宇宙中是否存在外星人？一起来科学的寻找地外文明

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1950年的一天，诺贝尔奖获得者，物理学家费米在和别人讨论飞碟及外星人的问题时，突然冒出来一句，“他们都在哪?”

也许哪天你的女朋友突然冒出来这样一句话，你还会觉得她是一个萌萌哒的好奇宝宝，但是从科学权威口中说出来就显得不一样了，毕竟人家是专家教授，可是，当这个问题因出自科学家之口而引起关注之后，突然就变成了一个细思极恐的问题，并逐渐总结为著名的费米悖论，今天我们就围绕这一问题，带大家科学地寻找一次外星文明，并反向思考一下我们的未来。

作为一个悖论，费米悖论当然有一个完整的思维过程，首先以我们地球生命为例，地球从形成到现在大约经历了46亿年，生命大约出现在35亿年前，而有细胞核的真核细胞出现在大约15亿年前左右，10亿年前出现了多细胞生物，4.6-3.7亿年前之间，植物动物相继登上了陆地，2亿年前爬行类动物恐龙大发展，700万年前猿类出现，约15万年前智人即现在人的样貌基本定型，1万年前农业出现，5000多年前苏美尔人开始将简单的文字符号刻在泥板上用于记录，300年前人类学会大规模使用化石燃料，文明加速发展，50年前人类登上月球，20年前互联网走向大众并开始爆炸式发展。

从这一系列地球生命的关键时刻可以看出，文明是在加速发展的，尤其是近百年间，没过几年，生活就有很大不同，这在过去是不可想象的，而从整个宇宙138亿年的发展演化来看，只要有一个文明，哪怕起步只比我们早1亿年，1万年，甚至只是1千年，以文明指数及发展速度预测，这个文明应该早已发展成星际文明，充斥整个银河系，但是，我们无数次仰望星空，全力探索，建造超大的望远镜与信号接收器，聆听宇宙近一个世纪，仍然没有发现任何文明的痕迹，一丝通讯，一个响声都没有。这一思维实验与当前观测事实完全相悖，这是为什么？

问题可能的解释有很多种，其中不乏一些基于科学原理以及社会学的深度推测，第一种最简单的解释就是，生命是宇宙最为特殊的现象，以至于地球是唯一一个孕育出生命的地方。虽然这样的解释肯定不能让大多数人接受，但是确实是基于当前观测事实的最简单解释，这种根据现象加以想象，强行解释的行为倒是与阴阳五行的八卦理论有几分相似，深层原理不深究，大概能用就行。但是想要一个更科学的解释，我们就需要知道宇宙中有多大可能存在能与之交流的文明，由此，美国科学家弗兰克·德雷克于1960年提出了一条公式，用来推测可能与我们接触的银河系内，地外智慧文明的数量，即德雷克方程N=Ng*Fp*Ne*Fl*Fi*Fc*FL（公式1）。这是七项参数的乘积，意思是银河系内,可能与我们通讯的文明数量（N）等于银河系内恒星数目（Ng）乘以有行星围绕的恒星所占比例(Fp)乘以每个恒星系中类地行星的平均数目(Ne)乘以有生命居住并能进化的行星比例（Fl）乘以低级生命演化出高级智慧生命的概率（Fi）乘以高级智慧生命能够进行通讯的概率(Fc)乘以科技文明持续时间在整个行星演化周期中的占比（FL）。

【公式2为:N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L

公式2与公式1的区别在于R*替代了Ng，L替代了fL。

R*为银河系形成恒星的平均速率，

L为科技文明寿命】

德雷克方程

公式很简单，但当前还无法求解，不涉及生命的参数，我们可以通过取样当前可观测宇宙获得，但涉及生命的参数，当前的样本只有地球，地球上的概率是1，其他能考察到的地方都是0。由于考察数量实在太小，对于研究整个银河系来说并不能作为有效参数，这里我们就只能先假设这些参数的量。首先划定范围，银河系之外最近的星系距离我们有200万光年，由于光速极限原理，我们直接假定与银河系之外的文明交流的可能性为0，银河系内恒星数目Ng约为4000亿颗，接下来两项不涉及生命的参数Fp，Ne以当前宇宙样本观测数据估计大致都在10%，这样下来符合条件的类地行星数目有40亿。紧接着Fl,Fi,Fc，即行星出现生命的可能，生命发展出智慧的可能，以及智慧发展出通讯能力的可能这三项还无法估计，虽说第一项在自然状态下，十几亿年漫长的有机化学反应估计就能完成，但后两项一起实现却并不容易，毕竟地球生命已经出现了35亿年了，而生物的多细胞大型化只有大约3亿年，智能通信是最近100年左右的事情，虽然有些科学家对这三项的成绩有1/300的乐观估计，但保守起见，我将其假设在万分之一，这样符合条件还有40万，接下来就是最后且最恐怖的一项（FL），文明持续时间占行星演化周期的比例，高度发达的文明能存在多久?高级文明发展的同时伴随着环境的破坏以及毁灭性力量的掌握，这些我们人类都有深刻体验,这样的文明或者说这样的物种，即使没有遇到灭绝史前生物那样的天灾,都随时有可能瞬间被自己终结，根据地质变化以及化石样本，我们可以大致的了解地球生命在大尺度上的演化历史。但是假如过去有某一种生物出现1万年后，突然顿悟基本科学原理，开始快速发展，又在1000年内自我毁灭，其毁灭方式的特殊性可能让他们并无大量化石留存，这样的历史如果尘封进地质年代，几亿年后是不会留下任何文明痕迹的，因为即使金字塔，万里长城这种坚若磐石的宏伟建筑，百万年之内也会被自然之力彻底抹掉，生物多样性的恢复，十几万年也就能实现，也许地球已经经历过多次智能文明，但都是短暂的昙花一现，我们人类并没有发展多久，还不能将你我算作例外。

