外星人存在嗎？

如果全宇宙只有地球有生命，那么這里一定是有什么極為與眾不同的地方。在遼闊的宇宙中，我們的孤單意味著生命是極為罕見的。如果宇宙是無限的，那么作為某種唯一的存在，我們就不光是罕見的了，我們幾乎是不可能出現(xiàn)的。在無限的宇宙中，任何只有一點點存在的可能性的事物都一定會出現(xiàn)。事實上，任何具有有限存在概率的事物都會出現(xiàn)無限多次。只有那些存在概率無限小的事物才會只出現(xiàn)一次。

如果我們不是孤獨的，那么我們就會更強烈地感受到，生命，甚至智慧和文明都無法使我們在宇宙中擁有特殊的地位。這意味著人類的經(jīng)驗對于揭示宇宙本身任何深刻而有意義的方面都是微不足道的。這種感覺既令人感到卑微又引人興奮。

真相究竟是怎樣的呢？我們是特殊的，還是平凡無趣的？

問題在于，我們很難把地球上的經(jīng)驗套用在整個宇宙中。我們只知道兩種可能：（1）我們是宇宙中唯一的生命；（2）宇宙中到處都是生命，我們之所以還沒有見到外星生命，是因為他們與我們相距甚遠(yuǎn)，或者與我們相差太大，我們沒有認(rèn)出他們。

我們可以用以下方程估計有可能與我們打交道的智慧物種的數(shù)目（N）：

n恒星：銀河系中恒星的數(shù)目

n行星：每個恒星系統(tǒng)中的行星平均數(shù)

f宜居：可以產(chǎn)生生命的行星比例

f生命：實際發(fā)展出生命的宜居行星比例

f智慧：有生命行星中發(fā)展出智慧生命的比例

f文明：智慧生命中發(fā)展出科技文明并向太空發(fā)送了信息或派出了宇宙飛船的比例

L：他們與我們同處一個時代的概率

這是一個非常簡單的數(shù)學(xué)公式（被稱為“德雷克方程”），但它非常有用，因為它把這個問題分解成了幾個部分，并證明了只要有一個部分為零，那么我們將永遠(yuǎn)也無法收到外星人的消息，即使他們真的存在。

但是要記住，這只是我們基于經(jīng)驗的一種估計。下面就讓我們來逐一解釋方程中的每一項。

天文學(xué)家已經(jīng)確定，我們的銀河系中恒星的數(shù)目極為龐大，約有1000億顆。這樣大的一個數(shù)字很讓人振奮，因為方程中的其余各項可能全都是極為微小的概率。

為什么只關(guān)注我們的星系呢？我們的可觀測宇宙中大約還有一兩萬億個星系。恒星之間的距離在我們的星系中很遠(yuǎn)，在其他星系更是遠(yuǎn)得叫人絕望。在那樣的尺度上旅行或通信幾乎沒什么希望，除非我們依靠像蟲洞那樣的“漏洞”或是借助曲率引擎。讓我們暫時先把目光停留在我們的星系，將那幾萬億個星系放到我們的后口袋中，等我們沮喪到無以復(fù)加時再考慮它們。

在我們星系的所有恒星中，有多少伴有適合生命居住的行星呢？什么樣的行星才是宜居的呢？生命的家園一定是像地球這樣的巖質(zhì)行星，還是有很多種其他可能？

例如，也許有些生命可以生活在巨大而寒冷的氣態(tài)巨行星的大氣頂層，也許還有些生命可以在小而熱的行星表面的巖漿中游泳。

讓我們先把搜尋范圍集中在類地行星上，它們是巖石世界而不是氣體行星，而且它們的大小和接收到的太陽能也與地球差不多。這種思考方式具有較大的局限性，但是考慮到地球是我們所知的唯一擁有生命的行星，這也更為現(xiàn)實。

那么，我們的星系中有多少像我們星球這樣舒適的行星呢？我們的望遠(yuǎn)鏡還無法找到可能正繞著遙遠(yuǎn)的明亮恒星運行的暗淡巖石行星。這不僅是因為那些行星太遠(yuǎn)，還因為它們距離它們的恒星要比距離我們近得多，這意味著它們的光芒被恒星徹底掩蓋了。如果你注視著一個巨大而明亮的聚光燈，那么你可能永遠(yuǎn)也發(fā)現(xiàn)不了它旁邊的小石塊。這就是為什么我們直到最近才知道一顆典型的恒星周圍有多少顆行星，以及它們中有多少與地球相似。

