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如果宇宙中只有我们呢?

当谈到外星生命的问题时 ， 人类乐观地认为宇宙中还存在着其他生命 。 毕竟 ， 地球似乎没有什么特别之处 ， 生命不仅在我们的世界上扎根 ， 并且进化、繁衍、变得复杂化且具有差异性 ， 然后进一步拥有智慧和先进的科学技术 。 假如相同的成分无处不在 ， 并且在同一套规则下运作 ， 如果我们是宇宙中唯一的生命 ， 岂不是一种极大的空间浪费？
但这个问题不能用逻辑或情感来回答 ， 只能利用数据和观测来寻找答案 。 虽然我们的调查已经揭示 ， 存在大量可能存在生命的行星 ， 但我们至今仍未找到一个存在外星智慧生命、复杂生命甚至简单生命的行星 。 在整个宇宙中 ， 人类可能真的是孤独的 。
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图解：一旦一个物种拥有智慧、工具和好奇心 ， 也许星际野心将不可避免地出现 。 但这是一个没有科学依据的假设 ， 我们必须对从中得出的任何此类结论保持谨慎(和怀疑)态度 。 (丹尼斯·戴维森 ， NSS.ORG网站)
一代人以前 ， 我们对太阳系以外的行星几乎一无所知 。 我们当时知道的和我们如今所知一样 ， 仅在我们的银河系就有数千亿颗恒星 ， 我们还认为整个可见宇宙中有数千亿个星系 。 (我们现在知道 ， 在我们可观测到的宇宙中 ， 大约有2万亿个星系 。 )
总的来说 ， 在可观测到的宇宙中大约有10^24颗恒星 。 很长一段时间以来 ， 我们所能做到的只是推测他们周围是否有行星系统 。 我们不知道有多少行星可能和地球大小相近;我们不知道它们离恒星的轨道距离;我们不知道像我们这样的世界有多常见或罕见 。
但在过去的30年里 ， 系外行星科学的面貌发生了不可逆转的变化 。
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图解：NASA开普勒任务观测到的围绕恒星运动的行星图像 。 据我们所知 ， 几乎所有的恒星周围都有行星系 。 (ESO/M.KORNMESSER)
直接成像、径向速度研究和系外行星凌日测量的结合已经彻底改变了我们的认知 。 在NASA现已结束的开普勒任务领导下 ， 我们对太空有了更多了解 ， 包括:
大约80%到100%的恒星都有行星或行星系；在这些星系中 ， 大约有20-25%的行星位于其恒星的“宜居带” ， 即在其表面适宜形成液态水的位置；并且大约有10-20%的行星在大小和质量上与地球相似 。
相当一部分的恒星(约20%)也是K、G或F类恒星:在质量、亮度和寿命方面都与太阳相似 。 把所有这些数据放在一起进行计算 ， 宇宙中大约有10^22个可能与地球类似的行星 ， 它们具备适宜生命生存的条件 。 仅在我们的银河系中 ， 就有数十亿个类似地球、可能存在生命的行星 。
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图解：我们所知道的大部分与地球大小相当的行星都是在比太阳更冷、更小的恒星周围发现的 。 考虑到我们的工具的局限性 ， 这些系统的行星与恒星的大小比大于我们地球与太阳的大小比 。 (NASA/AMES/JPL-CALTECH)
但是知道灌木丛中有一只鸟与手中有一只鸟可不一样 。 同样 ， 就算一颗行星拥有生命原料和与地球早期相似的条件 ， 也并不一定能保证这样一颗行星可以孕育出生命 。 即使生命真的出现了 ， 它将持续、繁荣、复杂化和分化的可能性又有多大?除此之外 ， 它要多久才会拥有智慧和先进的技术?
考虑到在过去的45亿年里发生的所有事件和环境——包括那些由于看似随机的过程而发生的转折——我们可以有把握地说 ， 地球上生命出现的方式在宇宙中是独一无二的 。 那么复杂生命或拥有先进技术的生命呢？
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图解：《x档案》第十季的预告片中坠毁的外星人飞船 ， 表现了人类对与外星智慧生物接触的希望与恐惧 。 但目前为止 ， 我们都没有证据证明它们在银河系或宇宙的任何地方存在 。
【如果宇宙中只有我们呢?】如果要求我们在科学上诚实谨慎 ， 不以乐观或悲观的态度去看待这些证据 ， 就宇宙其他地方存在生命的可能性而言 ， 这就是我们给出的判断 。 对于外星人是否存在、我们是否在宇宙中是孤独的 ， 以及其他任何观点 ， 无论我们是抱有期待还是害怕的态度 ， 目前都没有决定性的证据来支持或反驳它们 。
虽然有人推测银河系中可能存在成千上万的太空文明 ， 或者猜测智慧外星生命在故意躲避地球 ， 这些猜测令人兴奋 ， 但都缺乏证据来证实 。 或许有朝一日 ， 一系列未被排除的可能性会带领我们了解到更多知识 ， 但现在我们还不能做出任何判断 。
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图解：在星际空间和行星上 ， 原子可以连接起来形成分子 ， 包括有机分子和生物过程 。 如果生命的成分无处不在 ， 那么生命也可能无处不在 。 它都是由前几代恒星播下的种子 。
我们所知道的是 ， 如果在遥远的过去有一颗与地球相似的行星 ， 那么要形成一个像我们人类一样的可识别的先进文明 ， 必须经历三个重大步骤 。
