1950年的一天，諾貝爾獎獲得者，物理學家費米在和別人討論飛碟及外星人的問題時，突然冒出來一句，“他們都在哪?”
也許哪天你的女朋友突然冒出來這樣一句話，你還會覺得她是一個萌萌噠的好奇寶寶，但是從科學權威口中說出來就顯得不一樣了，畢竟人家是專家教授，可是，當這個問題因出自科學家之口而引起關注之後，突然就變成了一個細思極恐的問題，並逐漸總結為著名的費米悖論，今天我們就圍繞這一問題，帶大家科學地尋找一次外星文明，並反向思考一下我們的未來。
作為一個悖論，費米悖論當然有一個完整的思維過程，首先以我們地球生命為例，地球從形成到現在大約經歷了46億年，生命大約出現在35億年前，而有細胞核的真核細胞出現在大約15億年前左右，10億年前出現了多細胞生物，4.6-3.7億年前之間，植物動物相繼登上了陸地，2億年前爬行類動物恐龍大發展，700萬年前猿類出現，約15萬年前智人即現在人的樣貌基本定型，1萬年前農業出現，5000多年前蘇美爾人開始將簡單的文字符號刻在泥板上用於記錄，300年前人類學會大規模使用化石燃料，文明加速發展，50年前人類登上月球，20年前互聯網走向大眾並開始爆炸式發展。
從這一系列地球生命的關鍵時刻可以看出，文明是在加速發展的，尤其是近百年間，沒過幾年，生活就有很大不同，這在過去是不可想象的，而從整個宇宙138億年的發展演化來看，只要有一個文明，哪怕起步只比我們早1億年，1萬年，甚至只是1千年，以文明指數及發展速度預測，這個文明應該早已發展成星際文明，充斥整個銀河系，但是，我們無數次仰望星空，全力探索，建造超大的望遠鏡與信號接收器，聆聽宇宙近一個世紀，仍然沒有發現任何文明的痕跡，一絲通訊，一個響聲都沒有。這一思維實驗與當前觀測事實完全相悖，這是為什麼？
問題可能的解釋有很多種，其中不乏一些基於科學原理以及社會學的深度推測，第一種最簡單的解釋就是，生命是宇宙最為特殊的現象，以至於地球是唯一一個孕育出生命的地方。雖然這樣的解釋肯定不能讓大多數人接受，但是確實是基於當前觀測事實的最簡單解釋，這種根據現象加以想象，強行解釋的行為倒是與陰陽五行的八卦理論有幾分相似，深層原理不深究，大概能用就行。但是想要一個更科學的解釋，我們就需要知道宇宙中有多大可能存在能與之交流的文明，由此，美國科學家弗蘭克·德雷克於1960年提出了一條公式，用來推測可能與我們接觸的銀河系內，地外智慧文明的數量，即德雷克方程N=Ng*Fp*Ne*Fl*Fi*Fc*FL（公式1）。這是七項參數的乘積，意思是銀河系內,可能與我們通訊的文明數量（N）等於銀河系內恆星數目（Ng）乘以有行星圍繞的恆星所佔比例(Fp)乘以每個恆星系中類地行星的平均數目(Ne)乘以有生命居住並能進化的行星比例（Fl）乘以低級生命演化出高級智慧生命的概率（Fi）乘以高級智慧生命能夠進行通訊的概率(Fc)乘以科技文明持續時間在整個行星演化週期中的佔比（FL）。
【公式2為:N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L
公式2與公式1的區別在於R*替代了Ng，L替代了fL。
R*為銀河系形成恆星的平均速率，
L為科技文明壽命】
德雷克方程
公式很簡單，但當前還無法求解，不涉及生命的參數，我們可以通過取樣當前可觀測宇宙獲得，但涉及生命的參數，當前的樣本只有地球，地球上的概率是1，其他能考察到的地方都是0。由於考察數量實在太小，對於研究整個銀河系來說並不能作為有效參數，這裡我們就只能先假設這些參數的量。首先劃定範圍，銀河系之外最近的星系距離我們有200萬光年，由於光速極限原理，我們直接假定與銀河系之外的文明交流的可能性為0，銀河系內恆星數目Ng約為4000億顆，接下來兩項不涉及生命的參數Fp，Ne以當前宇宙樣本觀測數據估計大致都在10%，這樣下來符合條件的類地行星數目有40億。緊接著Fl,Fi,Fc，即行
星出現生命的可能，生命發展出智慧的可能，以及智慧發展出通訊能力的可能這三項還無法估計，雖說第一項在自然狀態下，十幾億年漫長的有機化學反應估計就能完成，但後兩項一起實現卻並不容易，畢竟地球生命已經出現了35億年了，而生物的多細胞大型化只有大約3億年，智能通信是最近100年左右的事情，雖然有些科學家對這三項的成績有1/300的樂觀估計，但保守起見，我將其假設在萬分之一，這樣符合條件還有40萬，接下來就是最後且最恐怖的一項（FL），文明持續時間佔行星演化週期的比例，高度發達的文明能存在多久?高級文明發展的同時伴隨著環境的破壞以及毀滅性力量的掌握，這些我們人類都有深刻體驗,這樣的文明或者說這樣的物種，即使沒有遇到滅絕史前生物那樣的天災,都隨時有可能瞬間被自己終結，根據地質變化以及化石樣本，我們可以大致的瞭解地球生命在大尺度上的演化歷史。但是假如過去有某一種生物出現1萬年後，突然頓悟基本科學原理，開始快速發展，又在1000年內自我毀滅，其毀滅方式的特殊性可能讓他們並無大量化石留存，這樣的歷史如果塵封進地質年代，幾億年後是不會留下任何文明痕跡的，因為即使金字塔，萬里長城這種堅若磐石的宏偉建築，百萬年之內也會被自然之力徹底抹掉，生物多樣性的恢復，十幾萬年也就能實現，也許地球已經經歷過多次智能文明，但都是短暫的曇花一現，我們人類並沒有發展多久，還不能將你我算作例外。
