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蓋亞對銀河系和鄰近星系的全天檢視，基於對近17億顆恒星的測量。這張地圖用不同的亮度和顏色顯示了2014年7月至2016年5月期間歐洲航天局衛星在天空各部份觀測到的恒星總態勢。較亮的區域表示特別明亮的恒星密度較高，而較暗的區域對應的是觀測到較少明亮恒星的天空斑塊。顏色表示是透過將光的總量與蓋亞在天空中每個區域記錄的藍光和紅光的總量相結合而獲得的。在影像中占主導地位的明亮的水平結構是銀面，這個扁平的圓盤容納了我們銀河系中的大多數恒星。在影像的中間，銀河系中心看起來很生動，布滿了星星。
新的研究表明，我們的星系是群星薈萃還是空空如也。兩者都一樣令人生畏!I
宇宙中真的存在智慧生命嗎?假如存在，它有多普遍?換個角度看，那些從事搜尋地外智慧生命(SETI)的人有多大的機率會在宇宙某個角落遇到它?幾十年來，科學家們在這個話題上產生了激烈的辯論，並且不遺余力。從許多已經發表的論文和研究中，分出了個主要陣營:那些認為生命在我們的銀河系中很常見(又名;SETI樂觀主義者)和那些認為地外智慧生物稀少或根本不存在的人(SETI悲觀主義者)
最新觀點表明，大衛· 基平(「Cool Worlds」教授本人)和傑蘭特·路易士更深入地研究了這一爭論，並基於一種被稱為Jayne實驗的機率分析形式提出了新的觀點。透過將這種方法套用於天體生物學和德雷克方程式，他們得出結論，銀河系中是否存在智慧生命被定義為一個「要麽全有，要麽全無」的命題。參照已故的偉大科學家和科幻小說作家亞瑟·c·克拉克(Arthur C. Clarke)的話:「存在兩種可能性:我們在宇宙中，要麽是孤獨的，要麽很恐怖。」
大衛·基平是一位哥倫比亞大學的天文學副教授，且在哈佛大學天文台時是卡爾·薩根麾下的研究生。他也是哥倫比亞「"酷世界實驗室"」欄目首席觀察員，專註於研究和描述系外行星系統。杰倫特·路易士是雪梨天文所（隸屬於雪梨大學物理學院）的天體物理學教授。他們的論文【「地外文明探尋計劃樂觀主義者」是否有一個微調問題？】最近出現在網上且在進行【國際外星生物學雜誌】的刊登前稽核。
德雷克公式
1961年知名天文學家法蘭克·德雷克在西維吉尼亞的格林班克天文台主持了第一場「地外文明探尋計劃「會議。在準備此活動時，他推出了一個公式總結了」地外文明探尋計劃」研究者面對的挑戰。即著名的德雷克公式，其數學運算式為：
N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L
其中：
N代表當前在我們星系活躍可交流的文明水平
R*代表我們星系中形成恒星占比
fp代表有行星繞行的恒星的分率
ne代表有生命潛能的行星數，單位：個行星/每恒星
fl代表實際發展出任意生命體的占比
fi代表前進演化出智慧生命體的占比
fc代表演變出星際交流能力的占比
L代表這種活躍交流的文明持續的時長
德雷克方程式並不是為了估計銀河系中外星文明(ETCs)的數量，而是為了激發關於外星文明探索計劃的對話。自從德雷克第一次提出這個方程式以來，這個方程式不斷受到批評、補充和修訂，並且在這個過程中經常被歪曲。正如基平教授透過電子信件向【今日宇宙】說明的那樣，部份問題在於數值總是被隨意套用於參數:
由於我們對大多數參數的不了解，加上純粹的猜測，自顧自地認為它應該被標記為這樣。經常被忽略的另一點是，它代表了文明的平均值，可作為潛在分布的期望值。如今，批評德雷克方程式式已經變成了一種運動。當然，任何透過它來計算的人都應該受到公平的評判，但其基本思想應該肯定。不限於對一些文明存在的既定認知，原則上我們可以收集相關參數直接得出結論。癥結在於精確的公式，包括了哪些參數，意味著透過它們如何處理時間變化等細微差別。」
傑恩斯的實驗
艾德溫·傑恩斯(1922-1998)是1968年畢業於聖路易華盛頓大學的威曼·克勞傑出的物理學教授。他設想了這樣一個實：在實驗室裏，一個人面前擺著一個瓶子，裏面裝著一種未知的、沒有標簽的化合物(化學物質X)。在實驗室的工作台上，有很多裝滿水的燒杯，這個實驗是為了測試化學物質X在裏面溶解的頻率。傑恩斯認為，人們應該預料到這種化合物要麽在幾乎所有情況下都溶解，要麽幾乎從不溶解。
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霍爾丹先驗函式(F - 1(1 - F) - 1)對映出這種行為。影片來源:D.基平胡G.路易士(2024)。
當繪制在圖表上時，機率分布將是碗狀的，值在0和1之間。正如基平深入解釋的:
傑恩斯設想了一系列被稱之為白努利實驗的東西——也就是說，返回是/否答案的實驗。這些實際上可以是任何東西，但作為一個例子，他想象將一種未知的化學物質溶解到一系列裝有水的燒杯中，然後問——它們中有多少會溶解?另一位科學家，傳奇人物約翰·霍爾丹(John Haldane)已經提出，50%的答案不太可能是先驗的。人們應該預料到，它們要麽幾乎全部解散，要麽幾乎沒有解散。
傑恩斯嚴格地證明了這一點，並開創了許多客觀貝葉斯推理工具。我們同樣可以用其他問題取代白努利實驗，比如有多少恒星會變成黑洞?在獲得任何觀測結果之前，50%的答案將是令人驚訝的，這意味著恒星品質的分布非常平衡，一半高於臨界品質閾值，一半低於臨界品質閾值。實際上，答案是千分之一，這與傑恩的觀點一致。」
由於他對統計學領域的巨大貢獻，傑恩斯被認為是「客觀貝葉斯主義」的創始人之一。雖然他的實驗並非有意為之，但基平胡路易士看到了它在天體生物學中的潛在套用。
一切還是無?
