根据‘德雷克方程’的推论，银河系存在智慧文明吗？
【黄姤·作品】
在宇宙里面有各种各样的成分，我们也只是里面的小小的一分子，但是我们可以揭示宇宙里面所发生的物理过程，那么在宇宙空间里面是不是还有其他的生物跟我们一样也发现了宇宙的规律呢？
如果在附近的星球上面真的有外星文明存在，它们到底在哪？
我们在宇宙里面是不是孤独的，这个问题不仅仅是大家特别感兴趣的一个问题，也是一个特别难以回答的问题，因为所涉及到的不仅仅是天文学的知识，也是生命科学、大气科学和地质学等等很多学科都有联系，所以在这篇文章里面我只是从天文学的角度来探讨下这个问题。
在上个世纪60年代有一个叫做‘德雷克’的射电天文学家，他发起了一个活动叫做‘搜索外星文明计划’，英文的简称‘SETI’，‘德雷克’还因为提出了一个对于外星文明数目统计的‘德雷克方程’而有名，这个方式用通过对于银河系里面恒星的数目、恒星所包含的行星以及生命等等这些可能性进行统计。
图解：‘德雷克方程’
‘德雷克方程’公式解释· N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L
N·银河系存在智慧文明的数量。
R*·银河系里平均恒星的形成率，因为生命是在行星上面诞生的，但是行星依赖于恒星，所以这跟恒星的数目非常有关系。
Fp·恒星系统里面拥有行星的比例。
Ne·行星系统里面又有多少行星能够适宜生命，也就是行星系统中宜居行星的比例。
Fl·宜居行星中可能产生生命的比例。
Fi·拥有生命的行星能够演化出智慧生物的比例。
Fc·智慧生物能够发展出高科技的比例。
L·科技文明所能够持续的时间。
所以在银河系里面智慧文明的数量就依赖于上述讲到那些参数，对估计参数的大小就可以用来描述我们是不是有可能在未来的某一天发现智慧文明，以下就是对每个参数的粗略估计，当然对这些参数的估计，不同的专家会有完全不同的意见，所以这里估且做一点点量级上大小的估计。
解析‘德雷克方程’的参数
- 平均恒星的形成率
在银河系里面大约有1,000亿颗到4,000亿颗恒星，而银河系的年龄已经有100亿年的历史了，所以从这个角度可以推测，在银河系里面平均每年会诞生10颗恒星，当然在银河系的早期这个数目可能会更高一些，在今天可能会稍低一些，但是差别不会特别的明显。
- 拥有行星的恒星比例
对于在新诞生的恒星的周围有没有可能形成行星这个问题，目前的猜测是至少10%以上的恒星拥有行星系统，或许这个比例可以高到100%，因为在最近20年来通过对‘系外行星’的搜索，在类似于太阳这样的恒星以及比太阳质量更小的恒星附近发现了大量的行星。
- 每个行星系统中宜居行星的比例
在行星系统里面有多大的比例会是宜居的，也许非常的低大约是1%，乐观一点可能是10%。
在讨论这个具体数量之前首先要明确一下什么叫做宜居，所谓的宜居带是指在恒星周围能够使得岩石行星长期保持液态水的空间区域，其中两个基本的要求：
1.在行星上面水既不能被完全蒸发掉
2.在行星上面水也不能因为温度太低而结成冰。
这两个基本要求就给定了宜居带的内半径和外半径。
不同质量的恒星由于它们光度的不一样，所以它们所具有的宜居带的大小是不同的，地球距离太阳大约是1.5亿千米，恰好位于太阳的宜居带范围之内，在地球轨道之内的金星，它的温度就比地球更高，而在地球轨道范围之外的火星，它的温度就比地球更低，所以知道了宜居带的大小就可以根据行星分布的规律去粗略地估计有多少比例的行星处于宜居带内，换句话说在整个行星系统里面处于宜居带的行星具有多高的比例。
- 在宜居的行星中产生生命的比例