就“本地”而言，我們這里有大約1000億顆恒星和大約200億顆類地行星。“200億”意味著有很多的培養(yǎng)皿可以用來創(chuàng)造生命。這個數(shù)字似乎很令人鼓舞，但是現(xiàn)在我們要思考更復(fù)雜的問題了：有多少宜居行星真的擁有生命？

我們首先要問：生命的必要成分是什么？通過研究地球上種類眾多的生命，我們可以得出結(jié)論——為了進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)交換，水似乎總是必需的；大量的碳似乎也必不可少，因為要生成很多復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)并提供支撐結(jié)構(gòu)，例如細(xì)胞壁和骨骼；此外，生命還需要氮、磷、硫等生成DNA和關(guān)鍵蛋白質(zhì)。

我們所知道的生命可以在沒有這些元素的情況下形成嗎？有人猜測硅可以代替碳的功能。這是一個拓寬思路的有趣嘗試，但是硅要比碳重得多也復(fù)雜得多（硅有14個質(zhì)子，碳有6個質(zhì)子），對于開辟大量新生命之路來說，它們的數(shù)量可能還不夠充裕。

這里還有一個更微妙的問題：對生命來說有這些成分是否就足夠了呢？如果某個地方有一顆溫暖宜人的行星，那里有巨大的海洋和充足的這些元素，它們四處游蕩并相互碰撞，在這種情況下，生命出現(xiàn)的概率有多大呢？這在生物學(xué)中是最深刻和最基本的問題，很難回答。在地球這里，我們知道生命起源于水覆蓋地球表面幾百萬年之后。但是我們對其中的細(xì)節(jié)所知甚少，我們當(dāng)然也不知道，對于攪拌這鍋化學(xué)湯并耐心等待的時間來說，這樣的年頭是異乎尋常地短，還是過于漫長。所以，我們目前對于生命如何從地球的貧瘠環(huán)境中孕育出來所知甚少。

事實證明，地球不是附近唯一有構(gòu)建生命的化學(xué)組分的地方。同樣的東西人們已經(jīng)在火星上發(fā)現(xiàn)了很多（包括液態(tài)水！），但是到目前為止，外星還沒有任何生命存在的證據(jù)，不管是大是小。

我們的猜測沒有任何根據(jù)，我們能完全確定地球就是生命起源的地方嗎？在所有難以置信的可能性中，有一個聽起來像是來自科幻小說，但真實概率并不為零，那就是生命起源于別處，又被隕石帶到了地球。

雖然我們還不能證明這是真的，但如果這就是真的，那就意味著外星生命真的存在——我們自己就是外星生命！事實上，科學(xué)家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過一個顯然來自火星的石塊，它的內(nèi)部甚至有無法解釋的奇怪痕跡，很像生命體，類似于地球上的微生物。很多科學(xué)家都無法確定它們能作為火星有過生命的證據(jù)，但是這確實證明了一點：如果火星（或其他地方）曾經(jīng)有生命，它們可能會搭便車來到年輕的地球，并在上面播下種子。

這不是讓我們懷疑我們的曾曾曾曾祖父是地外生命，而是給了我們一個機會。如果其他行星上存在生命，那么我們就有可能通過研究小行星發(fā)現(xiàn)證據(jù)。這些星際的垃圾碎片可能沒有創(chuàng)造生命的條件，但如果它們來自遙遠(yuǎn)的行星，它們就有可能攜帶著那些遙遠(yuǎn)世界存在生命的證據(jù)。

微生物需要什么條件才能形成復(fù)雜生命乃至智慧生命呢？

這肯定需要充足的時間，也就是說可能摧毀脆弱的初始種群的災(zāi)難要相隔足夠遠(yuǎn)，讓生命有時間發(fā)展壯大。在地球上，智慧生命出現(xiàn)在5萬年到100萬年之前，具體年代取決于你如何定義智慧生命（有人認(rèn)為我們現(xiàn)在也還不夠格）。從生命出現(xiàn)到智慧生命出現(xiàn)，這中間怎么也有數(shù)十億年了，所以這不是一個很快的過程。

