宇宙茫茫，人類是不是孤獨的，這是每一個人都想知道的問題。為了尋找外星人，科學家們想盡了一切辦法，比如我們前幾期剛提過的突破聆聽計劃、我國的FAST天眼，都是希望能夠找到外星人的蛛絲馬跡，讓人類不再孤獨。
除了這些方法之外，美國天文學家法蘭克·德雷克在1961年提出了著名的德雷克方程，藉此計算外星人存在的概率。你可能會納悶：怎麼，現在找外星人都不需要用望遠鏡找，直接拿數學公式計算就行了？別急，咱們慢慢介紹。
什麼是德雷克方程
德雷克方程，又叫德雷克公式，也叫薩根公式、綠岸公式。除了德雷克本人以外，已故著名天文學家卡爾·薩根也參與了相關的研究。
德雷克方程的表達式，是N=R*×Fp×Ne×Fe×Fi×Fc×FL
這個方程乍看起來很複雜，其實我們簡單解釋一下，就比較容易理解了：
N：就是我們要計算的數據，即銀河系內我們可能搜索到的系外生命數量。
R*：銀河系形成新恆星的平均速率
Fp：擁有行星的恆星佔恆星總數的比例
Ne：行星的環境適合生命出現的可能性
Fe：宜居行星上出現生命的概率
Fi：外星生物演化出智慧生命的幾率
Fc：智慧生命掌握向外太空發射信號的可能性
L：智慧生命能夠持續向外太空發射信號的時長
從德雷克公式中我們可以看出來，這個公式大致上是統計了所有可能影響我們發現系外生命的因素，然後綜合計算了我們發現系外生命的概率。而這種系外生命，至少是和我們差不多或者更先進的文明，才有可能發射出信號讓我們接收。
德雷克方程的尷尬
看起來我們只要掌握了這些變量，那就可以計算出來我們找到系外生命的概率了。可是，最尷尬的問題，恰恰在於我們對這些變量沒有什麼把握。
以銀河系的恆星平均增速為例，我們很難能夠統計出準確的數字。儘管目前的觀測可以給我們一個大致可靠的範圍，但是鑑於我們對於銀河系的範圍、恆星數量等因素還不完全瞭解，因此這個數據是很難判斷是否準確的。
至於後面那些項，就更不用說了：誰能知道宜居星球有多大概率孕育生命呢？系外生命能演化出人類這樣的智力又有多少可能性，誰又說得準呢？
德雷克方程的意義
那麼，德雷克方程到底有什麼意義呢？難道我們費這麼大勁，就只為了搞出這麼個“花瓶”？
當然不是。
實際上，德雷克方程更大意義上是幫助人們確定尋找系外生命時需要考慮哪些要素，給人類以指導意義。它所給出的，更多的是預言，而不是結果。
舉一個例子：你可能還記得，我們開篇的時候提到過，德雷克方程提出的時間是1961年。可是，你要知道，人類第一次發現系外行星，是在34年後的1995年！
德雷克方程的表達式不是神聖的，因為就像我們說的，其意義並不在表達式本身。實際上，這個表達式也並非最初的表達式。德雷克在提出這個方程的時候，並沒有R*和L這兩項，它們分別是通過取代Ng和FL兩項才出現在這個方程裡的。其中Ng代表的是銀河系內恆星的數量，FL是智慧生物持續時間佔行星生命週期的比例。顯然，由於恆星有的新有的老，孕育生命的概率不同，所以單純地利用恆星數量來計算可能孕育的生命數量是不準確的，所以才用R*來表示，L取代FL也是同樣的道理。
這也不是終點，還有很多人在不斷修正德雷克方程。如果你仔細看最上面的圖，會發現圖的下方還有一個公式：A=Nast×Fbt，其中Nast表示的是宇宙中的宜居行星數量，Fbst表示的是行星孕育出發展科技的物種的概率。
計算結果
話說得再漂亮，也不足以滿足大家的好奇心。既然你想知道，咱們就憑著現有的數據，硬生生計算一下吧。
華盛頓大學的伍德拉夫·沙利文和羅徹斯特大學的亞當·弗蘭克曾撰文表示：我們可以走“悲觀路線”來推測系外生命存在的可能。換句話說，我們把所有的因素都取最低的概率值進行計算，如果宇宙中系外行星的數量和這個概率的乘積大於1，那麼就可以認為一定有系外生命存在。
