可以确定的变量是恒星形成的速率，R．在银河系这个典型的螺旋星系中，新恒星的形成速度大约是每年4颗[来源:该隐].天文学家最不确定的变量是l，即一个文明存在的时间长度。我们用了各种各样的估计l，从10年到1000万年不等。

天文学家可以对其他变量进行教育猜测。例如，我们的九个行星太阳系，只有四颗是天文学家所说的类地行星——那些有固体表面的行星。在这些类地行星中，只有地球支持生命。如果我们以太阳系为代表，那么我们可能会说N_e等于1/4或0.25。有趣的是，已经对其他变量进行了类似的猜测，他们最终有非常相似的值，通常在0.1和1.0之间的范围内。因此，典型的计算可能如下所示：

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

这给了我们银河系12000个文明的价值。

德雷克最初的计算非常接近这个值N．当他计算这些数字时，他预测可能会有10000个可探测的文明银河【来源:加伯]卡尔·萨根（Carl Sagan）是SETI运动的领袖，直到1996年去世，他在提出银河系可能存在100万种文明时更加慷慨[来源：Lemarchand]。这是很多ETS！

当他们开始在20世纪60年代努力寻找外星生活时，难怪天文学家如此乐观。在下一页上，我们将看看他们如何进行此搜索以及它已提出的内容。

德雷克方程的检验和修正

武装了一个估计数量的沟通文明在我们的国家星系SETI的科学家们开始寻找它们。他们有两个基本选择:面对面交流或远程交流。前一种情况要求外星人访问人类，反之亦然。鉴于我们之间的距离，这似乎不太可能太阳系和世界上其他的明星银河．后一种场景涉及无线电广播通过太空发送或接收电磁信号。

1974年，天文学家故意从波多黎各的阿雷西博天文台发送了一条210字节的信息，希望能在球状星团M13中发现文明。该信息包含了人类和我们所在的宇宙的基本信息，如关键元素的原子数和化学结构脱氧核糖核酸．但是这种积极沟通这是罕见的。天文学家主要依靠被动沟通--监听由计算机发送的传输外星人文明。

一个射电望远镜是这种聆听实验的首选工具，因为它旨在检测光学的更长波长能量望远镜看不到。在射电天文学，一个巨型菜肴指向附近，太阳明星并调谐到电磁频谱的微波区域。在1000兆赫到3000兆赫（MHz）之间的微波频段是理想的，因为它不受有害噪音的污染。它还包含一条发射线——1420兆赫——天文学家可以听到贯穿整个星系的持续嘶嘶声。这条窄线对应于中性氢中发生的能量转换。作为宇宙的原始元素，氢应该为所有星系间文明所知，使其成为理想的标志。自1960年以来，来自世界各地的几个小组一直在系统地收听银河系和邻近星系的恒星。

尽管他们集体努力，但没有SETI搜索已收到确认的外星信号。我们的望远镜已经挑选了一些未解释的和有趣的信号，例如由1977年俄亥俄州州立大学的研究人员检测到的所谓的“魔兽”信号，但是没有重复传播，这使得它提供了外星生命的无可争议的证据．所有这些都让我们回到了费米悖论:如果银河系里有成千上万的文明，为什么我们没有发现它们?

自从德雷克和萨根做出估计以来，天文学家变得更加保守。保罗·霍洛维茨（Paul Horowitz）大胆地保证了地外生命的存在，他从德雷克方程中得出了更温和的结果，发现N可能更接近1,000个文明[来源：克劳福德].但即使是这个数字也可能太大了。

2002年，《怀疑论者》杂志的出版人Michael Shermer认为，天文学家在评估时不够挑剔l，即一个文明存在的时间长度。看看60个曾经存在的文明世界从人类诞生之初，薛默就提出了一个价值l范围从304.5岁到420.6岁。如果将这些数字插入德雷克方程，则会发现N分别等于2.44和3.36。更多地调整数字一些，你可以轻松获得N降到一个或更低。突然之间，听到来自外星生命的消息的几率大大降低了。

即使是最热心的SETI支持者也为40多年来对宇宙电波的“监听”仍无结果而烦恼。然而，大部分的搜索仅限于我们的银河系。即使每个星系只有3到4个文明，也有数十亿个星系。这再次使寻找地外生命的可能性变得更大，这就是为什么许多SETI天文学家采取了和彩票玩家一样的工作方式:不玩就不能赢。

外太空有生命的可能性有多大?:作者的注意

当我在这件作品上工作时，我无法停止思考Ellie Arroway，Carl Sagan的书的女主角，“联系”（第二页）。1997年电影中有一个场景，从其中射箭，在新墨西哥沙漠中躺在轿车上，听到了一个外星文明问候的第一个暂定脉冲。当她去的时候，她竞争到实验室，向她的同事喊叫，试图确保无线电望远镜阵列保持调谐到信号。我仍然认为这是现代美国电影中最令人兴奋的场景之一。它使外星人联系似乎不仅仅是合理的，而且迫在眉睫。

我第一次看《接触》的时候对德雷克方程一无所知然后我接到了这个任务，面对一个残酷的现实(至少如果你伸长脖子，希望看一眼外星人):我们的银河系可能根本就没有外星文明。要么是不存在允许它们进化的条件，要么是即使它们进化了，也在我们有机会见到它们之前就开始了。所有这些都让我想知道阿洛维对德雷克方程会有什么反应。我有一种感觉，她会一如既往地保持乐观，坚持她的信念:如果我们是宇宙中唯一的居民，那么宇宙将是一个“可怕的空间浪费”。

来源

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凯恩，弗雷泽。“银河系的恒星形成速度是我们的1000倍。”今天的宇宙。2007年12月19日。（2008年8月8日）http://www.universetoday.com/2007/12/19/galaxy-has-1000-times-our-rate-of-star-formation/
伊恩·克劳福德。“他们在哪儿?”《科学美国人》在线特刊:寻找外星生命。2002年11月。
Engelbert, Phyllis和Diane L. Dupuis。"便捷的太空答题本"可见油墨印刷机。1998。
加伯,斯蒂芬·J。“寻找优秀的科学:NASA的搜寻地外文明计划的取消。”英国星际学会学报，1999年第52卷。
Lemarchand,吉尔勒莫。“外面有智慧生命吗?”《科学美国人介绍:探索智慧》1998。
莫里森，菲利普，约翰·比林厄姆和约翰·沃尔夫主编，《寻找外星智能——SETI》，2004年8月10日。（2008年8月7日）http://history.nasa.gov/SP-419/sp419.htm
Seti Institute。“经常问的问题。”（2008年8月7日）http://www.seti.org/about-us/faq.php
Shermer,迈克尔。“为什么外星人没有打电话来?”《科学美国人》。2002年8月。
Vastag,布莱恩。"我们会很快在天堂找到生命吗"《美国新闻与世界报道》。8月4日/ 8月11日

外星生命的几率：备忘单

你需要知道的东西：

一些参与搜寻地外智慧生命(SETI)的天文学家使用无线电望远镜等仪器来“听”外星人的声音。
在1961年第一次SETI官方会议上，射电天文学家弗兰克·德雷克提出了德雷克方程，这是一个估算银河系潜在智能文明数量的公式。
德雷克方程产生良好的变量结果。一些计算表明，我们可以与12,000个外国文明共享我们的银河系。Carl Sagan建议银河系中可能存在100万个文明。
经过多年的探索，没有发现ETs，许多天文学家现在认为德雷克方程中使用的数值应该降低。这意味着：我们可能并不完全孤独，但我们的个人空间没有被入侵的危险。

现在，用这些小测验来测试你的知识吧!

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