人类是宇宙中唯一的高级文明吗？

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太平洋上的月亮和云，由弗兰克·博尔曼和詹姆斯·a·洛弗尔在双子座7号任务中拍摄。图片版权：NASA

在宇宙的整个历史中，可能永远不会有另一种智慧的，技术先进的外星物种。当考虑到银河系中可能有4000亿颗恒星时，在这些恒星系统中有三个可能存在的可居住的星球，在整个宇宙中有两万亿个星系，这似乎是一种必然的智慧生命。但直觉常常会把我们引入“歧途”，感觉不能代替科学。不确定性的大小、进化、长期居住性和其他因素导致了对生命的许多假设。的确，智慧的、技术上先进的生命形式存在着天文数字的可能性，但巨大的不确定性使人类成为宇宙中唯一已知的宇宙智慧文明的可能性非常大。

NASA航天员布鲁斯·麦克坎德利斯在STS-41-B号上进行最长的无绳太空行走。图片版权：NASA

早在1961年，科学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)提出了第一个方程式，用来预测今天宇宙中有多少文明。他依靠一系列未知的数量来估算，最终到达了目前在我们的银河系和可观测的宇宙中有多少技术先进的外星物种。随着过去55年的发展，许多曾经只能通过猜测来估计的数量现在已经被公认为难以置信的精确程度知晓了。

浩瀚宇宙中的星系，图片版权：NASA; ESA; G. Illingworth，D. Magee和P. Oesch，加州大学圣克鲁兹分校; 莱顿大学R. Bouwens; 和HUDF09团队。

对于人类来说，对宇宙的规模和规模的理解大大增加，得益于太空和地面天文台的观测，涵盖了电磁波长的全部光谱，宇宙有多大以及其中有多少星系。科学家有一个更好的了解恒星的形成和恒星是如何工作仪器，所以当我们观测深空时可以计算有多少星星在宇宙中，现在和整个宇宙大爆炸以来的历史。这个数字是巨大的，接近10^24，它代表了宇宙在过去的138亿年里创造像我们这样的生命的机会的数量。

NASA开普勒望远镜。图片版权：NASA Ames / W. Stenzel

人类曾经想知道这些恒星中有多少是围绕着它的行星，有多少行星是岩态的，能够有像地球一样的大气层，它们有多少是离恒星合适的距离，在它们的表面有液态水。对无数代人来说，这是我们唯一想知道的事情。但由于系外行星研究的巨大进步，最引人注目的是美国宇航局的开普勒太空望远镜的服役，已经了解了很多关于太空的东西，包括：

1、80~100%的恒星之间有行星或行星系统围绕它们运行，

2、这些系统中大约有20 - 25%的行星位于其恒星的“宜居带”中，或在其表面形成液态水的合适位置，

3、大约有10 - 20%的行星在大小和质量上都是类地行星

所以说，在宇宙中有超过10^22个类地行星，提供了适当的生命条件。

气体中的糖分子包围着一颗年轻的、类似太阳的恒星。图片版权：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Calçada (ESO) & NASA/JPL-Caltech/WISE Team

情况甚至比这还要好，因为除了第一代恒星之外，几乎所有的恒星都富含重元素和生命所需的成分。当观测星际介质时，在分子气体云，在遥远的星系的中心，从大质量恒星，甚至在我们自己的银河系都发现元素周期表上的元素——碳、氮、氧、硅、硫、磷、铜、铁和更多——所知道它的生命所必需的。当观察太阳系内的流星和小行星时，不仅发现了这些元素，还发现它们被“配置”成有机分子，如糖、碳环甚至氨基酸。换句话说，宇宙中有超过10^22个类地行星；有超过10^22个可能类地行星具有正确的生命原料！

世应该有很多以地球为开端的条件，非常接近于把银河系和宇宙中的一些世界量化成一个可靠的精度。图片版权：Wikimedia Commons user Lucianomendez

但这正是我们乐观的地方，如果在科学上是诚实和谨慎的，那就应该结束了。因为有三个大的步骤，为了得到一个像人类一样的文明，这需要发生：

1、生源的步骤：与有机过程相关的原料实际上变成了我们所谓的“生命”

2、生命必须在一个星球上生存和繁荣几十亿年，才能进化成多细胞、复杂、分化，最后，我们称之为“智力”。

3、最后，智慧生命必须成为一种技术文明，要么获得向宇宙宣告它的存在的能力，要么超越它的家园，探索宇宙，或者到达它可以在宇宙中倾听其他形式的智慧的阶段。(或者更乐观地说这三个都是)

当卡尔·萨根（Carl Sagan）在1980年最初提出《宇宙》时，他声称这三个步骤中的每一步都有10％的成功几率是合理的。如果这是正确的话，那银河系就会有超过1000万的智慧外星文明！

银河系卫星星系的大麦哲伦星云中的恒星托儿所。图片版权：NASA，ESA和哈勃遗产组（STScI / AURA）-ESA / Hubble协作

有一些人认为，将这三个步骤加在一起的概率小于10^22是不现实的，因此得出结论，宇宙中一定有外星人存在。但这本身就是一种荒谬的主张，根本没有任何证据。非生物发生可能是常见的；它可能多次出现在地球上，或在火星、土卫六、欧罗巴、金星、土卫二或其他地方，甚至在太阳系之外。但这也可能是一个非常罕见的过程，即使我们创造了100个年轻地球的克隆体——或者1000个，或者100万个，或者更多——我们的地球可能也是唯一一个有生命存在的星球。

ALH84001陨石上有火星结构。一些人认为此处所示的结构可能是古代火星人的生命。图片版权：NASA, from 1996

而且，即使生命真的发生了，还需有多幸运能在数十亿年的时间里生存和繁衍？像金星这样的灾难性气候变暖会成为常态吗？或者是灾难性的冰冻和大气损失的场景，就像在火星上一样？或者生命是否会像20亿年前的地球一样，在大多数情况下，使自己中毒而不存在？即使生命存活了几十亿年，多久能得到像寒武纪大爆炸那样的东西，巨大的、多细胞的、宏观的植物、动物和真菌主宰了一个星球？这可能是比较常见的，可能有10%的尝试成功或也可能是罕见的，其中百万分之一甚至十亿分之一更接近现实的可能性。

圣地亚哥动物园的矮黑猩猩“钓”白蚁。图片版权：Wikimedia Commons user Mike R

即使你到了那里，使用工具，技术开发，火箭发射物种，像人类一样有多罕见？复杂的爬行动物、鸟类和哺乳动物可以被认为是有智慧的，它们已经存在了几十到几亿年，但是现代人类在不到100万年前就出现了，而我们只是在上个世纪或两个世纪才成为我们所认为的“技术先进的”。有10%的机会，如果通过前面的步骤，会到达一个太空文明？或者更像千万分之一，百万分之一，万亿分之一，甚至更糟？

Alan Chinchar于1991年在空间站自由轨道上。图片版权：NASA

事情的真相是，我们不知道。但知道宇宙给智慧生命提供了大量的机会，大约为10^22个。而且也知道，从生命中的机会到太空，技术先进的文明只有一个小概率。我们不知道的是，这个概率是10的负3次方，10的负20次方，10的负50次方，或任何概率。我们知道人类的生命至少在这个宇宙中出现了一次，所以概率必须是非零的。但除此之外呢？我们需要数据。没有任何推测或声明可以取代这些信息；必须找到它才能知道。除了各种类型的预言者可能会声称的其他任何东西，也只不过是猜测罢了。

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