不出所料地没有发现智能外星人

如果你曾经仰望过黑暗而晴朗的夜空，你可能会感觉到我每次都会做的事情：一种感觉，它正在召唤我们，吸引我们去探索和想知道太空深渊中有什么。每一个遥远的、闪烁的光点本身不仅仅是一颗恒星，也是一个机会：对于行星、生物化学和生命来说。如果我们真的允许我们的想象力肆无忌惮，我们甚至可以想象存在比单纯的生命更好的东西，例如存在智能、自我意识和技术先进的文明。

但这带来了一个人类几代人一直痴迷的问题：如果生命的成分是共同的，而且我们是自然进化的，那么 其他人在哪里？ 你们中的许多人一直在写关于这个问题的变体，包括 Franco Camporeale、Oleg （Alex） Naum 和 Zoe Eppley，他们问了这样的话：

费米悖论在我最近的阅读中出现过几次......以下事情与地球以外生命的可能性有关吗？

这是一个引人入胜的推测话题，但对于阐述科学来说，这是一个更好的话题。让我们深入了解一下我们对那里的一切的了解。

如果我们想了解宇宙是如何创造智慧生命的，我们必须考虑两件事。首先，我们必须考虑为了实现我们自己的存在而需要采取的步骤。然后，我们需要思考智能生命在与我们自己的不同环境中可能出现的方式，并确保在可能的情况下，我们以尽可能定量准确的方式进行。我们还必须确保我们不会做出毫无根据的假设，或者陷入许多逻辑谬误中的任何一个，例如将「缺乏证据」与「缺席的证据」混为一谈，或者 事后谬 误（这是后来出现的，因此是由）谬误引起的。

学习如何 不 估计那里的东西也很重要。在考虑这个问题时，人们——即使是最杰出的科学家——也会犯两个非常常见的错误。一是他们做出的点估计类似于「我们可能不知道这个参数，所以这是我们估计的」，这相对没有意义。如果您要进行这样的估计，则只有在包含不确定性范围、一组误差线或其他一些可能性预测变量时才有意义。说你估计某件事的几率为 100 分之一，不确定性为 10%，不确定性为 1,000%，或者双尾不确定性，它可能高达 1/10，但根本没有下限，这两者之间存在巨大差异。

但是，在试图回答费米悖论时，人们犯的另一个错误可能是最常见的：利用 德雷克方程 。德雷克方程产生了许多有趣的教训，当它首次被提出时，从科学的角度来看，这是一项不朽的成就。它第一次将一个看似不可知的问题分解为一系列较小的问题，我们可以设想一次解决一个。

例如，我们可以测量或估计以下内容：

当你把所有这些东西相乘时，你最终会估计出我们今天可能探测到的活跃文明的数量。

但马上，我们遇到了几个主要问题。首先，我们已经测量了银河系中恒星形成的速度，我们实际上对此非常了解。不幸的是，如果你把恒星形成的速度乘以热大爆炸以来的宇宙年龄，你最终会得到几乎没有恒星;你可以计算出，在我们的宇宙历史中，银河系总共应该形成大约100亿颗恒星。

我知道100亿可能听起来是一个很大的数字，但与我们银河系中恒星数量的实际估计相比——更像是4000亿——它只有2-3%。

幸运的是，很容易理解为什么这种计算我们形成了多少颗恒星的方法，你可以想象它会给你银河系中恒星的总数，却是完全错误的。表面原因相当明显：恒星形成速率在我们的宇宙历史中不是恒定的。事实上，我们已经了解到，宇宙诞生时没有恒星，恒星在最初的~2亿年左右开始形成。我们已经了解到，恒星的形成在宇宙历史的前~30亿年中有所增加，达到了顶峰，此后一直在下降。在局部，当我们吸收较小的卫星星系时，我们可能已经经历了恒星形成的爆发，我们甚至可能开始经历另一次爆发，因为麦哲伦星云和仙女座对我们银河系内的气体、尘埃和其他中性物质施加引力影响。

但这只是德雷克方程今天有问题的表面原因。更深层次的原因是，德雷克方程在提出时，对宇宙做出了一个我们现在知道是不真实的假设：它假设宇宙在时间上是永恒的和静止的。正如我们在弗兰克·德雷克（Frank Drake）首次提出他的方程式几年后所了解到的那样，宇宙不是以稳定状态存在的，它的时间是不变的，而是从一个热的、致密的、充满活力的、快速膨胀的状态演变而来的：一个热的大爆炸，发生在我们宇宙过去的有限时间内。

取而代之的是，一个更有成效的途径是计算我们现在可以在一定程度上确定地谈论的数量，然后以尽可能负责任的方式继续研究伟大的宇宙未知数。

与大约60年前德雷克方程首次提出时的情况不同，我们现在对我们的宇宙在银河系内外和本星系群内外的情况有了很好的了解。我们了解存在的各种恒星种群是什么，以及需要采取什么样的步骤来制造重元素、岩石行星，并允许复杂的化学和重要反应的可能性，例如从无处不在的构建块和星光 中形成能量储存分子 。

我们还了解了很多关于存在于恒星周围的行星的类型和丰度：系外行星。就在30年前，我们才发现除太阳之外的恒星周围的第一颗行星;到 2021 年底，我们将接近 5,000 颗已确认的系外行星。当然，我们的数据中存在偏差——我们优先检测最容易探测到的行星——但我们知道如何解释这些偏差。