這對生命可能出現(xiàn)的地點施加了一些約束條件。例如，如果行星太靠近星系的中心，它將籠罩在來自中心黑洞和中子星的殘酷輻射之中，這種輻射會給脆弱的生命帶來毀滅性打擊。

生命還有一個不想太靠近老年恒星和致密的星系中心的理由：那附近所有的天體都有可能通過碰撞或是引力擾動，改變流星和小行星的軌道，這種東西砸落到行星表面會引發(fā)滅絕事件。一些科學(xué)家推測，在我們的太陽系中，兩顆巨大的地外行星（土星和木星）起到了某種宇宙清道夫的作用，它們俘獲了很多天體，如果沒有這兩顆大行星，那些天體可能對地球構(gòu)成威脅。

另一方面，你也不能離星系中心太遠(yuǎn)，因為你需要足夠多的重元素來完成復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。這些元素只能通過恒星中心的聚變作用形成，并在之后的坍縮及爆炸過程中擴(kuò)散出來。而在星系邊緣，這些恒星相對稀少。

簡而言之，對于簡單生命轉(zhuǎn)化為復(fù)雜生命或是發(fā)展成為智慧生命并擁有科技文明的頻率，我們幾乎完全不了解。很多人對這些問題冥思苦想，有人甚至得出了聽起來很有道理的論點，去說明為什么生命應(yīng)該是罕見的或是普遍的。但是，這些理論畢竟都從我們局部的經(jīng)驗外推而來，所以它們無法擺脫一個共同的缺陷：我們不知道我們這種智慧生命有哪些特性是個別的和非根本的，又有哪些方面是普適的和根本的。

我們很容易在地球上審視智能生命演化的具體細(xì)節(jié)，并認(rèn)為所有的細(xì)節(jié)都是必需的。它們中的一些肯定十分獨特，甚至在宇宙中極其罕見。這是否意味著生命就是罕見的呢？未必如此。關(guān)鍵問題在于：我們的經(jīng)驗?zāi)芊窨偨Y(jié)出我們所知的生命的唯一可能？那是否僅僅是我們所知生命的眾多可能之一，甚至是通往我們沒有想象過的生命的眾多可能路徑之一？

就f智慧這個因子來說，它可能是1、0.1、0.0000000000001，甚至更小。

為了便于討論，我們先假設(shè)目前已經(jīng)考慮過的各部分（n恒星 × n行星 × f宜居 × f生命 × f智慧）最終給出的數(shù)字很大。我們沒有任何正當(dāng)理由假裝這是真的，但這可以讓我們繼續(xù)思考其他部分，避免倉促收尾。

如果銀河系中有其他智慧生命，甚至就生活在我們附近，我們怎樣才能探測到他們呢？我們在探索宇宙的過程中，會使用電磁輻射的多個波段：無線電波、可見光、X射線等。我們的選擇源于我們對視覺的熱愛，因為我們的眼球可以接收這種波段攜帶的信息。但是外星人會用什么呢？也許他們更愿意用中微子束、暗物質(zhì)沖擊波或者空間本身的漣漪來發(fā)送信息。我們并不知道他們的主要感覺器官可能是什么，以及他們可能會對什么敏感。我們甚至不知道他們是否有感覺器官。

他們也可能不通過輻射進(jìn)行對外溝通，而是派出機器人探測器去探索宇宙。如果這些探測器能夠?qū)π⌒行沁M(jìn)行開采并自我復(fù)制，那么它們就可以實現(xiàn)爆發(fā)式增長，并且在大約1000萬年到5000萬年的時間里探索完整個星系。這聽起來時間很長，但和星系的壽命比起來還是相當(dāng)短的。

