一个猎星人探索宇宙文明的公式

为什么外星人猎人花了60年的时间寻找德雷克方程的新解决方案

今年91岁的美国天文学家弗兰克·德雷克他在60年前写的一个公式继续影响着人类对外星文明的探索。这个公式现在被称为德雷克方程，它为科学家寻找地球以外的智能生命提供了一个框架。通过考虑一系列变量，该方程允许科学家估计可能分散在银河系的可探测外星文明的数量。

自那以后，这个公式就成为科学上最容易辨认的公式之一。它常常出现在纹身上，它写在卡车的侧面，也出现在漫画中，它的逻辑常被借用和模仿。

今天，许多科学家仍在这个方程的指导下工作，而关于太阳系内外其他行星的最新发现正帮助研究人员填补这些变量。

外星人的梦想

20世纪30年代，德雷克在芝加哥长大，他第一次开始思考人类在宇宙中是否孤独。有一天，他父亲提到“外面还有其他世界”。他父亲谈到太阳系的其他行星——那时，它们是人类唯一知道的行星——但8岁的德雷克并不知道。对他来说，“其他世界”意味着“像地球一样的其他世界”，这些地方居住着聪明的外来生物，他们可能会向其他星球传播自己的存在。这个想法对德雷克来说很有意义，他开始思考如何探测这样的世界。

作为一个年轻人，德雷克是少数认真寻找地球以外智慧生命的科学家之一。1960年，他第一次有机会在银河系纵横交错的无线电波漩涡中寻找外星信号。他设计了一个实验来探测围绕着附近两颗类日恒星(Tau Ceti和Epsilon Eridani)运行的任何文明的信号。他将这个实验命名为奥兹玛项目，在三个月的时间里，他用绿岸天文台的泰特尔望远镜瞄准了这两颗恒星。当时，人们还不知道这两颗恒星都有行星，但在近半个世纪后，人们发现了围绕这两颗恒星运行的世界。

这两颗恒星很安静，但奥兹玛计划吸引了如此多的关注，以至于1961年，美国国家科学院要求父亲在西弗吉尼亚州的格林班克召开会议，讨论对外星智慧的科学探索，即SETI。他们说，他可以邀请任何他想邀请的人，并按照他的意愿组织会议。

德雷克是第一个使用现代射电望远镜寻找外星生命的人，他需要一种方法来向世界顶尖的科学家描述这项研究，并证明自己的努力是正当的。

现代探索外星智能的开始

德雷克邀请了十几个人来绿岸，包括天文学家卡尔·萨根，他当时刚完成博士课程;曼哈顿计划负责人菲利普·莫里森独立设计了一个寻找外星生命的实验;还有生化学家梅尔文·卡尔文，据传他是当年诺贝尔化学奖的候选人之一。

1961年的秋天，西弗吉尼亚的树叶枯萎凋零，德雷克意识到，他不知道如何组织几天的讨论，讨论一个仍处于科学边缘的话题。几个月来，他一直在思考影响我们探测银河系生命能力的各种因素，从行星围绕的恒星的出生率开始。他认为他的每一个因子都可以提供丰富的讨论话题，所以他把它们都记了下来，并发现自己创造了一个可行的公式，当然，这取决于你输入的数字。

11月1日，当会议开始时，德雷克在天文台休息室的黑板上写下了他的公式，在接下来的两天里，他和同事们讨论了每一个变量——尽管他们在第二天休息了一会儿。

方程

这个等式的本质是，每件事都同样重要。都是一次方，没有指数，没有对数，没什么特别的。

他这样定义这些术语:

代入每一项的值，将它们相乘，你会得到一个数字N:银河系中可探测文明的数量。这个N值是多少，德雷克认为可能在1到10亿之间，也可能在1万左右。

尽管这个方程可以“解”出来，但它并不是为了提供像爱因斯坦的狭义相对论中的E=mc^2或牛顿的第二运动定律F=ma那样的具体值。

这个等式是一个思想实验，一个概率论证，一个思考宇宙生命的框架。德雷克仔细地定义了变量，所以这个公式可以回答关于探测外星文明的无线电信号的具体问题。他还指出，这个等式做了一些关键的假设——即文明停留在原地，而不是跨越银河系。

