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圖解：人們現在還在透過SETI（鳳凰計劃）等專案來尋找外星人的訊號。圖片來源：Seth Shostak/SETI研究所
人類是孤獨的嗎？我們嘗試著用天文學上最著名的德雷克方程來回答這個問題。我們尋求的不僅是是否存在外星生命，而是更高層次的答案：人類是否有能力與地球之外的生命進行交流。這個結果僅靠判斷星球上是否有微生物或漂浮在雲層中有感知的生命體是無法確認的。我們需要可以跟我們對話的外星人來回答這個問題。
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法蘭克·德雷克是一位美國天文學家與天體物理學家，以創立搜尋地外文明計劃與發明德雷克方程式及阿雷西博資訊而聞名於世。
需要明確的是，宇宙中存在的生命可能是德雷克方程所無法估量的。但是就目前我們能接收到外星訊號的可能性而言，德雷克方程會是我們探尋答案的最優解。方程從存在生命所必需的廣義條件的視野切入，然後進一步深入研究，方程的每一個組成部分都可能縮小或者擴大生命存在的可能性（而且越細究將會越難確定）。
從望遠鏡可觀測到的開始
方程中第一個因素是星系中恆星形成的平均速率。這個資料聽起來並不適用於尋找生命，但這正是德雷克方程的妙處。我們都知道如果要有物種，那必須得有行星，而行星是依附於恆星存在的。所以我們必須從恆星的誕生開始討論。很長一段時間裡，這是我們唯一一個有確切資料的引數。我們可以透過觀察星系裡年輕恆星和老年恆星的分佈比例來估測很多星系的恆星形成速率，包括我們銀河系和其他星系。
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德雷克公式又稱薩根公式或格林班克公式，是由天文學家法蘭克·德雷克於1960年代提出的一條用來推測“可能與我們接觸的銀河系內外星球高智文明的數量”之公式。
同時我們還需要了解初始質量函式，這是一個研究恆星誕生地中會生成多少數量大中小不同質量恆星的引數。根據科學研究表明，最終得出了一個數據，即每個恆星誕生地每年會誕生一對或者1。5~3顆新恆星。表面上看，這個速度聽起來可能不算什麼，但是請記住，宇宙已經滾滾走過了數十億年了。因此恆星的數量積累起來是很快的。
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這張圖中的藍色恆星是所謂的藍掉隊星，它們是出現在赫羅圖上的左上角。
第二個引數是恆星擁有行星的比例。之前很長一段時間裡，這是一個謎。天文學家雖然可以推測結果，但是過去幾十年，我們並沒有確鑿的證據可以佐證這個結果。這裡就要感謝開普勒太空望遠鏡和大角度行星搜尋計劃（WASP）和所有其他系外行星探測的幫助了，觀測結果給我們提供了很多行星和恆星系統的資料用以參考。因而我們對這個引數的最高程度的猜測是大致是1，意即銀河系中每一顆恆星大致都有一顆行星。當然，一些恆星可能像我們的太陽一樣有許多顆行星，也有一些恆星沒有，不過這裡我們討論的是平均數。
尋找生命
下一個問題是如果恆星擁有行星，這當中有多少星球能夠維持生命存在？這是研究方程時一開始遇到障礙的地方。這樣的行星我們目前只知道地球一顆。當然我們可以去論證火星過去是否有存在生命的可能性。如果將地表能儲存液態水的行星定義為可居住地，那像擁有地下海洋的木衛二這樣的行星算嗎？圍繞矮星的潮汐鎖定行星算嗎？這個引數是一個很大的變數。我們目前認為這個數字在3~5之間，不過有可能會更高或者更低，這取決於如何定義可居住性。
圖解:
木衛二背向行進方向的半球。右下角的白色區域為普維斯撞擊坑，深色區域是木衛二水冰表面礦物含量較高的區域。影象顏色近似真色，於1996年9月7日由伽利略號拍攝。
之後的這個引數讓我們開始陷入真正的未知。即這些具有維持生命存在條件的小部分行星中，有多少可以真正發展出生物？重複強調一次，這樣的行星我們目前為止只知道地球。因此這個引數也是個未知數。是100%嗎？或者如果我們把土衛六、木衛二、火星和金星都算在內的話，是不是可以說在太陽系中，這個數字只有20%？
圖解：在這張卡西尼號拍攝的土衛六照片中，中部偏右的那個亮區被稱為“上都”（Xanadu，世外桃源15°S 100°W），人們對那兒到底是什麼仍然一無所知
而在這之後，我們想知道是這些有生命存在的行星中，有多少擁有智慧生命。運氣比較好的是：我們目前知道的有生命的行星中，100%有智慧生命。從另一方面來說，在地球的歷史中存在數百萬個物種，而這當中只有一種擁有感知能力。所以可能這個可能性並沒有那麼大。也許很多行星都能擁有長頸鹿，但當中卻沒有一顆存在人類。
外星人可以和我們對話嗎？
圖解：實際上有多少行星可以孕育生命呢？圖片來源：NASA/Ames/JPL-Caltech
下一步是使德雷克方程和籠統的關於宇宙中生命存在的理想實驗分離開。這個引數探究的是有多少數量的智慧文明已經發展出能讓他們（有意或者無意的）向外太空發出訊號的技術。幾十年來，我們一直在向太空傳送無線電波，而且在不斷的增強。（雖然沒有收到過回覆）當然也有可能是另外的智慧文明保持了沉默，但我們對能與我們溝通的文明很感興趣，這意味著他們必須給出一些訊號。
圖解：2013年1月2日：天文學家估計銀河系可能包含多達4，000億顆系外行星，這幾乎是每一顆恆星都有一顆行星。
最後的引數考慮的是這些文明存在了多久。如果這顆星球僅僅十年後就會被小行星摧毀，或者在核戰爭中自毀，那麼尋找它的難度將會比在數百年前、數千年前，甚至數萬年前就發出無線訊號的行星還大。畢竟在上世紀的冷戰期間，許多人都認為我們的文明可能沒法延續過核時代，那麼其他大多數文明也是這樣嗎？要知道我們從發展無線電技術到核武器之前的視窗期是相當短暫的。
圖解：藝術家顯示在銀河系內的恆星有行星環繞著是多麼普通的現象。
不過從另一方面來說，你也可以提出論證，一旦人類逃向外太空，並開始移居到另外的行星的話，摧毀一個完整的文明將會變得更難。一顆小行星或一場瘟疫是摧毀不了的。所以有可能這些文明將會永遠傳承下去。
如果將以上這些數字整合起來，我們最終將得出了一個保守的預測，這個結果是小於1的；也就是說，我們在宇宙中是孤獨的。當然更樂觀猜測得出的數字可能會產生數千萬種的可能性。德雷克最初的猜測這個結果最低有20，最高會有100，000，000。這些年來，我們在這些引數的研究上取得了進展，但與此同時我們依然還有很長的一條路要走。
參考資料
1。Wikipedia百科全書
2。天文學名詞
3。 discovermagazine-簪花小甜豆-
Korey Haynes
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翻譯：天文志願文章組-簪花小甜豆
稽核：天文志願文章組-
排版：零度星系
1。WJ百科全書
3。原文來自：http：//blogs。discovermagazine。com/crux/2018/10/19/drake-equation-odds-aliens-exist/
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