银河系有多少个外星文明？答案藏在德雷克方程中

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　　外星人存在吗？宇宙中还有其他文明吗？这是我想大多数人在他们生命中的某个时刻都会问自己的问题。
　　毕竟，宇宙是如此之大，以至于无法用言语来形容它的巨大。如果地球是唯一拥有生命的星球，那岂不是很奇怪？
　　为此，从上个世纪开始科学家们就制定出了寻找外星文明的计划。
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　　1961 年，天文学家弗兰克·德雷克 (Frank Drake) 主持了一次寻找地外智慧（即并非诞生于地球的智慧生命）的会议。当德雷克准备这次会议时，他写下了一个关于计算外星文明的方程式。
　　由此产生的方程就是著名的德雷克方程，它估计了我们可以探测到的银河系中的文明数量：
　　德雷克方程：我们能探测到的文明数量等于 6 个因素的乘积：银河系每年恒星形成的速度、拥有行星的恒星所占的比例、有潜力的行星的平均数量支持生命的每颗恒星的行星、发展生命的行星的比例、发展智能生命的生命行星的比例，以及我们实际可以检测到的智能文明的比例。
　　文明在这里应该被广义地解释为＂一个星球上的一群生命形式＂。
　　首先，我们需要搞清楚这个方程式是如何算出我们可以检测到的文明数量的？
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　　德雷克方程简化
　　为了理解德雷克方程，我们先来看一个简化版：
　　我们可以探测到的银河系文明数量（N)取决于两个因素：银河系中每年形成的可探测文明数量（R），以及这些可探测文明被探测到的平均年数（L）。
　　需要注意的是，这虽然是简化版但仍然是德雷克方程：我只是将 6 个因素分解为 了1个，即：
　　稍后会详细介绍。所以让我们继续回到：
　　假设 L = 1000 年。即:平均而言，可探测文明的可探测时间为 1000 年。
　　对于我们现在能够探测到的这样一个＂1000 年文明＂，它一定是在最近 1000 年的某个地方开始了它的可探测期！否则的话，此时它的探测期已经结束了。
　　那么，在过去的 1000 年里，有多少文明开始被发现？
　　这个答案一定是R * 1000！假设R = 1 : 1 文明开始每年被发现。然后在过去的 1000 年里，1000 个文明开始被检测到 1000 年（平均）。这让我们现在有 1000 个可检测的文明。
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　　回到最初的德雷克方程
　　最初的德雷克方程稍微复杂一点，但思路是一样的。正如我们已经看到的，我们从简化的等式计算R，如下所示：
　　fc是可检测的智能文明的分数（即原则上可检测：例如，它们可能在数十亿年前就已经灭绝）；fi是智能文明的比例；ne * fl是发展生命的行星的平均数量（每颗有行星的恒星）。
　　综合起来，ne * fl * fi * fc是每颗拥有行星的恒星的平均可探测文明数量。将其与fp相乘，即实际拥有行星的恒星的比例，我们将得到每颗恒星可检测到的文明的平均数量。
　　要得到R所剩下的就是乘以R*：每年产生的恒星的平均速率。现在我们有了每年产生的可检测文明的数量了。
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　　计算过程
　　Frank Drake 和他的同事最初对 Drake 方程的因子给出了以下估计：
　　平均恒星形成率：每年 1 颗恒星，拥有行星的恒星所占比例：0.2 到 0.5，每颗恒星有可能支持生命的行星平均数量：1 到 5，有可能支持生命的行星所占比例发展生命：1，发展智慧生命的行星比例：1，我们可探测到的智慧文明比例：0.1到0.2，我们可探测到这些文明的平均年数：1000到100,000,000。
　　在这些估计中选择最小的数字可以得出我们可以在银河系中检测到的 20 个文明，而选择可能的最大数字可以得出 50,000,000 个文明。
　　看到这是不是感觉有点不可思议？如果实际数字介于 20 到 50,000,000 之间，那么我们可以检测到的文明可能有数百万个。
　　现在，您可能会（像我一样）认为某些估计值（偏离）。是不是所有可以孕育生命的行星都孕育了生命（fl = 1）？我会说不。如果他们这样做，是否确定智能生命已经发展（fi = 1）？
　　我不这么认为。
　　但如果我们将这两个因素都缩小 100 倍，我们仍然可以检测到 5000 个文明的上限。但为什么我们目前还没有检测到任何一个系外文明？
　　但这就要牵扯到费米悖论了。事实上，虽然这是个悖论，但在一定程度上是可以解决的，但这是下期的内容了。
　　最后，感谢您的阅读！
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　　参考:
　　[1] 重新审视德雷克方程：第一部分
　　[2] Drake, F., & Sobel, D. (1992)。有人在那里吗？外星智能的科学探索。三角洲（第 55-62 页）
　　[3] Sandberg, A.、Drexler, E. 和 Ord, T. (2018)。解决费米悖论。arXiv 预印本 arXiv:1806.02404。