在他1983年的開創性論文【大沈默——關於外星智慧生命的爭論】中，大衛·布林談到了關於外星生命存在的持續爭論。從這一點上，他看出了辯論中存在兩個陣營:「接觸樂觀主義者」和「接觸悲觀主義者」——或者像基平胡路易士在他們的論文中提到的，「SETI樂觀主義者」和「SETI悲觀主義者」——相信在我們的銀河系中有人類可以與之接觸的文明，另一種則認為這是徒勞的，因為人類在宇宙中是孤獨的。
當傑恩斯的實驗被套用到我們銀河系中智慧生命的問題上時，我們應該預料到它要麽非常普遍，要麽非常罕見。在中間，機率分布最弱的地方(即外星生命是不常見的)，是「微調問題」的癥結。在宇宙學和天體生物學的背景下，微調指出一個命題:只有當某些宇宙常數處於一個非常狹窄的範圍內時，生命的條件才會發生。
如果這些基本常數中的任何一個稍有不同，宇宙就不利於物質、大尺度結構或我們所知的生命的發展。基平教授解釋說，這給猜外星智慧生命計劃的樂觀主義者提出了一個值得思考的事情:
不像我之前給你們的黑洞的例子，這個問題沒有下界。對於黑洞，我們從天體物理學中知道最小和最大的恒星品質，它們只有幾個數量級。黑洞的閾值一定在這個相當窄的範圍內。當談到外星人時，智慧的可能性可能是1%或0.000....00001%(你喜歡加多少個零都可以)。
「有了如此廣泛的可能性，SETI的樂觀主義者不得不相信一種相當人為的觀點，即%值並沒有高到我們還看不到任何人，但肯定比所謂的低谷要高得多。因此，他們本質上有一個微調問題，需要在一個地相當狹窄的空間裏生活的百分比。」
如果我們的星系充滿了外星文明，肯定會有我們註意到的跡象，不可否認。「如果這聽起來很熟悉，那是因為這個論點是(我們已經寫過的)核心，因此，人們可以將基平胡路易士的論點解釋為SETI悲觀主義的一個例子。幸運的是，故事並沒有就此打住。
新的形式
面對這樣的結果，基平胡路易士嘗試根據德雷克方程式推匯出社會出生率和死亡率兩個過程的變形，結果是，方程式中的所有參數(除了L，社會意識形態的跨度)都變成了一個參數:社會的出生率和死亡率(rc)。或者用數學方法表示:NC = rc x LC。基平說:
在標準的德雷克方程式中，我們經常陷入爭論，包括哪些參數(例如，生命發展成多細胞生命的機率是否可預見)。但不可否認的，每一個文明都必須有始有終，事實上，我們甚至可以把死亡率設定為零，這相當於無限的生命，如果我們願意在這個框架下。在一個生態系，比如一個培養皿，定義明確的最大族群，我們稱之為承載能力。因此，我們更新了德雷克方程式的出生-死亡版本，以解釋這種細微差別。」
在這種情況下，機率的分布變成了s形(見上圖)，結論一致:星系要麽擁擠，要麽虛無。解決這個問題的一種觀點是，人類可能在外星人出現並開始在整個星系中擴張的時期存在，因我而們的儀器也可能無法註意到。正如基平胡路易士所表明的，這也存在微調問題，因為生物學表明人口增長是一種加速現象。
「可見，銀河系的膨脹階段在宇宙時間量尺上相對較快;事實上，瞬間即逝，」基平說。「所以你不太可能生活在這樣一個階段;你可能生活在星系基本上是空的時候——在一切發生之前或之後(事實上，這是不可能的，因為星球已經被殖民了)。費米悖論再次擡頭，結論是，混沌之初，人類要麽是孤獨的，要麽是目前存在於銀河系中的少數文明之一。
ETI的未來？
在認為這都是壞訊息之前，基平胡路易士強調，外星智慧生命計劃是一個重要而至關重要的實驗，值得投入專門的資源。他們總結道:「雖然成功的可能性很小，但這樣的成功無疑代表了人類歷史上最具影響力的科學發現。」他們還提出了幾個保持希望的理由，其中包括漢森的假設，該假設認為人類處於s形曲線的中點，我們將在幾億年後遇到外星智慧生物。
與此同時，基平還建議智慧生命可以從更廣泛的選擇中受益。像他們的研究表明的那樣，先進文明在我們的星系中非常罕見(或根本不存在)，那麽我們應該尋找銀河系外的來源。他補充說:「我認為我最喜歡的出路是，我們的星系只是異常安靜，大多數星系都很繁忙，充滿了，但我們是銀河系中的第一個。」這似乎不太可能，但也許出生在一個繁忙的星系是不可能的，因為可居住的空間已經被吞噬了。這表明我們應該更加重視銀河系外的智慧生命，這是我們最好的選擇。」
BY：universetoday
供稿：今日宇宙
FY：Astronomical volunteer team
轉譯：天文誌願者團隊
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