1950年，在访问洛斯阿拉莫斯国家实验室期间，曼哈顿计划的关键人物之一恩里科·费米正与其他物理学家共进午餐。谈话转向了飞碟，在某个时刻，费米突然问道：“大家都在哪里？”或者，正如餐桌上的另一个人所记得的那样：“你们难道不好奇大家都在哪里吗？”换句话说，如果外星人存在，为什么我们从未遇到过他们？
这一刻变得著名，标志着人们对地外生命看法的转变。此前，这主要是一个哲学辩论的话题，但现在它变成了一个严肃的科学问题。几个世纪以来，人们一直想知道月球或火星上是否有生命，但他们假设我们永远不会确切知道，因为前往另一颗行星是不可能的。到了20世纪50年代，这似乎不再遥不可及。除了太空旅行，科学家们还在开发探测来自许多光年之外恒星射电信号的方法。这些技术仍处于早期阶段，但已经很清楚，人类不会永远被困在地球上。
这种新的可能性感引发了一个令人不安的问题。自16世纪哥白尼证明地球不是宇宙中心以来，现代科学已经习惯了我们的星球并不特别的想法。如果地球只是一颗普通的行星，那么它没有理由成为唯一拥有智慧生命的行星。鉴于宇宙大约有138亿年的历史，它应该充满了科技远比我们在人类历史几千年中发展出的技术更先进的文明。然而我们找不到任何他们的踪迹。
这在1950年是事实，今天仍然是事实，尽管有一些广为人知的反面说法。自2017年《纽约时报》报道美国军方拥有飞行员遭遇不明飞行物的视频记录以来，外星人已成为主流话题。众议院甚至就现在所谓的“不明异常现象”举行了听证会，将其视为可能的国家安全威胁。但模糊不清、没有定论的“五角大楼不明飞行物视频”并没有带来任何清晰的外星飞船图像，就像早期的不明飞行物目击浪潮从未产生确凿证据一样。
对大多数科学家来说，关于外星人的真正谜团不是他们的存在，而是他们的完全缺席。
第一次认真尝试接收来自深空外星文明射电信号是在1960年，当时美国天文学家弗兰克·德雷克进行了一项名为“奥兹玛计划”的实验。德雷克使用西弗吉尼亚州国家射电天文台的望远镜，在电磁波谱上的一个特定位置搜索信号：1420兆赫，被称为“氢线”，因为氢原子在该频率下会发出光子。
由于氢在宇宙中非常普遍，这条线很容易被射电望远镜探测到。在1959年的一篇论文中，天文学家朱塞佩·科科尼和菲利普·莫里森认为，任何先进文明都会在其射电天文学发展的早期发现这一事实，就像人类一样。因此他们推断，任何想要广播信号以吸引宇宙邻居注意的物种很可能会选择1420兆赫。但尽管奥兹玛计划花了150个小时观测两颗相对较近且与太阳相似的恒星，它在氢线处没有发现任何异常活动。
1971年，美国国家航空航天局召集了一组专家研究寻找地外生命的最佳方法。他们的报告名为“独眼巨人计划”，于次年发布，此后一直是搜寻地外智慧生命（通常缩写为Seti）的关键参考。该报告提议建造独眼巨人系统，被描述为“一个直径10公里到10英里的天线‘果园’，包含1000到大约2500个天线。”这样的阵列扫描天空的速度比奥兹玛快20万倍。建造独眼巨人的估计成本在100亿到250亿美元之间——相当于今天的770亿到1920亿美元——使其大致与阿波罗计划一样昂贵。它从未被建造，1993年，国会削减了美国国家航空航天局对搜寻地外智慧生命项目的适度资金。自那以后，美国的所有努力都由私人资助，主要来自亿万富翁，如微软联合创始人保罗·艾伦和苏联出生的企业家尤里·米尔纳。计算机技术的进步意味着今天的搜寻地外智慧生命工作比半个世纪前复杂得多，能够从数万个星系扫描数百万个射电频道。但结果仍然相同：从未探测到来自外星文明的人为信号。
这并没有让真正的信徒气馁。位于加利福尼亚的搜寻地外智慧生命研究所的天文学家塞思·肖斯塔克写道，搜寻地外智慧生命的“失败被这样一个事实所缓和：被采样的恒星系统数量仍然相当少。”2010年，天文学家吉尔·塔特——该领域几十年来的领军人物——计算出，被搜索的宇宙部分如此之少，就像从海洋中舀出一杯水来确定其中是否有鱼。