科学家有过很多改进德雷克方程的尝试，但还没有看到任何论证或论文让它过时。它经受住了时间的考验。任何改善它的尝试都只是验证它的价值。

追逐生命

当德雷克第一次设计出这个公式时，他只知道一个变量的粗略值:恒星诞生的速率，对于类太阳恒星来说，这个速率大约是一年一颗。其他的一切都完全是个谜。

1961年，太阳系外还没有已知的行星，但在20世纪90年代，天文学家终于观测到第一批围绕遥远恒星运行的行星。从那时起，行星猎人已经在银河系中发现了数千颗系外行星，利用过去十年积累的观测数据，美国宇航局的开普勒任务揭示，平均而言，每颗恒星至少拥有一颗行星。

这些外星系可能一点也不像我们自己的星系，有大量的行星依偎在它们的恒星附近，行星围绕恒星的两极而不是赤道运行，或者有大量我们根本看不见的大小的行星运行。

但开普勒望远镜去年还发现，可能适合居住的星球很常见。银河系中可能有多达3亿个类地行星，它们被定义为在类似太阳的恒星周围的适度轨道上运行的岩石行星。如果算上围绕非类日恒星运行的行星，这个数字还会增加;如果“世界”扩大到除了行星之外还包括卫星，这个数字会更大。

现在我们还知道，大约一半围绕类日恒星运行的行星系统至少有一颗宜居行星——这是一个非常保守的估计。

科学家们正在迅速寻找其他的变量。美国宇航局的“毅力”号探测器目前正在寻找火星上可能曾经存在生命的迹象。不久，探测器将向太阳系外的几颗冰冷的卫星发射，那里可以找到我们所知道的生命所必需的所有成分。科学家们正准备透过外星世界的大气层，寻找可能表明外星的存在的分子。

最棘手的变量

德雷克方程的最后一个变量L是最烦人的。L是文明被探测到的平均时间长度——这一定义经常与生存或灭绝相混淆，但这两者之间不一定有联系。

不幸的是，人们把长寿称为技术文明的长寿。事实并非如此。这是发射机制的寿命。

因为L是一个平均值，即使是一个令人难以置信的长寿的外星传播也会极大地改变它的价值——例如，如果一个文明找到了一种方式，将其存在发送到银河系数十亿年，也许除了帮助其他人寻找宇宙伴侣之外没有别的目的。

因为在这个等式里，所有东西的分量都是一样的， L绝对是最不了解的东西。

与其他变量不同，L的值还取决于正在进行搜索的文明的检测能力。人类可以通过研究各种电磁信号来搜索技术特征;如果像我们这样的文明正在观察地球，它会第一次看到军事雷达在20世纪初发出的啁啾声。但一个拥有卓越探测能力的文明可以寻找更精细的线索。

人类目前还没有这种能力，也无法保证我们的物种能够生存足够长的时间来完善寻找外星生命的艺术。但有一天，如果我们坚持下去，我们可能最终会联系上。

生命本身

在加州森林里的那一小块地方周围茂密的、有千年历史的红杉树，一想到有超级智慧的外星人在寻找我们，人类就会兴奋不已。一千多年来，这些树默默地见证了无数生命在它们下面展开，无数生存斗争，无数新的生存策略。对于长寿的文明——星系中的红杉——L的价值，至少在理论上是巨大的。

先进的人类文明也许只是宇宙时代中的一个小片段，但德雷克认为，在我们找到证据证明银河系中有更多的智慧生物之前，这只是一个时间和足够的意愿的问题，无论他们以何种形式存在。

如果有什么区别的话，德雷克方程最持久的遗产不是一个数值解，而是一面镜子:它要求我们从宇宙的角度去思考地球和人类，去思考我们在这片银河海洋中存在的脆弱性。

这是一个非常多功能的等式，它让你探索生活和人性的各个方面，这取决于你想抓住哪个术语。