德雷克公式：外星生命存在的可能性有多大？

德雷克方程是天文学中最著名的试图回答“我们是孤独的吗？”这个问题的尝试之一。它不仅关注任何生命，还关注最高档的生命：拥有与地球以外的生命交流能力的智慧生命。微生物或漂浮的感知云不在此列。我们想要能与我们交谈的外星人。

需要明确的是，这意味着宇宙中可能存在德雷克方程会排除的生命。但就了解我们接收到外星信号的可能性而言，这是一个组织我们问题的绝佳方式。它从对生命必需品的宏观视角开始，然后放大，方程的每个组成部分都会缩小或扩大可能性（并且越来越难以确定）。

从我们的望远镜开始

该方程首先询问星系中恒星形成的平均速率。这听起来与生命关系不大，但这正是德雷克方程的精妙之处。它认识到，要有一个物种，就必须有一个行星，而要有一个行星，就必须有恒星。所以我们将从创造恒星开始。长期以来，这是我们唯一拥有确凿证据的数字。我们可以通过查看年轻恒星与年老恒星的比例来测量许多星系（包括我们的星系或任何其他星系）中的恒星形成速率。

我们还需要了解一个叫做初始质量函数的东西，它解释了从恒星托儿所诞生了多少大、小和介于两者之间的恒星。根据最新的科学，这个数字最终是“一对”，即每年诞生 1.5-3 颗恒星。乍一看这可能听起来不多，但请记住宇宙已经运转了数十亿年。它会很快累积起来。

第二个数字是拥有行星的恒星的比例。这曾是一个长期的谜团。天文学家可以推测，但直到过去几十年，我们才真正有了确凿的证据。得益于开普勒和WASP以及所有其他系外行星调查，我们现在有大量的行星和恒星系统可以进行判断。我们对此的最佳猜测大约是 1：也就是说，星系中每颗恒星大约有一个行星。当然，有些恒星像我们的太阳一样拥有许多行星，而有些则没有，但我们这里说的是平均值。

寻找生命

下一个问题是，一旦一颗恒星拥有行星，有多少颗行星能够支持生命？这就是我们开始遇到障碍的地方。我们只知道一个有生命的行星。我们可以争论火星过去是否可能存在生命。我们可以定义宜居带，在这些区域行星可以在其表面支持液态水，但像欧罗巴那样拥有地下海洋的星球呢？围绕矮星的潮汐锁定的行星呢？这个数字变化很大。我们认为目前在 3 到 5 之间，但根据你对宜居性的定义，这个数字可能会更高或非常低。

然后我们开始真正深入未知领域。能够支持生命的行星中，有多少比例的行星actually发展出了生命？同样，到目前为止我们只知道一个。这个数字非常未知。是 100% 吗？还是说，在我们太阳系中，土卫六、欧罗巴、火星和金星算进来，只有 20%？

在此之上，拥有生命的行星中，有多少比例的行星孕育了智慧生命？可能的幸运之处在于：我们所知的有生命的行星中，有 100% 都拥有智慧生命。另一方面，在地球历史上存在的数百万个物种中，只有一个达到了智慧。所以也许几率并不那么大。也许有很多行星上有长颈鹿，但没有其他人类。

外星人能和我们交流吗？

接下来的部分是德雷克方程与关于宇宙中生命存在的一般思想实验区分开来的原因之一。它询问有多少个智慧文明发展出了能够将自身存在证据广播到太空的技术（无论是故意的还是无意的）。几十年来，我们一直在向外发送无线电波，而且我们的信号越来越强。一个智慧文明保持沉默当然是可能的，但我们感兴趣的是那些我们可以与之交流的文明，这意味着它们必须发出一些信号。

最后一个因素考虑了这些文明的存续时间。一个只存在了十年就因小行星撞击而毁灭，或因核战争而自我毁灭的文明，将比一个广播了数百年、数千年甚至数百万年的文明更难找到。在冷战期间，许多人认为我们的文明——因此可能还有大多数其他文明——可能无法度过核时代。我们发展无线电技术和核武器之间的窗口期相当短。

另一方面，你可以说，一旦生命形式逃离地球并开始殖民其他行星，整个文明就很难被彻底消灭了。一颗小行星或一场瘟疫都做不到。所以也许这些文明很快就变得永恒。

如果你把所有这些数字加起来，你可能会得到保守的估计，总数小于 1；也就是说，我们在宇宙中是孤独的。更乐观的数字可以得出数千万种可能性。德雷克最初的估计，低端为 20，高端为 100,000,000。所以，虽然我们在某些数字上取得了进展，但我们还有很长的路要走。