在宇宙中我們是孤獨的嗎？答案几乎肯定是否定的。考慮到宇宙的浩瀚以及其物理定律允許生命至少在一個地方——地球——出現，其他地方存在生命實際上是有保證的。但是到目前為止，儘管經過幾代人的尋找，我們還沒有找到它。然而，在那段時間裡，我們或許已經學到了足夠多的東西來宣佈，雖然我們可能並不孤單，但我們和我們最近的鄰居之間的星際鴻溝實際上將我們置於一個隔離病房中。這並不意味著我們應該停止尋找——只是我們應該管理好我們的期望，併為在虛擬或物理上與他們相遇之前，經歷漫長而孤獨的太空和時間之旅做好準備。
自古代以來，人們一直在討論外星生命的可能性。但是，嚴格地尋找外星生命只有不到一個世紀的歷史，這要歸功於物理學家朱塞佩·科可尼和菲利普·莫里森在 1959 年首次提出的方法，他們展示了使用射電望遠鏡進行星際通訊的可行性。一年後，天文學家弗蘭克·德雷克領導了首次地外文明搜尋（SETI）工作，稱為奧茲瑪計劃，該計劃使用位於西弗吉尼亞州綠岸國家射電天文臺的設施，尋找假定的宇宙文明發出的此類訊號。作為專案後續會議籌備工作的一部分，他開發了現在著名的“德雷克方程”，這是一個機率數學表示式，用於估計銀河系中可能存在的具有通訊能力的文明數量NC。
我們是漸進式進化階段的產物。考慮到這一點，德雷克方程可以表示為
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NC = 天體物理演化 × 生物演化 × 文化演化 × 技術演化 × 技術文明的壽命
在該方程中，每個連續的進化階段都源於其前身。對於我們來說，這一程序幾乎花費了地球的整個生命週期，大約 45 億年。
“解決”德雷克方程的嘗試一直受到對每個進化階段完成可能性的認識不足的阻礙。然而，現代觀測技術的進步現在使我們能夠更可靠地估計天體物理演化，主要是透過發現和研究通常被認為是銀河系中“類地”系外行星的行星——即，其他圍繞恆星溫帶軌道執行的小型岩石世界。天文學家的目錄現在擁有超過 5,700 顆已確認的系外行星，其中一些位於其恆星的宜居帶中，那裡的星光可以充分溫暖它們，使液態水可以在其表面存在。如果我們把這些結果推斷到整個銀河系，估計的類地行星數量NE約為 30 億顆。瞭解這個經驗結果後，不再需要在德雷克方程中包含對技術文明壽命的估計，現在的方程可以簡化為
Nc ≈ αNE
在這裡，變數α （alpha）是類地行星中達到與生命、智慧和技術相關的進化閾值的行星的比例。在地球以外發現外星生命（或者，也許，在實驗室中創造出來）之前，α的生物學先決條件將仍然是高度推測性的，而對超凡脫俗的認知和技術的思考則更不受約束。不過，為了論證起見，讓我們假設每個進化閾值都有百分之一的機會被滿足。 在這種情況下
α = 0.01 × 0.01 × 0.01 = 0.000001
也就是說，在這種（可能樂觀的）情景中，類地行星上的進化導致能夠進行星際無線電通訊的文明的可能性實際上是“百萬分之一”。 如果是這樣，那麼現在銀河系中存在的具有通訊能力的文明數量約為 3,000 個。如果它們的家園均勻地分散在我們星系數千億顆恆星中，那麼它們之間的平均距離rs約為 3,000 光年。 因此，透過直接星際旅行進行接觸似乎極不可能。 即使在理想條件下，透過無線電波（或任何其他形式的光）進行雙向通訊平均也需要大約 6,000 年——就文化壽命而言，這個時間尺度可能被證明是具有挑戰性的，至少可以這麼說。
因此，正如最近多次提出的那樣，文明之間的星際通訊必然是單向的，就像傳統的無線電或電視廣播一樣。 我們本土最好的例子發生在僅僅 50 多年前，當時弗蘭克·德雷克領導了從波多黎各阿雷西博天文臺 1,000 英尺寬的反射盤向 25,000 光年外的球狀星團 M13 傳送訊息，使用的是強大的無線電波束。 這本質上是一項象徵性的努力——一個僅持續三分鐘的技術演示——但儘管如此，它標誌著人類進化史上的一個新的里程碑。
從那時起，另一個行星從進化的蹂躪中崛起的可能性很小——這反過來表明，在我們星系中所有可能的具有通訊能力的文明中，我們很可能是最年輕和最不發達的。 由於接收無線電波在技術上比發射無線電波更容易，因此我們更應該扮演傾聽者的角色而不是廣播者的角色。 尋找來自更先進文明的不太刻意和定向的“技術特徵”是可能的。 然而，一項初步搜尋超過 100,000 個星系，以尋找猖獗的外星技術的廢熱跡象，結果顯示，少於 100 個目標顯示出任何誘人的紅外過量（所有這些都可以解釋，而無需求助於泛銀河超級文明）。 這種令人有些不安的結論以及數十年來無線電 SETI 工作持續的零結果，並沒有排除這些努力最終可能成功的可能性，但確實加強了我們實際上是孤身一人的概念。
目前，我們最好的機會是在其他地方找到生命並限制α的值，這將是在統計上顯著數量的系外行星的大氣層中尋找生物特徵，更直接地，是透過徹底搜尋我們太陽系內其他地方的生命。 這些調查不需要數千年。 事實上，它們可以在人類的生命週期內使用現有技術完成。 我們已經在發射機器人探測器艦隊的過程中，在火星上尋找生命，以及在巨行星的各種富含海洋的衛星上尋找生命。 我們還在計劃先進的太空望遠鏡，例如 NASA 的宜居世界天文臺（可能在 2030 年代後期或 2040 年代發射），對數十個潛在的類地世界進行光譜調查，以尋找生命跡象。
鑑於如此看似渺茫的機率，人們可能會想，我們為什麼要費心尋找。 科可尼和莫里森從一開始就對此給出了答案，他們在 1959 年的論文中指出，“成功的機率很難估計；但如果我們從不搜尋，成功的機會就是零。” 考慮一下：如果這些搜尋中只有一項產生積極結果，那就表明宇宙中真的充滿了生命。 如果所有結果都是陰性的，那將是迄今為止最好的經驗證據，證明我們是宇宙彩票的贏家，居住在浩瀚銀河沙漠中一個極其珍貴的行星綠洲中。 如果科學家能夠證明我們中瞭如此巨大的頭獎，我們是否會更加珍惜我們的世界和彼此，以免我們揮霍它？ 我願意這樣想。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。