6.15　寻找新生命和新文明

    搜索外星生命非常盛行。你可以使用统计抽样和概率聚焦于搜索。

    对于和其他星球的生命进行通信这一科学追求，我们需要作出判断。首先，必须判断除了我们自己的星球上（我的是地球，你的是什么？）有生命，其他星球是否存在生物。二是必须确定如何以及在哪里找到它们。你可以使用统计方法来做这两个判断。

    6.15.1　估计智能行星的数目

    1961年，弗兰克·德雷克（Frank Drake），一位对通过读取无线电波（一大堆一直由地球反射）观察宇宙遥远处感兴趣的天文学家决定估计可能存在多少种技术先进的文明。

    以我们小小的银河系为中心，他最感兴趣的是确定在我们的银河系中，地球附近究竟有多少种先进文明（愿意并能够与我们交谈的行星）。德雷克给出了这个等式：

    银河系中的文明数6.15　寻找新生命和新文明 - 图1

    表6-23显示了德雷克方程中各缩写的含义。

    表6-23：德雷克等式构成

    术语 含　　义
    R 银河系中新恒星诞生的速率（每年）
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图2 环绕每颗可以支持生命的恒星的平均行星数
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图3 能够孕育生命的（从 ）行星比例
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图4 能够孕育智慧生命（从 ）的行星比例
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图5 能够发展文明（从 ）的行星比例
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图6 文明（从 ）的平均寿命（年）

    这个计算公式真的只是一个概率链。预期的积极结果由所有单独的可能性相乘确定。不包含这些F变量的公式更简单而且效果也不错，将这些特定的不同部分纳入其中，能帮助科学家们确定当估算我们并不孤单的概率时，所需回答的重要问题。

    6.15.2　应用德雷克方程

    为了计算我们的银河系中目前存在智慧生命的真实星球数，你必须代入一些真实的数字。另外，我们知道正确答案（方程的解）一定至少为1，因为地球上有智慧生命（在这里插入你自己的笑话），而且一定不会超过恒星（可能支持生命）周围的平均行星数的250 000 000 000（银河系中恒星的数目）倍。

    当第一次引入这个公式时，天文学家公认只有一个变量可以估计。那就是R，即我们的银河系每年新产生的恒星数，这个数字被认为大约是10。

    6.15　寻找新生命和新文明 - 图7如果20世纪60年代R被认为是10，我想现在我们银河系恒星的正确数量将接近2500亿+40。

    1980年，天文学推广者卡尔·萨根（Carl Sagan），在他的电视节目以及同名书《宇宙》（Cosmos）中讨论了德雷克方程。因为我们对自己太阳系的行星了解甚少，而且，更重要的是，我们对其他太阳系（哪怕有这样的事情）的行星一无所知，所以萨根对每个值的估计以及他的最佳猜测答案都是具有推测性的，但他的回答是，在任意特定时间，银河系中都约有600万行星拥有能够和我们沟通的技术。

    根据我们今天所掌握的知识，表6-24提供了一组可以产生一个可能答案的值。这些值取自2005年10月《天体生物学杂志》（Astrobiology Magazine）上的一篇文章，作者是纽约大学的史蒂芬·索特博士（可能你的咖啡桌上就有一本）。在某些情况下，我从索特提供的系列值中选择了一个确切的值。

    表6-24：德雷克方程的应用

    项 估计 计算
    R 每年10个 10
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图8 0 .01（100个恒星中有1个行星） 10×0.01=0.10
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图9 1（以地球为代表） 0.10×1=0.10
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图10 0.001（索特提出的“小分数”） 0.10×0.001=0.0001
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图11 0.20 0.0001×0.20=0.000 02
    6.15　寻找新生命和新文明 - 图12 100 000年 0.000 02×100 000=2

    有了这些数字，公式估计，在整个银河系中能相互通信的行星数量总共是两颗。地球是其中的一个。那另外一个是哪个？

    正如萨根、索特以及其他作者指出的那样，在我们的银河系中，在任何给定时间能支持高等生命的星球数量取决于很多随意估计的因素，输入数值时，任何一个小的选择都能极大地改变结果。600万个可能的朋友和只有2个可能的朋友，这两者有着重要的区别，但两者的估计都来自合理的假设集。

    当你对方程每个部分尝试不同的估计时，请注意方程的解是如何变化的。如果大多数智慧生物（比方说80%）最终会产生文明，那么可能行星的数量变为8。对于能够支持生命的恒星，如果其周围的平均行星数实际上是2（如萨根所建议），我们的8颗行星将变成1600颗行星。

    索特表示，不同的合理估计能产生几千种的答案；另一方面，受限于我们自身的无线电能力，也可能产生如此少的答案，表现出统计上的不可能性，以至于我们成为成千上万的星系中唯一的先进文明。

    6.15.3　寻找我们的空间密友

    德雷克方程的一个可能的结果是：在我们的银河系中，只有两颗行星具有能够发送和接收无线电波的高等智慧文明。如果我们真的只有一个潜在的宇宙笔友，那么在如此多的行星里将会很难找到他或它。那么，该怎么办？

    目前寻求新生命、新文明的策略是用微波接收器扫描天空。无线电信号有广泛的频谱。有一些频谱是自然存在的，有些则属特别窄的范围，被认为只能人工创造，比如从《三人行》（Three's Company）电视节目或者通过雷达传输的频谱。那些寻找外星生命的人格外关注属于人工光谱的信号，他们希望发现并分离出先进文明的随机输出，当然，这也可能是任何有兴趣的观测者基于利益而故意发出的信号广播。

    6.15　寻找新生命和新文明 - 图13如果你有一批属于自己的微波监听电台，就会想把它们调至利于发现其他星球生命的频率：1.42千兆赫。任何天然的信号源都不可能在该频率发射电波。

    不过，天空很辽阔，研究人员使用既有针对性又具便利性的抽样技术来确定寻找区域。搜索策略专注于满足两个条件的恒星亚群：

    • 它们是与我们的太阳有共同特征的恒星；
    • 它们在附近（距离地球只有100光年）。

    6.15.4　数据分析

    如果能发出关键生命信号的行星数量非常少（如德雷克方程中显示的数字），那么这样的样本搜索必须是非常彻底的；否则，我们可能会错过它。统计学家们把这种情形的研究归为，需要一个很大的统计检验力[Hack #8]，因为效应值是如此之小。

    扫描天空时有如此多的数据被收集起来，以至于没有人，甚至没有计算机能成功分析它。你能获得帮助！SETI@home是伯克利大学的一个基础项目，安排人员定期用普通家庭或办公室电脑接收一些数据，所以当他们没有做别的事情时，他们的计算机可以对数据进行分析。SETI是的Search for Extraterrestrial Intelligence（搜寻外星文明）的缩写。该项目就像一个屏幕保护程序，你可以在http://setiathome.berkely.edu免费下载。

    当你得到这些数据时，这些数据对你没有任何意义，但你的电脑会使用统计分析对信号的信息进行排序，寻找到能说明问题的、非随机的、窄带宽的、可能意味着另一个星球已经成熟到能产生《傻子派尔》（Gomer Pyle）或《飞跃情海》（Melrose Place）此类电视剧的信息。你可能是第一个发现其他星球生命的人，所以去工作吧！