40万年才能遇到外星人？这是怎么算出来的？
来源： 科普中国 发布时间：2022-05-11
科幻作家刘慈欣在《宇宙随想》中说，总有一天，人类会把自己脆弱的躯体装进金属种子，飞过所有荒凉和繁荣的世界，去感知那些神不能感知的东西。这也许真的是他们存在的目的——作为宇宙之美的见证者。
见证宇宙之美的生命过程中，人类会遇到外星文明吗？就目前的科学定论来说，地球还是那个美丽又孤独的星球，在可探索的范围内，至今没有发现外星文明存在的痕迹。
我们到底还需要多久才会找到外星文明呢？在最近的《天体物理学杂志》上，来自北师大的研究团队给了我们一个具体的数字：40万年。
假设地外存在外星文明，最快需要几千年后就有机会与他们对话。乐观的话，这过程大约需要2000年。而悲观的话，与外星人建立联系需要再过40万年。
溯源人类文明，也不过区区几千年的历史，无论是2000年还是40万年，对于时间尺度上渺小的人类来说，大概率是没得机会与外星人偶遇了。毕竟核爆炸、极端气候、致命病毒、行星碰撞等威胁的存在，可能人类还等不到几千年就已经灭绝了。
虽然结论不那么乐观，但是在这个研究里，比较有意思的是科研人员给了我们一个具体的相遇时间：2000年和40万年，那么这些具体的数字到底是依据什么计算得来的呢？
思想实验：德雷克方程
想要回答我们什么时候会与外星文明相遇，最先需要假设的是外星文明存在的概率与数量。这个问题的答案基于人类提出的一个思想实验。
寻找可交流的地外文明始于1960年。人类尝试了各种探测器、无线电波、宇宙探索计划等各种探索外星文明的方式，都没有发现其他星球有生命迹象。许多天文、生命科学家认为地外行星在形成初期环境很不稳定，诞生外星生命过于困难。天体生物学家乔普拉和林尼韦弗也曾表示，在诞生初期，行星的生态环境十分恶劣，火山喷发，毒气蔓延，大量陨石的频繁撞击，导致生命很难有机会萌发。
虽然生命的诞生条件苛刻，但这么大的宇宙，总会有像地球一样幸运的星球，科学家们相信着这个事实，也试着想办法去估算可地外交流的外星文明数量。
天文学家弗兰克·德雷克（frank drake）在1961年开始了无线电波段寻找外星文明的计划。同时德雷克提出了一个公式来估计银河系中交流文明的数量，被命名为德雷克方程：n=r*×fp×ne×fl×fi×fc×l，其中n是银河系中可检测到电磁辐射的文明数量；r*是适合智慧生命发展的恒星形成率；fp是具有行星系统的恒星比例，ne是银河系中适合生命生存的行星数量，fl是生命实际出现的适合生命的行星的比例； fi是有生命的行星中出现智慧生命的比例； fc是开发出一种将其存在的可检测迹象释放到太空的技术的文明比例；l是这种文明向太空释放可探测信号的时间长度（以年为单位）。
这个公式是一个思想实验，存在的变量多，德雷克方程的变量是按照从最简单到最难的顺序进行，并且变量本身也难以确定准确值，得出的结论数量不仅多，而且也不是那么准确，因为其局限性也被很多科学家批评。
虽然德雷克方程本身被诟病的地方比较多，但对于外星文明的研究来说，它也提供了一个支点。许多年轻的科学家们在分析外星研究时，多数会选择基于该方程去做研究估计，并且在探索的过程中也逐渐补充丰富了许多变量因素，比如星系恒星形成的历史、金属丰度分布以及恒星在宜居带内有行星的可能等。
使用德雷克方程估算外星文明的研究，比较出名的是2020年，诺丁汉大学物理与天文学学院的两位研究人员的研究。两位科学家采用的是外星生命在系外行星上以与地球上相似发展的假设，对交流的外星文明的数量进行了估计了银河系内的外星文明的数量，他们计算出银河系中可能有36个活跃的外星文明。其中最近的距离是17000光年的一颗红矮星系统。而即便是这个最近距离的外星文明，也因为太过遥远，无法进行探测和通信。
回到北师大这个最新的研究上，40万年的数据，也是基于德雷克方程来计算的。
遇见外星人：2000年与40万年
来自北京师范大学的《银河系内可能的ceti数量和这些ceti之间的通信概率》研究，在过去的研究基础上更进一步。基于德雷克方程，两位学者先探索了可能出现的行星数量，以及生命需要进化到可以对外交流的程度时间，通过将这些参数作为变量，计算得出了2000与40万年的数据。
其中，研究的两位作者强调了德雷克方程中fc的数值设定，因为高智慧生命能够进行通信的概率数值无法测定，因此也就人为选择了3个不同的系数 0.1%，0.01% 和 0.001%。这个系数估计的方法在论文中没有进一步的解释，事实上也无法解释，这个数值本身就难以估计。研究人员将这些关键的变量设置完成后，模拟了不同初始状态下，我们与智慧外星人交流的时间。
