36个！最近距我们1．7万光年
银河系中有多少个地外文明？科学家算出来了：
1982年科幻影片《ET外星人》中的外星人形象。 
影片《阿凡达》中的外星人形象。 
费 米 悖 论
费米悖论是一个有关外星文明、星际旅行的科学悖论，阐述的是对地外文明存在性的过高估计和缺少相关证据之间的矛盾。这是因为，宇宙的发展有足够的时间让无数其他文明诞生和成长。如果真是这样的话，为什么我们一直没有找到任何地外文明的踪迹。于是，这位科学家——诺贝尔奖获得者、物理学家恩利克·费米在1950年提出了那个著名的问题：“他们都在哪里？”
宇宙中是否存在地外文明一直是一个热门话题，有人对此坚信不疑，也有人对此保持怀疑。最近几十年来人类在太阳系以外发现了数千个系外行星，这一事实表明人类世界绝非例外。尽管如此，在外太空发现智慧生命的可能性其实并不大。不过许多科学家依然认为，我们还没有发现并不意味着不存在。
西班牙和美国媒体不久前的报道称，在一篇发表于《天体物理学杂志》上的论文中，英国诺丁汉大学的天体物理学教授汤姆·韦斯特比和克里斯托弗·孔塞利切估算出了银河系中地外文明的数量：银河系中可能存在至少36个与地球文明类似的、具有无线电交流能力的外星文明。诺丁汉大学研究人员依据地球上生命演化的规律推导出计算地外智慧文明数量的方程式，并计算得出上述结论。
不过，按照研究人员计算，这些文明之间的平均距离达1.7万光年，人类现有技术无法探明它们的存在，也无法与之交流。
人类为何并不孤单？要从“哥白尼原理”说起
天文学中有个著名的“哥白尼原理”——地球在宇宙中的位置并无任何特殊。有时也表述为，宇宙中任何一个地方的观测者都会看到和我们所见同样的大尺度结构图像，这已经被众多天文观测所证实。更进一步，有人认为生命在宇宙中也并不特殊，即“天体生物学哥白尼原理”。尽管到目前为止人们还没有真正找到系外生命，但众多天文学家都对这一“原理”持肯定态度。因为它正得到越来越多间接观测数据的支持。
通过天文观测人们发现，仅银河系中就有至少两千亿颗恒星，而宇宙中的星系总数则在几千亿颗以上！其中的行星也绝不罕见，从1995年人类发现第一颗系外行星起，到现在短短20多年，就已发现了4100多颗。根据这些数据，人们根据概率论已经可以相当有把握地估算出，银河系内恒星周围的宜居带中存在类地行星的概率约为19%，也就是说像地球这样的行星在银河系中至少有400亿颗。如果人类文明是唯一的，那么文明存在的概率就只有不到400亿分之一，这违背了概率论中的“小概率事件原理”。因此天文学家才能断定，我们银河系中一定还存在其他文明。
当然，这里有一个需要注意的问题，即“天体生物学哥白尼原理”的直接数据来源只有一个，那就是地球。基于单个数据外推风险很大，因此上述结论也并不绝对。虽然目前并不能完全确定需要考虑多少参量，不过从概率上来说，小概率抵不过大基数，天文学家才会有把握地认为它是正确的。
36个类地文明？有这3个限定条件
诺丁汉大学的研究人员命名计算地外智慧文明数量的方程式为“天体生物学哥白尼原理”，为地外智慧文明的存在设定条件，例如银河系恒星形成时间、恒星寿命、恒星金属含量、恒星宜居带是否有类地行星等，引入已知情况计算得出结论。研究报告刊载于2020年6月15日出版的美国《天体物理学杂志》。
根据研究报告作者之一孔塞利切的说法，此项研究估算出银河系中可能存在的智慧文明的数量，但并未具体指出哪些恒星孕育并承载着这些文明。孔塞利切多年来一直致力于研究星系的形成和演化。他表示，在此项研究之前，科学界提出的可能存在的外星文明数量区间非常大，从零到10亿都有可能。此项研究首次做出了一项合理的估算。