我们不需要推测有多少恒星形成，有多少行星，每个系统有多少行星具有生命潜力等，我们实际上可以利用一些优秀的数据。在我们现代的银河系中，我们已经知道：

在这方面，实际上很容易得出一个可靠的估计，即我们银河系中有多少潜在的宜居行星。

事实上，我们可以通过多种方式进行计算，只是为了展示我们知识的力量。在银河系中大约4000亿颗恒星中：

据我们所知，每个恒星系统大约有5到10颗行星，大约有~1到2颗行星位于我们（可疑地）称之为每颗恒星周围的 宜居带 。在类太阳恒星周围的行星中，我们认为~20%的行星在大小上与地球相似;比这更大的百分比是更常见的红矮星周围的地球。

如果我们保守地假设红矮星系统根本不 适合居住， 但类太阳系统是，那么我们所要做的就是将以下数字相乘：

然后，我们得出银河系中可能有人居住的行星数量的估计：21,600,000,000。

使用这么多重要数字是没有意义的——200亿就足够了——但我们也必须记住，所有这些数字都有不确定性。可能只有2000亿颗恒星;我们估计的一半。一些恒星的金属含量可能太低——天文学家称之为宇宙中的重元素——对于行星来说，无法支持生命，但比例很小;肯定小于 10%。有些恒星可能没有行星，但百分比很小;肯定小于 20%。宜居带可能比我们想象的更大或更窄;在我们的估计中再增加 ~33% 的不确定性。

而且我们还没有很好地对系外行星种群的质量/半径部分的低端进行采样;我们估计20%的地球大小可能会上升或下降，因此对这个数字进行25%的不确定性是合理的。总而言之，银河系中可能只有50亿颗潜在的宜居行星，也可能多达500亿颗。如果红矮星系统也具有潜在的宜居性，那么这个数字可能会增加十倍。与此同时，我们过去担心的许多事情可能并不特别重要，例如：

但除此之外，我们仍然有一些重大的、重大的未知数，我们对宇宙的无知程度确实令人震惊。我们知道，生命所需的成分无处不在：在小行星中，在银河系中心的气体中，在新形成的大质量恒星周围的流出物中，甚至在我们太阳系中其他行星和卫星的大气层和表面。

但是，即使有了所有的原材料，在潜在有人居住的行星中，生命实际上从非生命中产生的比例是多少？在卡尔·萨根（Carl Sagan）最初的【宇宙】（Cosmos）系列中，他给出了一个0.1-10%的数字，并断言这是一个保守的数字。

但事实并非如此。生活可能很艰难。仅仅因为它出现在地球历史的早期，并不意味着很大一部分行星实际上有（或曾经有过）生命。它可能接近100%，或10%，或1%，或0.01%，或者生命从非生命中产生的百万分之一的几率。如果我们把时间倒回去，重新开始地球，生命在这里出现和繁荣的可能性有多大？我们的无知令人震惊。

同样，一旦生命出现，它多久会消失一次，而不是多久会持续数十亿年？它多久保持一次相对简单的状态，无法发展复杂性、分化、多细胞性或有性（减数分裂）繁殖？即使在数十亿年之后，在寒武纪大爆发开始时，它实际上开始看起来像地球上的生命吗？

同样，我们完全不知道这是如何工作的。如果你估计它发生在 10% 的时间内，这是合理的。但 90% 的时间也是如此。0.001% 的时间也是如此。如果没有观察或实验证据为我们指明正确的方向，如果我们做出强有力的断言，我们只是在自欺欺人。

此外，我们知道，在地球上的生命变得复杂、分化、多细胞和有性繁殖之后，仍然需要超过5亿年的时间才能出现一个技术先进的物种，而这可能只是随机机会的结果。 这种情况 多久发生一次？用百分比表示这种概率是否有意义，或者这是一个罕见的事件，就像连续五次赢得强力球彩票一样？此外，这种技术先进的生活能持续多久？它是否曾经成为一个多行星甚至星际文明，或者从「技术先进」到「灭绝」的进展是相对快速的？

在这一点上，我们的不确定性是如此之大，以至于人类不仅可能是银河系中唯一的智慧生命，而且在整个可观测的宇宙中，可能包含超过一万亿（1,000,000,000,000）倍的恒星，这是非常合理的。

我们可以自信地说，也许有200亿颗地球大小的行星，由与我们自己的世界相似的元素组成，与它们的母星保持适当的距离，它们的表面有液态水，假设也有类似地球的大气层。但是在这些世界中，有多少是有生命的呢？它可能是他们中的大多数，他们中的许多人，或者只是一小部分。在那些有生命的人中，有多少人发展出复杂、差异化、智能和技术先进的生命？

在我们开始询问关于长寿、殖民化或基于机器的生命的问题之前，我们应该承认——以不可忽视的概率——费米悖论最明显的解决方案：我们之所以没有与智能的、技术先进的、太空航行的外星文明进行第一次接触，是因为没有。在整个银河系中，甚至在整个宇宙中，我们可能真的是孤独的。

如果没有相反的证据，我们完全有理由继续寻找和寻找，但除了我们自己的偏好之外，仍然没有理由相信其他生物，类似于人类，存在在那里。虽然从理论上解释为什么聪明的外星人可能仍然对我们隐藏起来，可能非常有趣，但最简单的可能性——他们只是不在那里——应该是默认的假设，除非另有证明。