对这个数字的估计天文学家的分歧就更大，一种认为生命在行星上的诞生完全是一种偶然的行为，所以它的概率可能是非常低的，也有些专家认为只要在行星上有适宜的条件，给它足够长的时间生命的出现是不可阻挡的，在这样的条件下面产生生命的比例就高达100%。
图解：宜居带
在做这样判断的时候其实还有一个隐含的假设，这个假设就是我们对生命的认识是以我们对地球上的生命作为一个基准的，其实我们并不知道在其他的星球上面，生命是如何诞生、生长的，从我们在对地球上的生命的观察，大体有这样几个因素：
- 第1个：通过吸收周围的能量保持自己生长的状态
- 第2个：通过繁殖来延续自己的生命。
- 第3个： 在外界发生变化的情况下，它自身的会发生反应，对自动反应相应地做出调整。
- 第4个：经过长时间的演变，它会变得越来越适应环境，我们把它称为‘演化’。
物理学家和天文学家对物质能量有非常明确的定义，但是生物学家对生命的定义其实现在还处于一个相当模糊的局面。
- 举例说明：
恒星在双星系统里面，一颗恒星也有可能从伴星吸收原料来造成自己的生长，通过自身的演化会影响周围的环境，会导致下一代恒星的生存，从某种意义上来讲这也是一种繁殖，当周围的环境变化了，恒星的结构也会做出调整，所以这也是一种反应的机制，在恒星的一生里面，它自身的内部结构是在不断变化的，这反映了恒星的演化，上面所述的4个要素恒星都具备了，但是从来没有一个人认为恒星是具有生命的，所以在其他的星球上面生命到底是如何起源的，特别是我们地球上的生命过程有没有代表性，这是我们一个未知的难题。
图解：恒星演化图
- 拥有生命的行星能够演化出智慧生物的概率
探讨这个问题同样也有两派观点，一派认为概率是非常低的，因为智慧生物可能需要很多复杂随机的过程才会真正的生成。但是也有人认为智慧生物应该是原始生物演化的一种必然的趋势，所以这个概率是非常小的，但是还是有一定的概率会演化出智慧生物。
- 智慧生物能够发展出高科技的比例
在这一点上科学家的意见是趋同的，只要智慧生物能够出现，给它们足够长的时间，它们必然会发展出高科技。
- 高科技出现了能够维持多久
从我们地球上来看，目前高科技的时间已经有100年的历史了，所以以这个作为一个下限，智慧文明的科技文明能够持续的时间是以年作为单位来表示的，如果科技文明平均来讲能够持续100年的话，那么我们就可以预计有100个智慧文明，其实我们发现智慧文明的概率跟我们自身能够维持多长时间是紧密相关的。
假设科技文明能够持续100万年，这就意味着在银河系里面大约有100万个智慧文明， 银河系的直径大约是10万光年，假设智慧文明是均匀分布的，每一个文明平均的空间间隔大约是100光年，一个持续了100万年的智慧文明，它的科技必定是高度发达了，所以100光年对它们来讲的并不是一个特别遥远的距离，这就意味着文明之间的交流变得特别容易，但是这样就会遇到一个问题，这个问题就是‘费米佯谬’。
‘黄姤’结语·‘德雷克方程’的推论
在上个世纪50年代著名的物理学家‘费米和其他几个朋友在讨论外星文明的时候，他就提出了这样的问题——“它们在哪儿”。
如果‘德雷克方程’的推论是对的话，外星文明在银河系里面应该是普遍存在的，它们应该早就造访我们地球了，但是我们没有看到任何它们存在的迹象，这是什么原因呢？对这个问题可以从不同的方面来进行解答，一方面是从外星文明的角度，另一方面是从我们自身的角度。
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【作者：天体生物学·黄姤】
【编辑：太空生物学·黄媂】
【旁述：余先生】
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