装修时算预算,地板多少钱一平米你查得到,人工费也查得到,但「以后要不要加个阁楼」这一项没法填,于是总价只能给一个区间。德雷克方程是同一张预算表:七个因子乘在一起,前三个能查价,后四个只能猜,而猜法不同,结果相差十几个数量级。预算表本身不会告诉你答案。
德雷克方程把「银河系现在有多少个可通信文明」拆成七个因子。恒星形成率约 1–3 颗/年、有行星的比例接近 1、宜居行星数约 0.1–1 这三项有观测约束;生命出现率、智慧出现率、可通信比例、文明寿命四项完全未知。取不同的合理猜测,结果可从远小于 1 变到百万量级。
七个因子乘在一起,误差也乘在一起
方程写成 N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L。前三个描述「有多少合适的地址」,后四个描述「地址上会不会真的长出东西」。
乘法结构决定了它的性格:只要有一项接近零,整条链就断。反过来说,任何一项被低估十倍,结果就差十倍。这就是为什么同一个方程能同时支持「银河系只有我们」和「银河系挤满了人」。
前三个因子已经被观测钉住了量级
R* 是银河系每年的恒星形成率,换算成恒星数量级在 1 到 3 颗每年。fp 是有行星的恒星比例,开普勒与径向速度的结果把它推到接近 1——行星是常态而非例外。
ne 是每颗恒星身边宜居带内岩石行星的数量。不同统计给出 0.1 到 1 的范围,差异来自「宜居带」怎么定义、以及小半径行星的探测完备度。
fl 之后的四项没有任何独立测量
从 fl 开始,方程离开观测进入推测。生命出现率在太阳系里只有一个样本,而这个样本恰好成功了——这是典型的选择偏差,不能用它反推概率。
fi 与 fc 更含糊。「智慧」如何定义、「可通信」是否等于「愿意通信」,这两个问题连在地球上都说不清。把它们写成独立因子,本身就是一种简化。
L 是最容易被忽略、也最要命的一项
L 是文明平均保持可探测状态的年数。人类的射电泄漏窗口从 1930 年代算起,至今不到 100 年,而且随着数字广播与定向天线普及,地球在射电波段其实在变暗。
N 与 L 成正比。若 L 只有几百年,即使前面所有因子都乐观,银河系里同时存在的可探测文明数量也可能小于 1。
| 参数 | 数值 | 口径与来源 |
|---|---|---|
| R* 恒星形成率 | 约 1–3 颗/年 | 由银河系恒星形成率换算 |
| fp 有行星的比例 | 接近 1 | 开普勒与径向速度统计 |
| ne 宜居带岩石行星 | 约 0.1–1 颗 | 宜居带统计,区间宽 |
| fl 出现生命的比例 | 未知 | 只有一个样本 |
| fi 出现智慧的比例 | 未知 | 无独立测量 |
| L 可探测寿命 | 未知 | 人类射电窗口约 90 年 |
哪些是观测,哪些还是推断
常见问题
不能。它是乘法框架,不是测量仪器。四项未知因子各取十倍差异,结果就差一万倍,给不出有意义的点估计。
它把一个大问题拆成几个可以分别研究的小问题。前三项已经被数据填上,这本身就是进展,也把讨论的焦点推到了后四项。
有人取 fl、fi、fc 都接近 1、L 取百万年,得到百万量级;也有人取 fl 为千分之一,得到远小于 1。两种取法都不违反现有数据。
延伸阅读
- Drake, F. & Sobel, D. 1992, Is Anyone Out There?, Delacorte Press
- NASA 天体生物学项目关于德雷克方程与宜居性的说明页(astrobiology.nasa.gov)
- NASA Exoplanet Exploration 行星统计页面(exoplanets.nasa.gov)