孔塞利切说，新方法不同以往之处在于，“对生命如何形成做了非常简单的假设”。
首先，因为地球文明的诞生时间应该在50亿年左右，所以系外文明所在的母恒星年龄必须要大于50亿年。其次，它应该诞生在像地球这么大、位于恒星周围宜居带内的岩质行星上。再次，这个恒星系统要拥有足够的重元素，例如铁、铜等金属元素，否则将无法发展出类地文明。
因此，他们给出了计算银河系中可交流文明数量的方法——N=N·*fL·fHZ·fm·(L/t′)。其中，N*是银河系内恒星的总数；fL是年龄在50亿年以上的恒星比例；fHZ是拥有合适的行星系统的恒星比例；fm是具有足够多金属元素的恒星比例；L是可交流文明的平均寿命，即自文明有能力进行无线电通信之日起到它灭亡的平均时间；t′是（智慧）生命演化的平均可用时间。以地球为例，可以估算为从恒星形成之后50亿年起到今天的这段时间的平均值。例如，对一个当前年龄为80亿年的类地行星系统，其生命演化可用时间就是30亿年。
根据最新的观测数据，并将限制条件按照强弱分成12个等级，他们得到了如下结论：银河系中像地球这样的文明有36个。
进化了50亿年的外星人？仍有很大不确定性
研究人员认为他们给出了银河系中类地文明的数量下限，而且还进一步计算出，距离我们最近的类地文明，应不超过1.7万光年。不过文中给出的公式，让人不禁产生疑问：和德雷克公式相比，这个公式里有些参量可能并不独立。例如银河系里恒星的平均金属丰度和平均年龄，即fL和fm可能就不是独立变量，虽然相关性很小，对结果可能没有影响；同样fHZ也未必和其他参量无关，直接将它们的概率相乘或许并不完全准确，研究人员也并未对此在文中进行进一步的分析。此外，文中显示t′=48±5.5亿年，这意味着在银河系中的类地行星上诞生的文明，他们的平均演化时间已有将近50亿年。如果真是如此，那么银河系中将有大量地外文明已经比我们多进化了几十亿年！他们的文明程度将难以想象。
总之，估算有多少外星文明仍然存在很大的不确定性，今后人们必将随着观测数据的增加而给出更精确的估计。
银河系趣“数”
到底有多重？
1.5万亿个太阳！
银河系到底有多“重”？一个国际团队报告说，他们利用美国航天局哈勃太空望远镜和欧洲航天局“盖亚”探测器对银河系进行了迄今最精确的“称重”，认为银河系质量大约相当于1.5万亿个太阳质量。
美国太空望远镜科学研究所、欧洲南方天文台等机构研究人员在美国《天体物理学杂志》上报告说，在银河系总质量中，约2000亿颗恒星以及银河系中心一个超大质量的黑洞仅占很小的比例，其余大部分质量来自暗物质，后者是一种看不见的神秘物质，它就像宇宙的“脚手架”，把恒星固定在星系的某个位置。
过去几十年，研究人员已尝试使用多种观测技术为银河系“估重”，认为银河系的质量应该在5000亿到3万亿个太阳质量之间，最新测量结果处于这一范围的中间。宇宙中最轻的星系质量仅相当于10亿个太阳质量，最重的星系质量达到30万亿个太阳质量。因此银河系属于宇宙中比较重的星系，这对于一个明亮的星系来说十分正常。
到底有多宽？
横跨近200万光年
最新研究显示，银河系横跨近200万光年，是其发光的恒星盘直径的15倍还多。据英国科学新闻网站报道，天文学家早就知道，银河系中最明亮的部分——即容纳太阳的、呈煎饼状的恒星盘——横跨大约12万光年。在这个恒星盘外还有一个气体盘。一个巨大的暗物质环（可能充满了看不见的粒子）包裹着这两个盘，但由于这个暗环不发光，很难测量其直径。