文明發展的一個方向是向星際擴張，但這不是唯一的方向，當前虛擬現實的發展以及普通人對虛擬世界的迷戀，已經讓網絡捆綁住了幾乎全人類，低頭族的終極發展方向就是放棄有形的自我，將自己的意識與記憶，以數字信號的方式傳入一臺支持虛擬世界運行的計算機中，從而擺脫文明對物質資源的極度依賴。自我意識就可以隨意獲得滿足，只需要現實世界給這臺計算機供電就行，其耗能對於一個星球的能量來講可以忽略，但這個文明對於現實世界來講就可以說是消失了，如果一個星球上，達到星際通訊能力文明的存在時間只有平均500年，這裡說的星際通訊能力，僅僅指的是文明的存在能為自己恆星系外的文明探測到，如果這個時間窗口只有500年，以剛才得到的比例計算，當前銀河系內科技文明的數量只有0.5個，那這基本就是我們了。
但這一切都只是可能性的猜測，誤差都是數位上的好幾個0，並不能作為精確的參考，只是基於我們一個思考的方式，但是問題還沒有結束，如果實際情況是銀河現在有很多文明，我們真的能與之交流嗎？首先我們想到的可能是星際生命之間巨大的差異，這種差異可能已經不是兩種動物之間那樣簡單的差異，他們還是細胞結構的生物嗎？他們有固定的形態和大小嗎？他們能進入四維空間嗎？這時候關於生命，關於智能形態的想象會一下子變成脫韁的野馬，天馬星空不可收拾。
但是關於我們對生命的定義，生命至少應該是一個複雜的並與周圍環境進行選擇性物質交換的個體，至少在一個物種還沒有實現技術爆炸時是這樣的，我們應該想到雖然宇宙中有很多奇偉瑰怪非常之觀，有些環境可能超乎想象，但是構成宇宙的物質，即由質子中子電子組合而成的元素起碼在全宇宙中是一樣的，相同原子的物理特性並不會有什麼不同，我們再來看一下地球生命的物質基礎，碳元素，高中化學我們就知道了，由於碳元素最外層四電子的結構，以及所有原子最外層八電子最穩定的事實，使碳原子能形成四個穩定的共價鍵，這已經是元素形成化學鍵的數量極限，這個特性使得碳原子形成碳碳長鏈分子的同時，兩邊還能最大限度地攜帶各種功能複雜的官能團，
有苯環酸根或者其他大型碳鏈，還有類似碳碳雙鍵這種更穩定的結構，這是複雜有機大分子形成的基礎，分子的複雜程度也是有機體實現各種複雜功能的保障，當然你會說元素週期表以碳元素同族的硅元素，最外層電子也能形成四個共價鍵，
但是由於硅原子核外電子層數比碳原子多一層，也就是最外層電子與原子核的距離較遠，原子核內質子的最外層電子之間正負電荷引起的電磁力也就較弱，其共價鍵不如碳穩定，難以形成超長的硅鏈，在生命的競爭中，或者說大分子形成的競爭當中，當然不如碳基生命競爭力強。
與碳同族的元素碳、硅、鍺、錫、鉛，從漢字的偏旁部首我們就可以看到，硅以下，隨著電子層數的增加，元素已經成為容易失電子的金屬元素，所以在確定生命很大可能是碳基生命以後，類似氨基酸，蛋白質，核苷酸等，在自然狀態下就能形成的有機物也就順理成章，雖然在實驗室裡還很難自發的形成這些有機大分子，但是再小概率的化學反應，在幾億年的時間裡幾乎都會變成必然。
也許液態水適合的溫度範圍很小，所以導致液態水在宇宙中不會很常見，但是生命對水的需求可以被其他輕巧的液態物質取代。我們可以看一下土衛二上，
由液態甲烷形成的海洋。畢竟水的重要作用是給各種生命活動的化學反應提供反應場所。氧氣也可以被替代，畢竟在古老的地球上，氧氣對原始生命來說是毒氣，地球歷史上第一次物種大滅絕就是氧氣大量產生所致，只是基因隨機突變加上自然選擇的進化原理，讓生命越來越適應氧氣的環境，氧氣參與反應，是超強的奪電子能力，也從死神變成了現在生命活動的關鍵。
綜上所述，基於生命該有的基本特性，星際生命的差異並不如我們想象的那麼大，也有可能隨著文明的發展，思想和意識可以數字信號存在於計算機當中，或者以光伏信號存在於能量之源恆星裡，當然這些yy是當前科學分析無法企及的，我們就不展開討論了。
外星生命可以存在，而且差異不會太大，很大可能是一個碳基的有形個體。只要生命存在，就有可能出現文明，因為有效的生存方式就是群居，併產生集體協作的生存策略。雖然發展出科學可能概率不大，但在恆星基數很大且時間尺度上億年的條件下，我們認知的概率再小的事件也可以算作必然，
那麼他們在哪？怎麼發現他們？我們該去發現他們嗎？為什麼關於他們沒有看到任何蛛絲馬跡？下回書--《黑暗森林法則》繼續分析！
