沒錯，宇宙中一定有過外星人
亞當·弗蘭克 2016年6月15日
上個月，開普勒(Kepler)太空船團隊中的天文學家們宣布他們已發現了1284顆新行星，它們都在太陽系外，沿着自己的軌道運行。經開普勒或其他途徑所確認的「系外行星」如今已經超過3000顆。
這代表人們對行星的認識有了革命性的飛躍。大約10年前，哪怕只發現一顆新的系外行星都是重大新聞。如今卻已經不是如此了。天文觀測技術的進步令我們可以成批發現行星。舉例來說，我們現在已經知道，夜空中的每一顆星星都很有可能擁有至少一顆行星。
但是行星只是這一切的開始。所有人都想知道，在那些世界上是否有外星人居住。我們新獲得的關於行星的知識是否有助於我們回答這個問題？
事實上，確實是有一點幫助的。我和天文學家伍德拉夫·蘇利文(Woodruff Sullivan)在《天體生物學》(Astrobiology)雜誌5月號上發表了一篇論文，指出雖然我們不知道銀河系中是否存在先進的外星文明，但如今我們已經掌握信息，可以認為在宇宙歷史的某個時點上，外星文明是肯定存在的。
科學家使用「德雷克等式」(Drake
equation)這個術語來描述我們有可能與之取得聯繫的外星社會存在的幾率。1961年，美國國家科學院請天文學家弗蘭克·德雷克(Frank
Drake)主持了一場科學座談，主題是「星際溝通」的可能性。與外星生命取得聯繫的幾率要看銀河系中到底有多少先進的外星文明存在，因此德雷克列舉了先進外星文明的存在所需要的七個因素，並把它們整合為一個等式。
第一個因素是，每年會誕生多少顆新的恆星，第二個因素是，有多少顆恆星擁有行星。其三是，有每顆恆星所擁有的行星當中，到底有多少顆行星是運行在適宜生命存在的軌道上（假定生命的存在需要液態水）。第四個因素是，在這樣的行星當中，究竟多少顆上已經有了真正的生命起源跡象。接下來的因素是，存在生命的行星當中，究竟有多少顆行星上存在智能生物，以及發達的文明（也就是說，要有無線電信號）。最後一個因素是，一個技術文明的平均壽命是多少
。
德雷克等式並不像愛因斯坦的 E=mc2。它並不是一個普遍的準則，只是一種進行系統化討論的機制，可以幫助我們理解，在回答關於外星文明的問題的時候，我們究竟需要掌握什麼知識。在1961年，只有第一個因素——每年會誕生多少顆新的恆星——是為人們所知的。其餘幾個因素人們直到前不久還不清楚。
所以，不管人們了解多少知識，關於外星文明的討論到最後總會變成樂觀或悲觀的各自表述。比如說，到底有多少行星上可以形成生命呢？樂觀主義者們會建立精緻的分子生物模型，證明這個比例很大。悲觀主義者則會引述自己的科學數據，證明這個比例近乎零。但是，鑒於目前有生命的行星的例子只有一個（就是我們這個星球），很難說究竟誰是對的。
再以文明的平均壽命為例。人類擁有無線電技術只有大約100年的歷史。我們的文明還能存續多久？1000年？10萬年？1000萬年？如果一個文明的平均壽命很短，銀河系很可能在大部分時間裡是無人居住的。然而還是這個問題。我們手上只有一個例子，最後討論又回到樂觀主義者與悲觀主義者之爭。
但是我們關於行星的新知識已經可以從這場討論中去除一些不確定因素。如今，德雷克等式中已經有三個因素是已知的了。我們知道每年會誕生多少顆恆星。我們知道幾乎100%的恆星都擁有行星。我們也知道，其中有20%到25%的行星都適宜產生生命。因此，關於外星文明，我們第一次可以說出一些確鑿的東西——如果我們問對了問題的話。
在我們最近的那篇論文中，我和蘇利文博士在提出問題的時候，轉變了德雷克等式的重點。我們的問題並不是「現在到底有多少外星文明存在」，而是「迄今為止，地球是宇宙中唯一出現過的技術文明，這個可能性有多大」。在這個問題中，我們可以把「文明的平均壽命」這個因素迴避掉。這樣一來就只有三個不確定因素了，我們可以把它們整合為一個「生物技術」的可能性問題：生命的誕生、智慧生命的誕生與掌握技術能力，這些究竟有多大的可能性。
你可能會覺得這種可能性非常低，因此另一個技術文明存在的幾率非常小。但是，我們的計算表明，就算這種可能性相當低，我們也很有可能不是宇宙中的第一個技術文明。具體來說，除非在一顆宜居行星上發展起一個文明的可能性小於10的22次方分之一，否則地球不可能是第一個技術文明。
介紹一下這個數字的背景資料：在之前關於德雷克等式的討論中，每100億顆行星中能夠誕生一個文明被認為是非常悲觀的看法。根據我們的研究，就算以這個悲觀的標準衡量，宇宙史上仍然有可能存在過1兆個文明。
換言之，鑒於我們現在已經知道了銀河系中有多少行星以及它們的軌道位置， 如果還要質疑先進外星文明存在過，這種悲觀主義已經接近非理性的地步。
在科學當中，找到一個可以由現有數據解答的問題，也是一個重要的進步。我們的論文所做的就是這件事。至於說目前宇宙中是否存在其他文明這個大問題，我們可能要等待相當長的一段時間才能獲得相關數據。但是我們不能低估人類在這樣短的時期內取得了多麼大的進展。
亞當·弗蘭克(Adam Frank)是羅切斯特大學的物理學與天文學教授，創辦了NPR台的「13.7宇宙與文化」博客(13.7 Cosmos and Culture)，著有《關於時間：宇宙大爆炸末期的宇宙學與文化》(About
Time: Cosmology and Culture at the Twilight of the Big Bang)。
翻譯：晉其角
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