文明发展的一个方向是向星际扩张，但这不是唯一的方向，当前虚拟现实的发展以及普通人对虚拟世界的迷恋，已经让网络捆绑住了几乎全人类，低头族的终极发展方向就是放弃有形的自我，将自己的意识与记忆，以数字信号的方式传入一台支持虚拟世界运行的计算机中，从而摆脱文明对物质资源的极度依赖。自我意识就可以随意获得满足，只需要现实世界给这台计算机供电就行，其耗能对于一个星球的能量来讲可以忽略，但这个文明对于现实世界来讲就可以说是消失了，如果一个星球上，达到星际通讯能力文明的存在时间只有平均500年，这里说的星际通讯能力，仅仅指的是文明的存在能为自己恒星系外的文明探测到，如果这个时间窗口只有500年，以刚才得到的比例计算，当前银河系内科技文明的数量只有0.5个，那这基本就是我们了。

但这一切都只是可能性的猜测，误差都是数位上的好几个0，并不能作为精确的参考，只是基于我们一个思考的方式，但是问题还没有结束，如果实际情况是银河现在有很多文明，我们真的能与之交流吗？首先我们想到的可能是星际生命之间巨大的差异，这种差异可能已经不是两种动物之间那样简单的差异，他们还是细胞结构的生物吗？他们有固定的形态和大小吗？他们能进入四维空间吗？这时候关于生命，关于智能形态的想象会一下子变成脱缰的野马，天马星空不可收拾。

但是关于我们对生命的定义，生命至少应该是一个复杂的并与周围环境进行选择性物质交换的个体，至少在一个物种还没有实现技术爆炸时是这样的，我们应该想到虽然宇宙中有很多奇伟瑰怪非常之观，有些环境可能超乎想象，但是构成宇宙的物质，即由质子中子电子组合而成的元素起码在全宇宙中是一样的，相同原子的物理特性并不会有什么不同，我们再来看一下地球生命的物质基础，碳元素，高中化学我们就知道了，由于碳元素最外层四电子的结构，以及所有原子最外层八电子最稳定的事实，使碳原子能形成四个稳定的共价键，这已经是元素形成化学键的数量极限，这个特性使得碳原子形成碳碳长链分子的同时，两边还能最大限度地携带各种功能复杂的官能团，

有苯环酸根或者其他大型碳链，还有类似碳碳双键这种更稳定的结构，这是复杂有机大分子形成的基础，分子的复杂程度也是有机体实现各种复杂功能的保障，当然你会说元素周期表以碳元素同族的硅元素，最外层电子也能形成四个共价键，

但是由于硅原子核外电子层数比碳原子多一层，也就是最外层电子与原子核的距离较远，原子核内质子的最外层电子之间正负电荷引起的电磁力也就较弱，其共价键不如碳稳定，难以形成超长的硅链，在生命的竞争中，或者说大分子形成的竞争当中，当然不如碳基生命竞争力强。

与碳同族的元素碳、硅、锗、锡、铅，从汉字的偏旁部首我们就可以看到，硅以下，随着电子层数的增加，元素已经成为容易失电子的金属元素，所以在确定生命很大可能是碳基生命以后，类似氨基酸，蛋白质，核苷酸等，在自然状态下就能形成的有机物也就顺理成章，虽然在实验室里还很难自发的形成这些有机大分子，但是再小概率的化学反应，在几亿年的时间里几乎都会变成必然。

也许液态水适合的温度范围很小，所以导致液态水在宇宙中不会很常见，但是生命对水的需求可以被其他轻巧的液态物质取代。我们可以看一下土卫二上，

由液态甲烷形成的海洋。毕竟水的重要作用是给各种生命活动的化学反应提供反应场所。氧气也可以被替代，毕竟在古老的地球上，氧气对原始生命来说是毒气，地球历史上第一次物种大灭绝就是氧气大量产生所致，只是基因随机突变加上自然选择的进化原理，让生命越来越适应氧气的环境，氧气参与反应，是超强的夺电子能力，也从死神变成了现在生命活动的关键。

综上所述，基于生命该有的基本特性，星际生命的差异并不如我们想象的那么大，也有可能随着文明的发展，思想和意识可以数字信号存在于计算机当中，或者以光伏信号存在于能量之源恒星里，当然这些yy是当前科学分析无法企及的，我们就不展开讨论了。

外星人可以存在，而且差异不会太大，很大可能是一个碳基的有形个体。只要生命存在，就有可能出现文明，因为有效的生存方式就是群居，并产生集体协作的生存策略。虽然发展出科学可能概率不大，但在恒星基数很大且时间尺度上亿年的条件下，我们认知的概率再小的事件也可以算作必然，

那么他们在哪？怎么发现他们？我们该去发现他们吗？为什么关于他们没有看到任何蛛丝马迹？下回书--《黑暗森林法则》继续分析！


本文选自：今日头条