不出所料地沒有發現智慧外星人

如果你曾經仰望過黑暗而晴朗的夜空，你可能會感覺到我每次都會做的事情：一種感覺，它正在召喚我們，吸引我們去探索和想知道太空深淵中有什麽。每一個遙遠的、閃爍的光點本身不僅僅是一顆恒星，也是一個機會：對於行星、生物化學和生命來說。如果我們真的允許我們的想象力肆無忌憚，我們甚至可以想象存在比單純的生命更好的東西，例如存在智慧、自我意識和技術先進的文明。

但這帶來了一個人類幾代人一直癡迷的問題：如果生命的成分是共同的，而且我們是自然前進演化的，那麽 其他人在哪裏？ 你們中的許多人一直在寫關於這個問題的變體，包括 Franco Camporeale、Oleg （Alex） Naum 和 Zoe Eppley，他們問了這樣的話：

費米悖論在我最近的閱讀中出現過幾次......以下事情與地球以外生命的可能性有關嗎？

這是一個引人入勝的推測話題，但對於闡述科學來說，這是一個更好的話題。讓我們深入了解一下我們對那裏的一切的了解。

如果我們想了解宇宙是如何創造智慧生命的，我們必須考慮兩件事。首先，我們必須考慮為了實作我們自己的存在而需要采取的步驟。然後，我們需要思考智慧生命在與我們自己的不同環境中可能出現的方式，並確保在可能的情況下，我們以盡可能定量準確的方式進行。我們還必須確保我們不會做出毫無根據的假設，或者陷入許多邏輯謬誤中的任何一個，例如將「缺乏證據」與「缺席的證據」混為一談，或者 事後謬 誤（這是後來出現的，因此是由）謬誤引起的。

學習如何 不 估計那裏的東西也很重要。在考慮這個問題時，人們——即使是最傑出的科學家——也會犯兩個非常常見的錯誤。一是他們做出的點估計類似於「我們可能不知道這個參數，所以這是我們估計的」，這相對沒有意義。如果您要進行這樣的估計，則只有在包含不確定性範圍、一組誤差線或其他一些可能性預測變量時才有意義。說你估計某件事的機率為 100 分之一，不確定性為 10%，不確定性為 1,000%，或者雙尾不確定性，它可能高達 1/10，但根本沒有下限，這兩者之間存在巨大差異。

但是，在試圖回答費米悖論時，人們犯的另一個錯誤可能是最常見的：利用 德雷克方程式 。德雷克方程式產生了許多有趣的教訓，當它首次被提出時，從科學的角度來看，這是一項不朽的成就。它第一次將一個看似不可知的問題分解為一系列較小的問題，我們可以設想一次解決一個。

例如，我們可以測量或估計以下內容：

當你把所有這些東西相乘時，你最終會估計出我們今天可能探測到的活躍文明的數量。

但馬上，我們遇到了幾個主要問題。首先，我們已經測量了銀河系中恒星形成的速度，我們實際上對此非常了解。不幸的是，如果你把恒星形成的速度乘以熱大霹靂以來的宇宙年齡，你最終會得到幾乎沒有恒星;你可以計算出，在我們的宇宙歷史中，銀河系總共應該形成大約100億顆恒星。

我知道100億可能聽起來是一個很大的數位，但與我們銀河系中恒星數量的實際估計相比——更像是4000億——它只有2-3%。

幸運的是，很容易理解為什麽這種計算我們形成了多少顆恒星的方法，你可以想象它會給你銀河系中恒星的總數，卻是完全錯誤的。表面原因相當明顯：恒星形成速率在我們的宇宙歷史中不是恒定的。事實上，我們已經了解到，宇宙誕生時沒有恒星，恒星在最初的~2億年左右開始形成。我們已經了解到，恒星的形成在宇宙歷史的前~30億年中有所增加，達到了頂峰，此後一直在下降。在局部，當我們吸收較小的衛星星系時，我們可能已經經歷了恒星形成的爆發，我們甚至可能開始經歷另一次爆發，因為麥哲倫星雲和仙女座對我們銀河系內的瓦斯、塵埃和其他中性物質施加重力影響。

但這只是德雷克方程式今天有問題的表面原因。更深層次的原因是，德雷克方程式在提出時，對宇宙做出了一個我們現在知道是不真實的假設：它假設宇宙在時間上是永恒的和靜止的。正如我們在法蘭克·德雷克（Frank Drake）首次提出他的方程式式幾年後所了解到的那樣，宇宙不是以穩定狀態存在的，它的時間是不變的，而是從一個熱的、致密的、充滿活力的、快速膨脹的狀態演變而來的：一個熱的大霹靂，發生在我們宇宙過去的有限時間內。

取而代之的是，一個更有成效的途徑是計算我們現在可以在一定程度上確定地談論的數量，然後以盡可能負責任的方式繼續研究偉大的宇宙未知數。

與大約60年前德雷克方程式首次提出時的情況不同，我們現在對我們的宇宙在銀河系內外和本星系群內外的情況有了很好的了解。我們了解存在的各種恒星族群是什麽，以及需要采取什麽樣的步驟來制造重元素、巖石行星，並允許復雜的化學和重要反應的可能性，例如從無處不在的構建塊和星光 中形成能量儲存分子 。

我們還了解了很多關於存在於恒星周圍的行星的型別和豐度：系外行星。就在30年前，我們才發現除太陽之外的恒星周圍的第一顆行星;到 2021 年底，我們將接近 5,000 顆已確認的系外行星。當然，我們的數據中存在偏差——我們優先檢測最容易探測到的行星——但我們知道如何解釋這些偏差。