如果地外信号确实存在，只是需要找到正确的位置，那么搜寻地外智慧生命完全有可能明天就找到一个。但在超过65年的搜索中这并没有发生，而且在那之前，外星信号和外星飞船一样仍然是假设性的。不仅没有证据表明地外生命试图联系或访问我们；也没有证据表明他们存在。这种不出现对现代科学假设构成的挑战比任何不明飞行物目击都更严峻。事实证明，地球确实有一些独特之处：据我们目前所知，它是唯一存在生命的地方。但为什么？
1961年10月，在弗兰克·德雷克通过奥兹玛计划未能探测到任何外星射电信号一年后，他邀请了一打科学家参加会议讨论搜寻地外智慧生命的未来。为了澄清问题，他试图计算在我们的银河系中有多少地外文明可能正在广播射电信号。德雷克推断，答案取决于七个变量，包括“一个普通系统中有多少颗行星能够支持生命？”以及“在存在生命的行星上，像人类这样的智慧物种多久进化一次？”
将所有变量相乘，你就得到了银河系中搜寻地外智慧生命潜在目标的数量。德雷克写下了这个公式，此后一直被称为德雷克方程。当时，没有一个变量可以被可靠地估计。德雷克的粗略计算得出大约5万个广播文明的估计值，但这基本上只是猜测。德雷克方程的真正目的是建立一个研究计划——一系列天文学家试图回答的问题。在21世纪，他们取得了重大进展，这要归功于新的天基望远镜，使我们能够比以往任何时候都更详细地观察宇宙。
对于第一个变量——银河系中新恒星形成的速度有多快——现在估计每年有10到20颗新恒星诞生（远低于银河系年轻且富含恒星形成气体时的速度）。我们银河系中的恒星总数约为1000亿颗。在整个可见宇宙中，估计有2万亿个星系，总共产生大约1000亿亿颗恒星。关于宇宙仍有太多未知，这个数字肯定会被修正，但它足以令人震惊，为德雷克方程开了一个有希望的开端。
探测恒星比探测围绕它们运行的行星容易得多，而在1961年，德雷克问题的答案——第二个和第三个问题——有多少恒星拥有行星，以及其中有多少行星能够支持生命——在当时完全未知。随着望远镜变得更加强大，科学家们能够通过测量行星经过恒星前方时恒星光的微小变化来探测系外行星，即太阳系之外的行星。第一颗系外行星于1992年被发现，第二颗于1995年被发现。在2010年代，由于开普勒太空望远镜和凌日系外行星勘测卫星的观测，发现速度急剧加快。
到2025年，银河系中已识别出约6000颗系外行星，其中至少有三颗围绕比邻星运行，这是离太阳最近的恒星。这只是冰山一角。虽然我们还不能对德雷克的第二个问题给出明确答案，但2012年发表在《自然》杂志上的一项研究表明，仅在我们的银河系中就有至少1000亿颗行星。
为了处理德雷克的第三个问题——其中有多少行星能够维持生命——一个新的科学领域出现了：天体生物学，即对地球以外生命的研究。这是一个棘手的领域，因为我们没有可以研究的例子。相反，天体生物学家专注于生命所需的基本条件，以及我们如何判断遥远的行星是否满足这些条件。
系外行星距离太远，无法看到它们表面发生了什么。但我们可以测量行星的大小及其与所绕恒星的距离，并据此对其大气、温度甚至磁场做出有根据的猜测。由于地球是我们已知唯一支持生命的行星，因此假设在这些方面与地球相似的系外行星最有可能适合居住是合理的。
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美国国家航空航天局的插图，展示了行星开普勒-452b可能的样子。照片：美国国家航空航天局/路透社
天体生物学研究还涉及研究我们自己星球上的生命，以了解其能够繁衍生息的环境范围。“极端微生物”——在极端条件下生存的简单生物——的发现表明，生命可以存在于两英里厚的冰层下和高达208华氏度（98摄氏度）的温泉中。这表明即使在一些看似不宜居的行星上，某种形式的生命也可能发展。例如，虽然今天火星上没有液态水，但据认为古代海洋的冰冻残余位于其表面之下，未来的探测器有可能在那里探测到某种极端微生物生命。
