人類在宇宙中是獨一無二孤獨寂寞的？

【博科園-科學科普】在整個宇宙的歷史上，可能永遠不會有另一個聰明的、技術先進的外星物種。之前科學家亞當·弗蘭克(Adam Frank)強調說：是的，有外星人，得出的結論是鑒於我們所知道的所有可能存在的適宜人類居住的星球，必須從我們的天體物理學發現中出來，而智慧生命肯定已經出現了。

在雙子座7號任務中由Frank Borman和James a . Lovell拍攝的照片，月亮和雲層在太平洋上空。圖片：NASA

然而他無法解釋的是不確定性的大小，即自然發生、進化、長期居住性以及其他因素導致的結果。儘管智能技術先進的生命形式存在數量是以天文數字，但巨大的不確定性使人類成為宇宙中唯一已知的宇宙外星生物，這是非常現實的可能性。

史上最長的一次太空行走是由NASA宇航員布魯斯·麥克坎德斯在sts - 41 - b上完成的。圖片：NASA

早在1961年科學家弗蘭克·德雷克(Frank Drake)提出了第一個方程式，來預測當今宇宙中有多少太空文明。他依賴於一系列未知的數量，他可以估算最終到達現在，在我們的銀河系和我們可觀測到的宇宙中，有多少技術先進的外來物種。隨著過去55年的發展，我們曾經只能通過猜測來估計這些數量，現在已經可以達到令人難以置信的精確度了。

哈勃極端深場(XDF)顯示，比之前的超深磁場多出大約50%的星系。圖片： NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team.

首先我們對宇宙的大小和尺度的了解急劇增加。我們現在知道基於空間和地面觀測站的觀測，覆蓋了全譜電磁波長，宇宙有多大，有多少星系在其中。我們有一個更好的了解恆星的形成和恆星是如何工作的，所以當我們注意到浩瀚的太空我們可以計算在宇宙中有多少星星，現在和整個宇宙大爆炸以來的歷史。這個數字是巨大的，接近10 ^ 24——它代表了宇宙有機會在過去的138億年裡像我們（地球）這樣的生活。

從美國國家航空航天局找到的行星探測太空望遠鏡開普勒(Kepler)的例子。圖片：NASA Ames/ W Stenzel

我們曾經想知道這些恆星中有多少顆行星圍繞著它們，有多少行星是岩石的，能夠擁有像我們（地球）一樣的大氣層，以及它們中有多少是離恆星的正確距離，在它們的表面有液態水。對於數代人來說這是我們唯一想知道的事情。但多虧了系外行星研究的巨大進步，最引人注目的是NASA的開普勒宇宙飛船的出現讓我們了解了很多東西，包括：

1、在80 - 100%的恆星之間有行星或行星系統圍繞它們運行

2、在這些系統中大約有20 - 25%的行星處於其恆星的「宜居帶」或者是液態水在其表面形成的合適位置

3、大約10 - 20%的行星是地球大小和質量

所以所有的加起來可能有超過10 ^ 22類地行星在宇宙中有了適合的生存條件。

在氣體周圍的糖分子包圍著一個年輕的，類似太陽的恆星。圖片：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Calçada (ESO) & NASA/JPL-Caltech/WISE Team.

情況甚至比這還要好，因為除了最早的幾代星星，幾乎所有的星星都富含生命所需的重元素和成分。當我們看星際介質,在分子氣體雲,在遙遠的星系的中心在流出大質量恆星，甚至在我們自己的星系中發現元素周期表上的元素——碳、氮、氧、硅、硫、磷、銅、鐵和更多——所以我們知道它的生命所必需的。當我們在我們自己的太陽系裡觀察流星和小行星時，我們不僅發現了這些元素，而且我們發現它們被配置成有機分子，比如糖、碳環甚至氨基酸。換句話說不僅有可能超過10 ^ 22類地行星在宇宙中，有超過10 ^ 22可能與合適的原材料類地行星的生活！

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

但這就是我們的樂觀主義，如果我們在科學上誠實和謹慎。因為有三個大的步驟，為了得到一個類似人類的文明，這需要發生：

1、與有機過程相關的原始成分實際上變成了我們所認識的「生命」，這一過程需要發生

2、為了進化出多細胞、複雜、分化和我們所謂的「智力」，生命必須在地球上生存和繁衍數十億年

3、最後智能生命必須成為一個技術文明，要麼獲得宣布它存在於宇宙中的能力，要麼超越它的家去探索宇宙或者到達可以傾聽宇宙其他形式智慧的階段。或者更樂觀地說這三個都是。

當卡爾·薩根在1980年最初提出宇宙時，他聲稱給予這三個步驟中的每一個都有10%的成功幾率是合理的。如果這是正確的那麼就會有超過1000萬個智慧的外星文明存在於銀河系中！

大麥哲倫星雲的一個恆星託兒所，銀河系的一個衛星星系。圖片： NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-

現在亞當·弗蘭克認為這是不切實際的，給這三個步驟結合的概率小於10 ^ -22年，因此結論一定是外星人在宇宙中其他地方。但這本身就是一個荒謬的主張，基於任何證據非生物發生可能是常見的，它可能在地球上或火星、土衛六、歐羅巴、金星、土衛二、甚至在我們自己的太陽系中多次發生。或者這可能是一個罕見的過程，即使我們創造了100個克隆的年輕地球或者1000個——但我們的世界（地球）可能是唯一一個發生的。

ALH84001隕石的結構，它有火星的起源。一些人認為此處所示的結構可能是古代火星人的生命。圖片：NASA, 1996

即使生命真的發生了，你還需要在數十億年的時間裡生存和繁榮嗎？像金星這樣的災難性氣候變暖會成為常態嗎？或像火星上的災難性的冰凍場景？或生命會像20億年前幾乎在地球上一樣，在大多數時間裡，讓自己中毒而不存在嗎？即使有生命存在數十億年，多久會得到像寒武紀大爆炸那樣的東西？在那裡巨大的、多細胞的、宏觀的植物、動物和真菌主宰著一個星球？這可能是比較常見的，可能是10%的嘗試，也可能是罕見的1 - 100萬甚至1 - 10億更接近現實的幾率。

在聖地亞哥動物園裡Bonobo「釣」白蟻。圖片：Wikimedia Commons user Mike R, under a c.c.-by-s.a. 3.0 license

即使你到了那裡，使用工具、技術發展、火箭發射的物種就像人類一樣，有多罕見呢？複雜的爬行動物、鳥類和哺乳動物可以被許多標準認為是聰明的，它們已經存在了幾十年到幾億年，但是現代人類在不到100萬年前就出現了，我們只在上個世紀或兩個世紀才成為我們所認為的「技術先進」。如果你通過前一步，你有10%的機會，你會得到一個太空文明嗎？或者更像千萬分之一，百萬分之一，萬億分之一，甚至更糟？

Alan Chinchar 1991年在軌道上的太空空間站自由表演。圖片：NASA

問題的真相是不知道宇宙給了大量智慧生命的10 ^ 22的機會。我們知道從生命的機遇到太空飛行，技術先進的文明，只有很小的可能性。我們所不知道的是機會是10 ^ 3，10 ^ -20，10 ^ -50或任何中間指……像人類這樣的生命至少出現過一次，所以概率必須是非零的，但除此之外呢？需要數據和證據，沒有任何的推測或聲明可以代替這些信息，所以我們得知道。

作者：Ethan Siegel（天體物理學家）

來自：Forbes

編譯：卿君側

審校：博科園

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