我們不需要推測有多少恒星形成，有多少行星，每個系統有多少行星具有生命潛力等，我們實際上可以利用一些優秀的數據。在我們現代的銀河系中，我們已經知道：

在這方面，實際上很容易得出一個可靠的估計，即我們銀河系中有多少潛在的宜居行星。

事實上，我們可以透過多種方式進行計算，只是為了展示我們知識的力量。在銀河系中大約4000億顆恒星中：

據我們所知，每個恒星系統大約有5到10顆行星，大約有~1到2顆行星位於我們（可疑地）稱之為每顆恒星周圍的 宜居帶 。在類太陽恒星周圍的行星中，我們認為~20%的行星在大小上與地球相似;比這更大的百分比是更常見的紅矮星周圍的地球。

如果我們保守地假設紅矮星系統根本不 適合居住， 但類太陽系統是，那麽我們所要做的就是將以下數位相乘：

然後，我們得出銀河系中可能有人居住的行星數量的估計：21,600,000,000。

使用這麽多重要數位是沒有意義的——200億就足夠了——但我們也必須記住，所有這些數位都有不確定性。可能只有2000億顆恒星;我們估計的一半。一些恒星的金屬含量可能太低——天文學家稱之為宇宙中的重元素——對於行星來說，無法支持生命，但比例很小;肯定小於 10%。有些恒星可能沒有行星，但百分比很小;肯定小於 20%。宜居帶可能比我們想象的更大或更窄;在我們的估計中再增加 ~33% 的不確定性。

而且我們還沒有很好地對系外行星族群的品質/半徑部份的低端進行采樣;我們估計20%的地球大小可能會上升或下降，因此對這個數位進行25%的不確定性是合理的。總而言之，銀河系中可能只有50億顆潛在的宜居行星，也可能多達500億顆。如果紅矮星系統也具有潛在的宜居性，那麽這個數位可能會增加十倍。與此同時，我們過去擔心的許多事情可能並不特別重要，例如：

但除此之外，我們仍然有一些重大的、重大的未知數，我們對宇宙的無知程度確實令人震驚。我們知道，生命所需的成分無處不在：在小行星中，在銀河系中心的瓦斯中，在新形成的大品質恒星周圍的流出物中，甚至在我們太陽系中其他行星和衛星的大氣層和表面。

但是，即使有了所有的原材料，在潛在有人居住的行星中，生命實際上從非生命中產生的比例是多少？在卡爾·薩根（Carl Sagan）最初的【宇宙】（Cosmos）系列中，他給出了一個0.1-10%的數位，並斷言這是一個保守的數位。

但事實並非如此。生活可能很艱難。僅僅因為它出現在地球歷史的早期，並不意味著很大一部份行星實際上有（或曾經有過）生命。它可能接近100%，或10%，或1%，或0.01%，或者生命從非生命中產生的百萬分之一的機率。如果我們把時間倒回去，重新開始地球，生命在這裏出現和繁榮的可能性有多大？我們的無知令人震驚。

同樣，一旦生命出現，它多久會消失一次，而不是多久會持續數十億年？它多久保持一次相對簡單的狀態，無法發展復雜性、分化、多細胞性或有性（減數分裂）繁殖？即使在數十億年之後，在寒武紀大爆發開始時，它實際上開始看起來像地球上的生命嗎？

同樣，我們完全不知道這是如何工作的。如果你估計它發生在 10% 的時間內，這是合理的。但 90% 的時間也是如此。0.001% 的時間也是如此。如果沒有觀察或實驗證據為我們指明正確的方向，如果我們做出強有力的斷言，我們只是在自欺欺人。

此外，我們知道，在地球上的生命變得復雜、分化、多細胞和有性繁殖之後，仍然需要超過5億年的時間才能出現一個技術先進的物種，而這可能只是隨機機會的結果。 這種情況 多久發生一次？用百分比表示這種機率是否有意義，或者這是一個罕見的事件，就像連續五次贏得強力球彩票一樣？此外，這種技術先進的生活能持續多久？它是否曾經成為一個多行星甚至星際文明，或者從「技術先進」到「滅絕」的進展是相對快速的？

在這一點上，我們的不確定性是如此之大，以至於人類不僅可能是銀河系中唯一的智慧生命，而且在整個可觀測的宇宙中，可能包含超過一萬億（1,000,000,000,000）倍的恒星，這是非常合理的。

我們可以自信地說，也許有200億顆地球大小的行星，由與我們自己的世界相似的元素組成，與它們的母星保持適當的距離，它們的表面有液態水，假設也有類似地球的大氣層。但是在這些世界中，有多少是有生命的呢？它可能是他們中的大多數，他們中的許多人，或者只是一小部份。在那些有生命的人中，有多少人發展出復雜、差異化、智慧和技術先進的生命？

在我們開始詢問關於長壽、殖民化或基於機器的生命的問題之前，我們應該承認——以不可忽視的機率——費米悖論最明顯的解決方案：我們之所以沒有與智慧的、技術先進的、太空航行的外星文明進行第一次接觸，是因為沒有。在整個銀河系中，甚至在整個宇宙中，我們可能真的是孤獨的。

如果沒有相反的證據，我們完全有理由繼續尋找和尋找，但除了我們自己的偏好之外，仍然沒有理由相信其他生物，類似於人類，存在在那裏。雖然從理論上解釋為什麽聰明的外星人可能仍然對我們隱藏起來，可能非常有趣，但最簡單的可能性——他們只是不在那裏——應該是預設的假設，除非另有證明。