2025年，美国国家航空航天局宣布，毅力号火星车分析的一块岩石样本含有两种矿物，蓝铁矿和硫复铁矿，在地球上它们是细菌代谢的副产品。这些矿物可能是数十亿年前火星上存在原始微生物的迹象。如果得到证实，这将是一个开创性的发现。正如天体生物学家大卫·卡特林所写：“即使是火星上最简单的微生物……也会改变银河系其他地方存在生命的概率平衡，因为它们将证明生命可以在一个太阳系内起源两次。”然而，火星上存在生命的证据不一定意味着生命在两个星球上独立开始。也有可能生命起源于地球并传播到火星，或者反过来，通过陨石或尘埃在太空中携带。这将支持“泛种论”理论，该理论认为生命起源于宇宙中的一个或少数几个地方，然后在漫长的时期内自然传播。
在地球上，任何比细菌更先进的生命形式都需要液态水才能生存。因此，适合居住的系外行星最重要的因素是它不能离恒星太近，因为强烈的热量会使水蒸发，也不能太远，因为寒冷会使水变成冰。如果一颗类似地球的行星位于“金发姑娘带”——温度“恰到好处”适合液态水存在的区域——它就成为适合居住的主要候选者。首先，它可以被认为是生命的候选者。第一颗被发现这样的行星是开普勒-452b，由开普勒太空望远镜于2015年发现。它比地球稍大，绕其恒星运行需要385天，这与我们365天的年份非常接近。到2025年，宜居世界目录——由波多黎各大学运营的数据库——列出了29颗类似地球的系外行星，而我们才刚刚开始。2020年发表在《天文学杂志》上的一项研究估计，银河系包含至少3亿颗金发姑娘带行星，可能多达60亿颗。
天文学在计算德雷克方程的前三个因素方面取得了巨大进展。但正如天文学家萨拉·西格所指出的，“前三个因素是可测量的；其他四个不是，而且可以说永远不会是。”
我们最接近回答德雷克第四个问题——有多少行星真正发展出生命——的方法是寻找生物特征：系外行星大气中的化合物，在地球上与生命相关。2025年，研究人员宣布他们在K2-18b的大气中发现了二甲基硫醚，这是一颗位于124光年外恒星宜居带的系外行星。由于这种化合物在地球上是由海洋浮游生物产生的，它可能暗示有机生命的存在。但其他科学家很快反驳，认为数据并不能确认二甲基硫醚的存在。
K2-18b凸显了天体生物学的局限性。发现一颗系外行星很难；在金发姑娘带中发现一颗更难；探测可能的生物特征更难。即使生物特征被确切证实，也只能表明生命可能存在。没有办法知道它是否真的存在，更不用说它采取什么形式了。
对系外行星的搜索正在极大地扩展我们对宇宙的视野。“我们已经了解到，宇宙充满了令人着迷的各种行星，比我们想象的更多类型，”天体生物学家丽莎·卡尔滕格写道。但到目前为止，它发现的地外生命数量与射电天文学一样多：零。我们对宇宙了解得越多，费米悖论就越尖锐。
为了解释这种“大寂静”，研究人员关注德雷克方程的最后三个变量：在存在生命的行星上，像人类这样的智慧物种多久进化一次？在这些智慧物种中，有多少发展出向太空发送射电信号的技术？最后，一个广播文明在消失之前能持续多久？
这些问题超出了天文学的范畴；即使在理论上，建造更灵敏的望远镜也无法回答它们。揭示这些问题的唯一方法是编制一份宇宙中物种的目录并研究它们的历史。但我们提出德雷克问题的原因正是我们没有这样的目录。
因此，在实践中，思考地外智慧意味着思考我们所知的唯一智慧物种——我们自己。智人进化并发展出太空技术必须具备什么条件，我们预计当前形式的技术文明能存活多久？
在方程的七个变量中，德雷克和他的同事们发现最后一个变量——他们称之为“L”（代表“时间长度”）——最难估计，给出的猜测从1000年到1亿年不等。这种不确定性反映了L本质上是对人类未来的预测。只要我们是唯一已知的技术文明，我们就只能通过思考我们自己的文明可能持续多久来估计这类文明持续多久。而且有充分的理由认为它可能不会很长。射电天文学和太空飞行的诞生与核武器的发明和火箭技术的发展同时发生——将宇航员送上月球的同一批火箭也被用于建造洲际弹道导弹。到目前为止，人类在过去80年里设法避免了在核战争中自我毁灭，但需要大胆的先知才能保证我们在未来80年不会这样做，更不用说未来800年了。技术进步可能是自我限制的：任何强大到足以离开其行星的物种也强大到足以摧毁它。