因此，上面我們最後提到的修正表達式就起作用了：Nast正是宇宙中宜居行星的數量，Fbst就是宜居行星孕育出有科學技術的智慧生物的可能性。二者的乘積為A，如果A＞1，那麼，我們就可以樂觀地認為：我們在宇宙中並不孤獨。
- Nast的計算
我們按照宇宙中有2000億個星系、每個星系有2000億顆恆星來算，那麼宇宙中一共有400萬億億顆恆星。有統計數據表明，銀河系內平均每顆恆星有1.6顆行星，那麼宇宙中一共有640萬億億顆行星。
接下來，我們取2018年3月為止的數據。當時人類確認的系外行星為3708顆，其中53顆比較可能是宜居行星，13顆行星的情況更樂觀一些。既然走悲觀路線，那就取後者。計算一下，宇宙中的宜居行星數量大約為22438億億顆。也就是說，Nast≈2.2438×10^20。
- Fbst的推測
因此，如果想要A＞1，就需要Fbst＞1/（2.2438×10^20）。也就是說，只有宜居星球上出現智慧生命的概率低於2萬億億分之一，才可以推測人類在宇宙中獨一無二的結果。
弗蘭克說：“一萬億分之一確實很小，但對我來說，這意味著系外生命很可能已經發展到我們前面了。你想想，這個一萬億分之一的數量級是最悲觀的推測。對於地球來說，這一萬億分之一的事件已經發生一次了，那麼放眼全宇宙，這種事恐怕已經發生10億次了！”
這還只是悲觀主義的計算方法，如果用樂觀的方法來計算，結果就不一樣了。
由於人類技術有限，發現的系外行星中氣體巨星的比例會比宇宙中實際比例要高。因此，岩石星球是否會比剛才我們給出的數據要高呢？另外，對於紅矮星這些小型恆星來說，孕育生命的概率要比紅巨星高得多。弗蘭克和沙利文就表示：如果單純看紅矮星，可能Nast 的取值能達到600億分之一。那麼，系外智慧生命存在的概率將大大增加。
另外，很多人也意識到：宇宙生命未必都像我們一樣是碳基生命，還可能是氨基生命、硅基生命……不同的生命對於環境的要求不同，比如氨基生命，可能更適應超低溫度的環境，所必需的大氣環境也不一樣。雖然我們目前不知道這樣的生命是否可以真的存在，不過這也增加了系外生命的可能。
宇宙考古學
沙利文表示：“與其追問現在宇宙中是否還有其他智慧生命，我們應該問：‘宇宙中出現過多少智慧生命？’”
他還說：“宇宙已有超過130億年的歷史了，這意味著即使我們自己的銀河系中有上千種文明，只要它們存在的時間與我們存在的時間差不多（大約一萬年），那麼所有這些文明都可能已經滅絕。當某些文明滅絕很久之後，它所在的星球才有可能孕育新的智慧生命。如果我們能找到現在還在的系外文明，那麼平均而言，他們存在的時間很可能比我們長得多。”
他和弗蘭克都認為：弗雷克方程和他們二人的修正版，對於人類本身也有重要的意義。如果外星生命真的都是發展之後滅絕了，那麼每一顆星球上一定有文明發展的瓶頸期。那麼，這個瓶頸期在哪呢？會是像我們這樣經過一萬年的發展，遭遇環境破壞、氣候惡化的嗎？如果真的有這樣的瓶頸期，我們應該如果度過這道難關呢？
他們相信，一定有些文明至少可以度過我們目前面臨的困境的。對於我們來說，要麼找到學習他們的方法（目前看不太可能）、要麼引以為戒，未雨綢繆，防止瓶頸期真正到來，給我們帶來傷害。人類的科技發展，必須著眼於未來。如果目光過於短淺，只能看到現在，那麼我們很可能就會像其他那些可能存在的外星文明一樣，消失在茫茫宇宙了。
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