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发表于 2008-8-19 16:52:23
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我们的太阳仅仅是所谓的银河系4000亿颗恒星中的一颗。而银河系不过是宇宙中数以亿计的星系中的一个。所以宇宙中似乎应该有很多很多的生命存在。我们可不可以做一个初步的估计呢？首先做这种尝试的是天文学家Frank Drake。他提出了一个简单的公式——即现在我们所谓的Drake公式——用以揭示地外智慧存在的可能性。 这个公式很容易理解，别发愁，即使算术不是你的强项。这个公式是：
N=R×f(p)×n(e)×f(l)×f(i)×f(c)×L
“N"代表在我们的银河系中可以沟通的文明的数量。这个数量取决于多个因数。“R"代表银河系中“合适”的恒星形成的速率。“f(p)"是带有行星的恒星所占（前一项）的比例。“n(e)"是有合适的生物圈的行星的总数。所谓“生物圈”是指环绕着行星的保护层，它为生命的形成提供适宜的条件。如果行星离恒星太近就会过热，反之就会过冷。
“f(l)"是生物圈真正适宜生命发展的行星所占总数的比例。“f(i)"是存在智慧生命的行星所占的比例。“f(c)"代表那些已经发展了技术并试图进行通信的文明星球所占的比例。最后一个因子“L"，是一个可以进行沟通的文明存在的时间。让我们简单的看看每一个因子，并赋给它们一些合理的数值。
尽管在银河系刚刚诞生的时候，恒星诞生的速率要远高于现在，但是今天我们仍然能够看到恒星诞生之处。看一看下面这张由哈勃天文望远镜拍摄的位于鹰状星云和猎户星云的“恒星摇篮”。在图片上，巨大的气体云正在收缩成为恒星。20颗/年是对恒星生成速率比较恰当的估计。所以R=20。
图：由哈勃望远镜拍摄的鹰状星云（M16）的照片
很多气体云都在旋转。当它们收缩的时候，气体云就会旋转的越来越快，就像溜冰者收拢她的手臂（使自旋加快），这使气体云变得如同平底碟子一般，在其中心，形成了恒星，外缘，小的漩涡则会形成行星。直到现在，我们还没有发现太阳系之外的行星的直接证据。近几十年以来，很多组科学家都宣布发现了太阳系之外的环绕恒星运转的行星的证据。这是令人兴奋的发现，它提高了其他恒星拥有行星的可能性。让我们做一个保守的估计：一半的气体云会形成行星系统，另一半则形成双星系统，即f(p)=0.5。
因子n(e)有一点棘手。小恒星表面温度低，显红色。行星必须靠近它才能维持生物圈。此外，生物圈将会相当薄，就如同桔子的皮。行星太靠近恒星的后果是：潮汐的作用导致将行星的一面永远朝向恒星。在这样的行星上，背向恒星的阴面大气甚至寒冷到冻结--这将不会产生任何生命。反之，蓝矮星可以造就更宽更厚的生物圈。当然，就我们的太阳系而言，行星之间的距离和行星到恒星的距离可以比拟，这种效应使生物圈变得较宽。大的蓝矮星通常因为燃烧的速度过快而不会长寿。它们是如此短命，以至于在这些恒星演化为毁灭一切的新星或者超新星之前，生命不可能出现。在我们的太阳系中，恒星是一颗中等尺寸的黄矮星，有两个（地球和火星）或者三个（还包括金星）行星可能具有生物圈。对于具有“生命区”或曰生物圈的行星数量的保守估计是：一个。所以n(e)=1。
下一个因子f(l)也是相当微妙的。问题在于，我们只知道为数不多的适合生命发展的行星作为例证。按照上面的原则，金星、地球和火星都可能同时在相同的条件下产生生命。我们知道地球产生了生命，同时也有诱人的证据显示，数亿年前火星上也可能存在着原始生命。对此因子的保守估计是0.2，或者说每5颗行星中就有1颗存在适合生命进化的环境。
那么，这项行星中又有多少可以进化出智慧生命？这是个难题，但是如果我们坚信自然选择和适者生存的证据，绝大多数科学家都会赞同100%这个答案--即智慧生命是自然进化的产物。当然，我们只有一个证据：地球。所以，f(i)=1。
这些智慧生命又有多少会发展出技术并用于通信？对于地球，人类是可以做到的，但是作为鲸和海豚这种中等智慧生命来说，它们没有发展出技术。那么，我们就把0.5作为初步的猜测吧。即f（c）=0.5。
最后是最难以确定的因子。“L"是一个技术发达、乐于沟通的文明所存在的时间。我们人类进入这一阶段也不过50年的时间。一个高级文明会因为技术而导致自我毁灭吗？或者在这之前他们可以解决这个问题？现在，我们还不能确定L的数值。那么，先让我们把其他数字带入公式，看看得到了什么。
N=R×f(p)×n(e)×f(l)×f(i)×f(c)×L
N=20×0.5×1×0.2×1×0.5×L
计算的结果是：N=L。换句话说，银河系中可能沟通的智慧生命的数量在数值上与此文明存在的时间是相等的！所以最后一个因子在我们的计算中具有极其重要的影响。大多数科学家认为，一个文明如果能够克服最初的技术导致自身毁灭的倾向，则文明可以延续相当长的时间。我们希望科学家说的是正确的。无论如何，至少应该有50（正好是我们人类具有通信能力的时间）个文明存在，并且，如果有一个具有通信能力的文明存在了数百万年，那么银河系中就应该存在数百万个我们正在寻找的文明。
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用概率学的观点衡量，大到我们无法想象的宇宙空间里怎么可能就只有地球上有智能生物？