1.生命一定是从非生命中产生的 。 这是非生物发生的问题 ， 或者说生命起源于非生命的前体分子 。 从与有机过程相关联的原材料到被归类为生命 ， 意味着它有新陈代谢 ， 能对外界刺激作出反应 ， 可以生长 ， 适应 ， 进化和繁殖 ， 这是第一个重大步骤 。
这一步在40亿年前的地球上至少发生过一次 。 它在太阳系的其他地方也发生过吗?在银河系或是宇宙中呢?我们不知道这种情况在银河系的数十亿候选行星中 ， 或者在宇宙可见的10^22个候选行星中会以怎样的频率发生 。
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图解：观测行星上太阳光反射和大气过滤被吸收的阳光是人类目前正在研究的两种可应用于测量遥远星球大气含量和表面土壤的技术 。 未来 ， 有机痕迹的搜寻研究也会被应用 ， 这些可能可以用来确定一个星球是否有生命居住 。
2.生命必须不断演化和进化才能成为多细胞生物 ， 再进一步复杂化和分化 。 数十亿年来 ， 地球上的生命都是单细胞的且相对简单 ， 它们代代复制基因过程中出现的错误为生物体提供了大量的变异 。 只要资源足够丰富 ， 最先利用它们的最简单生物就会占据这个生态位 。 在大多数情况下 ， 他们能够找到坚持下去的方法 。
只有当某些条件发生变化 ， 比如资源的可用性、环境的可生存性或是物种间的竞争 ， 物种灭绝才有可能发生 ， 从而有机会使新物种诞生 。 物种灭绝和自然选择的压力导致地球上发生了许多关键的进化步骤:DNA吸收、真核生物、多细胞和有性繁殖等等 。 星球上生命的诞生离不开这些步骤 ， 但这也是极为罕见且只在地球上发生过多次的事件 。 但究竟是怎样发生的 ， 我们还不知道 。
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图解：艾伦·钦查尔1991年表示 ， 任何创造了这些东西的文明会被理所当然地认为是科学/技术上的先进 ， 但是推断它们存在的说法只是我们一厢情愿的想法 。
3.智慧生命必须沿着正确的方向进化 ， 才能成为技术先进的文明 。 这可能是最不确定的一步 。 寒武纪大爆炸距今已有5亿年了 ， 而仅在最近的几百年里 ， 地球上的生命才达到了一种技术先进的状态 ， 使外星观测者认为这是智慧生命的象征 。
我们可以向宇宙广播我们的存在;我们可以通过太空探测器和载人太空计划向外太空发展;我们可以探寻和倾听宇宙中其他形式的智慧 。 但在我们星球之外的宇宙中 ， 我们还没有成功找到其他生命 。 像我们这样的生命可能很普通 ， 但我们可能是可观测宇宙范围内唯一的生命 。
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图解：德雷克方程用于估算在银河系或宇宙中 ， 有航天技术和先进技术的文明数量 。 但在我们知道如何估计这些参数之前 ， 我们只能猜测可能的答案 。
根据我们今天掌握的科学知识 ， 可以量化宇宙中出现某种智能生命的可能性 ， 这种古老的观念至少可以追溯到20世纪中期 。 “费米悖论”的作者恩里科·费米认为 ， 这样的方法推导出宇宙中有智慧的生命应该是普遍存在的 ， 那么 ， 这些生命都在哪里呢?
德雷克方程是一个量化这一谜题的著名方法 ， 但我们仍然对外星生命和外星智慧的存在一无所知 。 我们假设的答案有:
外星生命就在那里 ， 但我们没有以正确的方式去观测到；
智慧生命自我毁灭的速度太快 ， 无法长时间保持拥有先进技术的状态；
智慧生命很普遍 ， 但他们通常选择孤立 ，
地球被刻意回避；
星际传输或旅行太困难了；
或者外星人已经在这里了 ， 但是他们选择隐藏起来不让我们看到 。
这些假设通常忽略了最明显的问题:上述三个步骤中任意一个都是难以实现的 ， 当谈及到整个宇宙中的智慧生命时 ， 可能真的只有我们 。
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图解：智能外星人 ， 如果他们存在于银河系或宇宙中 ， 可能会被各种各样的信号探测到:电磁信号 ， 行星修正信号 ， 或他们的航天行为 。 但到目前为止 ， 我们还没有发现任何星球有外星人居住的证据 。 我们可能真的是宇宙中唯一的生命 ， 但更真实的答案是 ， 我们知之甚少 ， 还不能妄下断言 。 (RYANSOMMA/FLICKR)
我们的科学发现使我们在探索宇宙的过程中取得了不小的成就 。 我们知道宇宙有多大 ， 有多少恒星和星系 ， 有多少恒星与太阳相似 ， 与地球大小相近的行星 ， 以及在宜居带上的行星 。 我们知道生命的成分无处不在 ， 我们也知道生命是如何进化、繁衍 ， 并在地球上诞生出我们 。
但是生命最初是如何产生的 ， 一个行星从没有生命到产生生命的可能性有多大?如果生命真的出现了 ， 它又有多大可能变得复杂、分化和智能化？如果生命达到了这些里程碑 ， 它拥有航天或其他先进技术可能性有多大?如果它出现了 ， 这种生命能存在多久?答案可能就在那里 ， 但我们必须记住最保守的可能 。 在整个宇宙中 ， 在我们找到证据之前 ， 唯一的生命可能就是我们自己 。
作者:EthanSiegelFollow
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