研究估计，在乐观的情况下，外星文明最早可能在恒星生命周期的25%出现，而每颗行星只有0.1%的机会将生命形式发展成外星文明。在这种情况下，将有超过42000个外星文明在其演化的不同阶段分布在整个银河系中。理论上，只需要2000年的时间，就能实现与外星文明的双向通信。
如果考虑比较极端的情况，恒星更老并且可能已经超过了它生命周期的75%，而外星文明出现的可能性只有0.001%。这会将银河系中出现外星文明的概率降低到只有111个，与外星文明双向通信将在40万年内发生。
虽然计算出来了一个具体40万年的数字，但事实上这个答案也是个思想实验的结果，因为研究是基于德雷克方程来模拟的时间，关键参数fc（高智慧生命能够进行通信的概率）完全是人为设定的值，所以这个最终的计算结论还有待商榷。因此严格的、来说，关于多少年才能找到外星人并与之对话这个问题的答案，我们依旧面对的是一片混沌。
当然，假设这个结论是有几率发生，那么无论是2000年还是40万年，对于人类的生命尺度来说，都太漫长了。在极端气候、核爆风险、致命病毒、行星碰撞等威胁中，人类能不能走那么远也是个未知数。文明的存续在宇宙空间与永恒时间的尺度中，太渺小了。
不过研究还是有它的价值所在，一些其他学者评价，科学家们仍然可以基于逻辑假设产生有价值的模型，至少可以产生对此类文明发生率的合理估计。
在科研探索中，本身就存在很多不可知的情况，但因为不可知就不探索也不行。假设、模型的讨论等都是科研发展重要的环节，前人做的工作，对于后人的研究来说，都会有存续的价值。
主动呼叫外星文明
人类在寻找外星文明的征途中，除了理论的研究外也做了许多其他的工作。上世纪六十年代，人类就开始了“奥兹玛计划”。这是人类第一次有组织有计划地在宇宙空间中寻找外星文明。1992年，美国nasa推出一项搜寻地外文明（seti）的项目，并建造了两个巨大的射电望远镜。它们在夜空中搜寻宇宙深处可能来自外星文明的信号和地外文明使用技术的痕迹。虽然中间项目因为没有进展而被关闭过，但到2018年又被重启，目前这两个射电望远镜仍然孜孜不倦地工作着。
探索外星文明的身影也有中国。2001年，中国fast（500米口径球面射电望远镜）正式立项建设，经过15年的努力，fast在2016年7月正式完工，成为世界上最灵敏的单口径射电望远镜。目前fast望远镜也被投入到观测地外文明的应用中。然而，尽管科学家非常积极寻找宇宙中可能存在的地外文明，但目前也没有什么可靠的进展，好不容易搜集到了疑似外星人讯号的电波信息，最后也被证实为是人类的活动带来的电磁干扰。
虽然结果不如意，但在深空探索方面，人类一直在快步前进着。我们会发现近几年航天领域的发展是肉眼可见的飞速。嫦娥探月系列探测器的成功发射，天问号、毅力号等火星探测器的成功着陆并运行；羲和号探日卫星的飞跃，载人登月与火星移民等都被提上了日程。商业航天的落地也已经带着几位富豪在太空中大饱眼福。
在深空的探索中，我们在不断突破，一点点打开局限的视野。古人云：通天者王。今人已经实现了古人通天的愿望，探测器星际的漫游，载人航天的旅行，未来星际的移民，这些技术一点点晕开向外星文明的探索上辐射。
在探索外星文明的过程中，有各种各样的声音。以霍金为代表的反对派，劝诫人类不要随意对地外文明暴露信息，万一宇宙真的如黑暗森林法则一般，暴露的话就可能会被掠夺与蚕食。但主张激进建立联系的科学家们并不理会这些声音，在1973年nasa的先驱者探测器带着地球的位置信息飞向了深空，目前已经抵达行星带；美国阿雷西博天文台也曾向距离地球25000光年的“m13球状星团”发射了一串信息寻找外星人。国际天文台也计划在2023年利用中国射电望远镜fast进行发送地球的信息到银河系中心区域，那里有数百亿颗恒星。
主动深空探索和发地球信息等待外星人联系的方式我们都在同步进行，浩瀚的星云吞噬了这些询问的声音，目前人类还并没有获得任何文明的答复。等待答复让人类焦灼，毕竟谁也不知道与我们建立联系的文明是跟我们一样爱好交流与和平还是要掠夺资源消灭我们。
无论是因为寻找生命起源还是获取外星文明的各类资源等目的，满足好奇心的同时也要做好最坏的打算。万一宇宙的法则就是黑暗森林，我们的文明也就走到尽头了。
对于已经暴露位置的现实来说，我们没有回头路可走，外星文明接触箭在弦上。我们找他们慢，但若高等文明存在的话，凭借这些暴露的地球坐标信息，高等外星文明找上门来的时间可就不好说了，说不定是个有生之年事件呢。人类吧，发展还是老老实实靠自己，夯实宇航技术，积蓄智慧与科技的力量，做好各种准备，万一咱以为的捷径是弯路甚至是毁灭，至少也能反抗一下。
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