我們再一次為厘清思緒而進(jìn)行簡化，假設(shè)他們的確使用電磁輻射，就當(dāng)這是一種概率未知但必須存在的巧合。

如果他們沒有向我們發(fā)送信息，而只是漫無目的地向太空進(jìn)行廣播，或者只是從他們的電視和無線電廣播中泄露了一些電磁輻射，那么我們不大可能收到他們的信息，除非他們離我們非常非常近，或者我們建造了更大的望遠(yuǎn)鏡。這種信號實在是太微弱了。我們最強大的射電望遠(yuǎn)鏡——位于波多黎各的阿雷西博（Arecibo）——也只能接收1/3光年內(nèi)廣泛發(fā)送的微弱信號。但離我們最近的（太陽系外）恒星也要比這個距離遠(yuǎn)10倍以上。我們要想接收到來自遙遠(yuǎn)星辰的信息，它就必須幾乎是直接對準(zhǔn)我們發(fā)送的。

宇宙不只空間巨大，而且歷史悠久。130億年以上的宇宙歷史足夠恒星們形成、燃燒、暗淡、死亡幾輪了。任何一個新的恒星周期發(fā)生地一旦形成了足夠多的重元素，都可以成為創(chuàng)造類地行星和生命宜居條件的備選地。這意味著外星生命可能存在的時間跨度是極長的。但是，要想與他們交流，我們就必須與他們同處一個時代。

智能物種作為一個整體的壽命有多長呢？我們的經(jīng)驗有限，很難進(jìn)行推測，但人類歷史在不斷重演著文明的興起和覆滅，而這些文明大多以數(shù)百年為期。我們現(xiàn)在的自毀能力遠(yuǎn)超以往任何時期。在500年、5000年或500萬年后，我們還在接收信息嗎？我們還存在嗎？

一種完全有可能的情況是，在幾百萬年前或幾億年前，外星文明曾經(jīng)存在過，繁榮過，向太空發(fā)送過信息，然后走向了自我毀滅……同樣的過程也可能發(fā)生在幾百萬年后或幾億年后。要想與外星人交流，我們就得盼著他們要么到處都是，要么存活很長時間。

那么他們到底在哪里？

即使我們?yōu)榈吕卓朔匠讨兴械淖宰兞慷荚O(shè)定一個樂觀的值，并假設(shè)銀河系中到處都是長壽的外星文明，我們?nèi)杂泻芏鄦栴}有待解答。

外星人想跟我們交談嗎？從我們的角度來看，這個問題似乎很荒唐——誰會不想跟外星智慧生命交流一下呢？想一想我們可能由此了解到的東西吧！但這假設(shè)了我們有文化上的共同立場。我們并不知道這些假想的外星人可能想要什么。也許他們曾經(jīng)與其他物種交流過，結(jié)果很糟糕，于是他們在長達(dá)10000年的時間里沒有再查看過星際郵件，也沒有再更新過太空臉書。

即使是在異常幸運的情況下，即使有一種外星智慧生命存在，并且在離我們很近的地方向我們發(fā)送了無線電信號，我們又如何確定自己能夠察覺這一切呢？我們有從天空接收信號的射電望遠(yuǎn)鏡，但是我們不清楚他們的信號是什么樣的。當(dāng)然，我們知道自己會怎樣發(fā)送信息，但是要想讓外星人向我們發(fā)送我們能夠識別的信息，我們和他們就需要有一系列共同的知識基礎(chǔ)：互通的交流符號、兼容的數(shù)字編碼系統(tǒng)、相似的時間觀念，等等。外星人有可能思考得太快或太慢，以至于我們根本無法識別他們的信息。（如果他們每十年只發(fā)一比特的信息會怎么樣？）不是沒有這樣的可能性，也許他們現(xiàn)在就在向我們發(fā)送信息，然而我們卻無法將他們的信號從噪聲中分辨出來。

更糟的是，一些接近妄想的情況也是我們無法排除的。也許我們被古老的外星種族包圍，但他們避免與我們接觸，只為觀察我們自然進(jìn)化的過程，我們就好像待在某種可笑的宇宙動物園里。也許，掌握高科技的物種很多，但是大家都只是傾聽而沒有人發(fā)言，這是出于高度謹(jǐn)慎和被入侵的恐懼。也許，他們已經(jīng)到訪過我們的星球，只是行動異常詭秘而沒被我們發(fā)現(xiàn)?？紤]到我們對假想外星種族的假想科技一無所知，任何可能性都是有待討論的。