现在，英国杜伦大学的天体物理学家爱丽丝·迪森及其同事利用附近的星系来确定银河系边缘的位置。研究小组在发表于阿奇夫论文预印本网站的一篇论文中说，银河系确切的直径为190万光年，误差在40万光年上下。
迪森的团队对银河系等巨型星系的形成过程进行了计算机模拟。科学家们专门找了两个巨型星系并排出现的例子，比如银河系和离我们最近的巨型星系仙女座，因为这样两个星系的引力会互相牵引。模拟结果显示，在一个巨大星系的暗环的边缘之外，邻近小型星系的速度急剧下降。
利用现有的望远镜观测数据，迪森及其同事发现银河系附近的小型星系的速度也出现了类似的下降。科学家说，这种现象发生在距离银河系中心约95万光年的地方，这就标出了银河系边缘的位置。
脑洞大开的猜想
外星人或许早来过地球
西班牙《阿贝赛报》称，一些地外文明可能曾在数百万年前造访过地球，只是它们的足迹已经被时间抹去。
报道称，这些结论来自美国国家航空航天局(NASA)、罗切斯特大学、宾夕法尼亚大学、哥伦比亚大学的研究人员组成的一个研究团队。有关这一结论的论文去年发表在《天文学杂志》上。
该论文的第一作者乔纳森·卡罗尔-内伦巴克和他的同事们认为，费米悖论没有考虑到一个非常重要的因素：宇宙中的一切始终都在运动。由于距离十分遥远（即便在我们自己的银河系内也是如此），来自其他星球的旅行者可能会根据天体的自然运动来推进探索星系的计划。换句话说，假想中的智慧和先进文明可能正在从容不迫地等待探索整个星系的时机。
恒星（及围绕其运转的行星）围绕着银河系的中心以不同的速度并沿不同的轨道运行。卡罗尔-内伦巴克指出，外星人可能只是在等待恒星运动为他们提供距离目的地更近的时机，然后通过星际旅行登陆目标星球。此前，许多研究人员都试图解答费米的问题，但他们的解决方案都没有考虑到恒星的持续运动。
因此，该研究指出，如果文明存在于相距非常遥远的恒星系统中，例如像地球一样位于靠近银河系边缘的生命稀少区域，那么“设法缩短星际旅程”是一个好主意。即等到自己星球的运行轨迹距离其他文明足够近的时候，再发射飞船并派遣殖民者。
如果是这样，文明传播到其他星球所需的时间将远比此前研究估计的更长。那么，外星人可能尚未到达我们的星球，也可能在人类发展出文明之前就曾造访过地球。
用激光联系外星人
美国麻省理工学院研究人员曾在美国《天体物理学杂志》上发表论文，提出用激光发射信号，同2万光年内可能存在的外星人取得联系。这个设想类似中国科幻小说《三体》中描述的“红岸工程”。
麻省理工学院詹姆斯·克拉克等人在论文中提到，使用1兆瓦到2兆瓦的高能激光，通过30米到45米口径的望远镜发射向太空，所产生的红外辐射足以在太阳向宇宙散发的辐射中显示出来，被2万光年内可能存在的外星人探测到。
如果有外星天文学家恰好对人类所在方向进行观测，他们可以收到这种激光信号，然后可以利用激光脉冲以类似莫尔斯电码的形式发送信息。
克拉克说，如果与相距不远的系外文明取得联系，比如距地球只有4光年的比邻星相关星系中存在外星人的话，用激光发射的信息只需数年即可到达。这种信息传输的速率可为每秒数百比特。
研究人员认为这种设想在现有技术能力下可实现。比如1兆瓦到2兆瓦的激光强度与美国军方设计用于击毁弹道导弹的高能激光相当；30米口径的光学望远镜也可以实现，欧洲南方天文台等机构正在智利兴建的“极大望远镜”主镜口径达39米。
（本版稿件综合新华社、科技日报）
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