人类在宇宙中是独一无二孤独寂寞的？

【博科园-科学科普】在整个宇宙的历史上，可能永远不会有另一个聪明的、技术先进的外星物种。之前科学家亚当·弗兰克(Adam Frank)强调说：是的，有外星人，得出的结论是鉴于我们所知道的所有可能存在的适宜人类居住的星球，必须从我们的天体物理学发现中出来，而智慧生命肯定已经出现了。

在双子座7号任务中由Frank Borman和James a . Lovell拍摄的照片，月亮和云层在太平洋上空。图片：NASA

然而他无法解释的是不确定性的大小，即自然发生、进化、长期居住性以及其他因素导致的结果。尽管智能技术先进的生命形式存在数量是以天文数字，但巨大的不确定性使人类成为宇宙中唯一已知的宇宙外星生物，这是非常现实的可能性。

史上最长的一次太空行走是由NASA宇航员布鲁斯·麦克坎德斯在sts - 41 - b上完成的。图片：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，来预测当今宇宙中有多少太空文明。他依赖于一系列未知的数量，他可以估算最终到达现在，在我们的银河系和我们可观测到的宇宙中，有多少技术先进的外来物种。随着过去55年的发展，我们曾经只能通过猜测来估计这些数量，现在已经可以达到令人难以置信的精确度了。

哈勃极端深场(XDF)显示，比之前的超深磁场多出大约50%的星系。图片： NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team.

首先我们对宇宙的大小和尺度的了解急剧增加。我们现在知道基于空间和地面观测站的观测，覆盖了全谱电磁波长，宇宙有多大，有多少星系在其中。我们有一个更好的了解恒星的形成和恒星是如何工作的，所以当我们注意到浩瀚的太空我们可以计算在宇宙中有多少星星，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——它代表了宇宙有机会在过去的138亿年里像我们（地球）这样的生活。

从美国国家航空航天局找到的行星探测太空望远镜开普勒(Kepler)的例子。图片：NASA Ames/ W Stenzel

我们曾经想知道这些恒星中有多少颗行星围绕着它们，有多少行星是岩石的，能够拥有像我们（地球）一样的大气层，以及它们中有多少是离恒星的正确距离，在它们的表面有液态水。对于数代人来说这是我们唯一想知道的事情。但多亏了系外行星研究的巨大进步，最引人注目的是NASA的开普勒宇宙飞船的出现让我们了解了很多东西，包括：

1、在80 - 100%的恒星之间有行星或行星系统围绕它们运行

2、在这些系统中大约有20 - 25%的行星处于其恒星的“宜居带”或者是液态水在其表面形成的合适位置

3、大约10 - 20%的行星是地球大小和质量

所以所有的加起来可能有超过10 ^ 22类地行星在宇宙中有了适合的生存条件。

在气体周围的糖分子包围着一个年轻的，类似太阳的恒星。图片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Calçada (ESO) & NASA/JPL-Caltech/WISE Team.

情况甚至比这还要好，因为除了最早的几代星星，几乎所有的星星都富含生命所需的重元素和成分。当我们看星际介质,在分子气体云,在遥远的星系的中心在流出大质量恒星，甚至在我们自己的星系中发现元素周期表上的元素——碳、氮、氧、硅、硫、磷、铜、铁和更多——所以我们知道它的生命所必需的。当我们在我们自己的太阳系里观察流星和小行星时，我们不仅发现了这些元素，而且我们发现它们被配置成有机分子，比如糖、碳环甚至氨基酸。换句话说不仅有可能超过10 ^ 22类地行星在宇宙中，有超过10 ^ 22可能与合适的原材料类地行星的生活！

图片：Wikimedia Commons user Lucianomendez, under a creative commons sharealike license.

但这就是我们的乐观主义，如果我们在科学上诚实和谨慎。因为有三个大的步骤，为了得到一个类似人类的文明，这需要发生：

1、与有机过程相关的原始成分实际上变成了我们所认识的“生命”，这一过程需要发生

2、为了进化出多细胞、复杂、分化和我们所谓的“智力”，生命必须在地球上生存和繁衍数十亿年

3、最后智能生命必须成为一个技术文明，要么获得宣布它存在于宇宙中的能力，要么超越它的家去探索宇宙或者到达可以倾听宇宙其他形式智慧的阶段。或者更乐观地说这三个都是。

当卡尔·萨根在1980年最初提出宇宙时，他声称给予这三个步骤中的每一个都有10%的成功几率是合理的。如果这是正确的那么就会有超过1000万个智慧的外星文明存在于银河系中！

大麦哲伦星云的一个恒星托儿所，银河系的一个卫星星系。图片： NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-

现在亚当·弗兰克认为这是不切实际的，给这三个步骤结合的概率小于10 ^ -22年，因此结论一定是外星人在宇宙中其他地方。但这本身就是一个荒谬的主张，基于任何证据非生物发生可能是常见的，它可能在地球上或火星、土卫六、欧罗巴、金星、土卫二、甚至在我们自己的太阳系中多次发生。或者这可能是一个罕见的过程，即使我们创造了100个克隆的年轻地球或者1000个——但我们的世界（地球）可能是唯一一个发生的。

ALH84001陨石的结构，它有火星的起源。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：NASA, 1996

即使生命真的发生了，你还需要在数十亿年的时间里生存和繁荣吗？像金星这样的灾难性气候变暖会成为常态吗？或像火星上的灾难性的冰冻场景？或生命会像20亿年前几乎在地球上一样，在大多数时间里，让自己中毒而不存在吗？即使有生命存在数十亿年，多久会得到像寒武纪大爆炸那样的东西？在那里巨大的、多细胞的、宏观的植物、动物和真菌主宰着一个星球？这可能是比较常见的，可能是10%的尝试，也可能是罕见的1 - 100万甚至1 - 10亿更接近现实的几率。

在圣地亚哥动物园里Bonobo“钓”白蚁。图片：Wikimedia Commons user Mike R, under a c.c.-by-s.a. 3.0 license

即使你到了那里，使用工具、技术发展、火箭发射的物种就像人类一样，有多罕见呢？复杂的爬行动物、鸟类和哺乳动物可以被许多标准认为是聪明的，它们已经存在了几十年到几亿年，但是现代人类在不到100万年前就出现了，我们只在上个世纪或两个世纪才成为我们所认为的“技术先进”。如果你通过前一步，你有10%的机会，你会得到一个太空文明吗？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 1991年在轨道上的太空空间站自由表演。图片：NASA

问题的真相是不知道宇宙给了大量智慧生命的10 ^ 22的机会。我们知道从生命的机遇到太空飞行，技术先进的文明，只有很小的可能性。我们所不知道的是机会是10 ^ 3，10 ^ -20，10 ^ -50或任何中间指……像人类这样的生命至少出现过一次，所以概率必须是非零的，但除此之外呢？需要数据和证据，没有任何的推测或声明可以代替这些信息，所以我们得知道。