达克方程：一个数学公式如何能帮助我们找到外星人

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自人类文明开创以来，我们就曾观察过恒星并对它们感到惊异和好奇。早期的人们并不知道宇宙的广阔，在近几个世纪，我们才开始意识到宇宙究竟有多广大。由于在银河系中有数千亿颗恒星，而在可观测到的宇宙中又有数千亿个星系，自然而然地一个问题必然会随之产生：宇宙中存在其他生命吗？

当所有人，从国王到现代天文学家，都对这个问题着迷，许多阴谋论也以这个问题为主题时，早在1961年就有一个名为弗兰克·达克的人提出了一个等式，这个等式可以测量我们联系上银河系的其他智能生命的可能性。这就是达克方程的主要目标：我们是宇宙中唯一存在的生命吗，即使这个方程在几十年来一直备受争议，它仍是判断这个永恒的问题的答案的一个方法，并且是最简明可信的方法之一。

达克方程

当弗兰克·达克第一次提出达克方程的概念时，他实际上是想在关于地外文明探索的思想碰撞会上发起一场讨论交流。然而，他的方程那简单却具有包容性的设计成为了传奇。在探究这个方程的细节之前，我们先简单地了解一下它。

图解：达克方程(图片来源：meletver / Fotolia)

因此，达克方程式如下：

但是，明白了式中每一个变量的意思之后我们才能对这个方程式有深刻的理解。因此，言归正传。

N=银河系中可能存在并能够与我们通讯的文明的数量

R*=银河系中恒星形成的平均速度

fp=拥有行星的恒星的占比

ne=绕拥有行星的恒星运动且可以维持生命存在的行星的数量

fl=可以维持并进化生命的行星的占比

fi=存在生命并可以发展出高智生命的行星的占比

fc=试图向太空发送信息，想以此与其他文明取得联系的高智文明的占比

L=信号发送到宇宙中的时间长度（文明的持续时间）

图解：达克方程(图片来源： noeticscience)

达克方程的答案？

虽然这看起来是一个非常简单的方程，但这个问题不应仅得出最终的答案N而已，而是确定应该包括哪些其他变量。前三个变量（平均恒星形成速度、拥有行星的恒星数、和可以维持生命存在的行星数量）相对容易确定。

R*--通过观察我们邻近的星系和恒星形成后残余的气体云，我们可以顺利计算出目前恒星的形成速度大约是每年七颗。这个数据在以前要大得多，但在21世纪，这是一个保守的结论。

图解：离我们最近的恒星温床之一：猎户星云（图片来源： peresanz / Fotolia）

fp--由于许多现代天文学家认为每颗恒星都有绕轨道而行的行星，因此拥有行星的恒星的比率通常假设为1，这样就使没有行星的恒星成为一个例外，而不是普遍情况。然而，其他一些数据显示这个数据仅为0.4（只有十分之四的恒星会拥有行星）。这就是变量开始有显著差异的地方，但是这一差异更为明显。

ne--能够在这些恒星周围运转并维持生命的行星的数量，很大程度上是来源于我们的太阳系，在这里，地球绝对是适合居住的，但是我们还没有确定其他各种卫星和小行星的可居住性。因此，在达克方程的大多数计算中，这个数据的范围是从0.5到2。

上述那些都是一些简单的变量，关于下文的最后四个变量则有更多的争论，因为它们都是基于一些想法的推测，而不是科学事实或者是可直接观察得到的经验。

fl--由于我们至今没有去过其他被发现存在生命物质的系外行星，因此确实可以进化生命的行星的占比无法直接测试，科学家们也各执一词。我们知道生命可以进化，但不知道其他行星上的生命是否会进化。有人说这些行星上必然存在生命，因此这个变量等于1，但是其他人则说这个变量应该是1/100，甚至更小。

fi--存在生命并可以孕育高智生命的行星的占比同样存在许多争论。许多人认为必然存在其他高智生命，例如地球（人类是从其他的生命形式进化而来并最终拥有智慧的），但是一些批评家认为这是十亿分之一的可能，因为在地球的历史上有数以亿计的非智能物种。

fc--那一部分向太空发送通讯信号的高智文明表明了一种高度科技进化的文明想要与其他恒星接触。这同样也主要是猜想，达克的估计是百分之一，尽管其他人说只要有足够的时间，这是百分之百会发生的。

L--最后，我们来看看信号产生的时间长度。例如，假定一个文明在一千万年以前崛起，然后向太空发送了信号，但随后在他们联系上我们之前，他们的文明就先毁灭了。这是最多变的变量，可以从几百年到几十亿年（一些人认为，一个文明最终会发现如何永久生存，这意味着信号传递时间将会非常长）。

图解：可能他们只是“电话占线” (图片来源：Alexander Pokusay / Fotolia)

现在，在1961年，达克估算出了一个非常简单的数值范围，并得出了极小值和极大值两个数据。

在银河系中可能存在的可交流文明的最小估算值是20，而最大估算值是50,000,000。弗兰克·达克认为这个数字在1,000到100,000,000之间。

现代的达克方程

虽然在我们真的找到一些地外文明之前，关于外星生命的争论永远不会得到解决，但我们已经提高了我们计算方程中的变量的能力。不幸的是，这对缩小可能的范围并没有多少效果。事实上，我们的精确只是扩大了范围，目前的估计范围是从2到2.8亿。

我们必须记住的是，达克方程的最初目的并不是确定银河系中可交流的高智文明的精确数量，而是刺激人们关于这个领域的思考，并希望引导人们研究式中的变量，扩大研究的范围。为此，弗兰克·达克的确做到了。随着每一次对宇宙的连续探索，我们也离发现其他生命越来越近了（或没有），但是由于宇宙中有数千亿颗恒星，我们可能永远也不知道具体的数字。然而，关于外星生命的问题，我将留给福克斯·穆德解决......

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. sciabc-兴言

维基百科

约翰·A·达顿电子教育学院（宾夕法尼亚州立大学）

密歇根天文学（密歇根大学）

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