大家都在哪里？

為什么我們還沒有在其他行星上發(fā)現(xiàn)生命？到底是所有形式的生命都很罕見，還是微生物很普遍但復(fù)雜生命很罕見？還是復(fù)雜生命很普遍但智慧生命和文明很罕見？還是能夠使用iPad且精通科技的外星人遍布整個銀河系只是不跟我們說話？還是這些外星人曾經(jīng)存在過并在幾百萬年前滅亡了？還是他們正在和我們說話只是交流方式不被我們理解？

盡管從這樣的相遇中學(xué)到東西的想法很誘人，但是第一次接觸的危險也是真實存在的。想想在人類歷史上一個強大的文明遇到一個弱勢文明時常常發(fā)生什么吧——更原始的一方很少會有好的結(jié)局。在我們還沒有掌握探訪其他行星或恒星的能力時，我們是否應(yīng)該將我們存在的跡象散播出去，邀請我們星系中的客人到訪并隨意享用我們冰箱中剩下的餡餅（甚至我們自己）呢？

這仍然是最大的科學(xué)謎團(tuán)之一：生命有多稀有？

一方面，我們這種特殊類型的生命看起來就不可能存在。想一想為了能讓你在這一時刻的這個地方讀這本等著獲獎的物理書而必須發(fā)生的所有那些不可思議的巧合吧。我們的太陽必須剛好有適當(dāng)?shù)拇笮『蜏囟龋覀兊男行潜仨氃谶m當(dāng)?shù)能壍郎线\行，水必須奇跡般地降落到這里。在這顆行星上，原子和分子必須形成適當(dāng)?shù)慕M合，某一天，必須有雷電擊打出生命的第一點星星之火。這一點星星之火有多大的可能發(fā)展成燎原之勢呢？在這片冷酷無情、怪石嶙峋的大地上，它必須經(jīng)歷多少不可思議的巧合，才能一點一點發(fā)展壯大，直到成為我們？至少可以這樣說，生命這種錯綜復(fù)雜的機制似乎是不太可能出現(xiàn)的。

但這是針對我們這種具體類型的生命來說的。誠然，有一長串的事件序列必須通力合作以專門制造出人類，但是如果其中一個事件沒有發(fā)生，也許會有另一個物種或另一種生命形式生活在我們的星球。要論證生命并不普遍存在，就要證明任何其他的事件序列都會導(dǎo)致一個沒有生機的星球。但是我們并不知道生命的所有可能形式，我們無法證明這一點。

我們之所以不知道如何精確地估計產(chǎn)生生命的條件，是因為我們只有一個數(shù)據(jù)樣本：我們自己。如果你只見過一次閃電，你要怎樣估測它的發(fā)生概率呢？也許我們對于地球上的生命就充滿了偏見，并因此對生命或許多達(dá)數(shù)百萬種的其他誕生方式視而不見。也許我們自己生命的開始就像一道不太可能發(fā)生的閃電，但在整個宇宙中可能到處都有“電源插座”，而我們并不知道！

要記住，就算生命存在的概率極小，我們?nèi)匀簧钤谝粋€大得無法想象的宇宙中。在龐大到不可思議的宇宙中，存在數(shù)不清的星系，每個星系中又有數(shù)不清的恒星和行星。我們在宇宙中是否孤獨取決于這樣兩個因素：（1）生命存在的可能性；（2）宇宙的浩瀚無垠。如果第二點打敗了第一點，那我們?nèi)匀挥型业酵庑桥笥?。如果你擲足夠多次骰子，那么幾乎不可能的事也很有可能會發(fā)生。

也許，我們在宇宙中是孤獨的，而人類是這個廣袤宇宙現(xiàn)在和未來所擁有的唯一自我覺醒之光。

也許，宇宙的每一個角落都充滿了生命，有幾百萬種不同的分子排列方式可以產(chǎn)生能自我復(fù)制、承載意識和食用眼球的生命，而我們自己只是其中的一種。

答案也可能介于兩者之間，生命是罕見的，但又沒有那么罕見。也許宇宙的歷史長河中只有有限的幾個生命站點，由于時空太過深邃，不同星球上的生命永遠(yuǎn)也不會相互聯(lián)絡(luò)或彼此了解。

在任何情況下，我們都不應(yīng)忘記這一點：生命是存在的，我們就是最好的例證。

（摘自北京聯(lián)合出版公司《一想到還有95%的問題留給人類，我就放心了》）