恩里科·费米，曼哈顿计划的缔造者之一，在1950年提出了这个问题：“大家都在哪里？”德雷克认为，将方程中的所有变量相乘会得出我们银河系中大约5万个广播文明。如果真实数字恰好是一，那么至少其中一个变量必须比预期小得多。换句话说，在先进文明的进化过程中，必须有一个或多个步骤非常难以通过。
正如经济学家罗宾·汉森在1998年一篇有影响力的论文中所写：“在简单的死物质和爆发性生命之间的路径上有一个‘大过滤器’。”出于某种原因，“绝大多数沿着这条路径开始的东西从未成功。事实上，到目前为止，我们过去宇宙中千亿万亿颗恒星中没有任何东西完全走完了这条路径。”
像德雷克方程一样，大过滤器给了我们一种思考什么使技术文明成为可能的方式。回答这个问题涉及天文学、物理学和生物学。它还提出了关于人性和命运的问题，这些问题传统上留给哲学和宗教。
我们早就知道某些物理条件是生命发展所必需的：与太阳的距离合适、有水、有可呼吸的大气。但还有许多其他宇宙巧合可能对生命的出现和生存同样必要。例如，一颗经常被小行星撞击的行星很难长期维持生命。当一颗大约六英里宽的小行星在6600万年前撞击尤卡坦半岛时，据认为它消灭了四分之三的物种，包括非鸟类恐龙。
如果没有木星，这样的撞击会更加频繁。这颗巨行星恰好位于离地球合适的距离，可以拦截彗星和小行星。像木星这样的邻居可能是高级生命的先决条件，因为在一颗没有木星的行星上，大规模灭绝会不断重置进化的时钟。
然后是板块构造。地球表面被分成大的板块，随着时间的推移缓慢漂移。在它们的断层线上，由碳构成的旧岩石被拉入行星炽热的内部，新岩石以岩浆的形式上升。这条“传送带”有助于稳定大气中的碳含量，防止可能消灭生命的失控升温或降温。
地质学家不确定为什么地球有构造板块——目前最好的理论是行星内部的放射性衰变产生热量，融化地下岩石。但我们知道我们是太阳系中唯一拥有板块的行星。火星和金星是岩石行星，大小与地球大致相同，但它们的表面是刚性的，不会分裂成独立的部分。因此，板块构造也可能属于生命的先决条件清单。
生命需要的条件越多，就越容易缩小银河系1000亿颗行星作为潜在家园的范围。“稀有地球”假说表明，具有所有这些特征的类似地球的行星可能极其罕见。“稀有地球假说，”塞尔维亚天体物理学家米兰·契尔科维奇写道，“表明这些[生命所需的]每一个条件都不太可能，而且它们（或至少看起来是）因果独立的，因此它们的组合必定极其罕见，可能在整个银河系中是独一无二的。”
地球上的生命似乎在行星形成后不久就开始了；最古老的细菌只比太阳系年轻几亿年。这似乎是一个好迹象，表明在合适的条件下，生命可以很容易地开始。但在这些早期开端之后，主要的进化步骤来得非常缓慢。第一个细胞核花了大约20亿年才发展出来，允许从简单的原核细菌向更复杂的真核生物转变。又过了10亿年，第一批多细胞生物才出现。
有趣的是，遗传证据表明，这些关键发展中的每一个在地球历史上都只发生过一次。这表明它们可能不是生命在任何地方都会经历的必然阶段，而是极其罕见的偶然事件。生命可能在其他行星上以古菌的形式存在——能够在极端环境中生存的单细胞生物——而从未进化到海绵动物，更不用说植物和动物了。
至于像我们这样的哺乳动物，我们在地球上的时间也高度依赖于偶然。恐龙统治地球超过1.5亿年。相比之下，智人只存在了大约30万年，占地球历史的0.006%。从这个角度回顾人类历史，我们似乎栖息在一座由令人难以置信的巧合组成的摇摇欲坠的积木塔上。如此多的因素必须完美地对齐才能让我们存在；改变其中一个，我们就不会在这里。这令人眩晕，提醒我们，我们对自己世界所认为理所当然的一切实际上都是根本性的偶然。不仅生命和人类生命不必存在；它们不存在反而更合理。
在早期的几个世纪里，一些思想家得出了类似的结论，并将其视为神圣天意的证据，天意塑造了精心调谐的宇宙以支持人类进化。今天，新一代宇宙学家不再求助于古老的超自然信仰来解释人类的独特性，而是认为我们需要大大扩展关于生命和智慧可能采取的形式以及我们应该如何寻找它们的想法。
搜寻地外智慧生命基于这样一个假设：我们会找到外星人，因为他们想被找到。它寻找被故意发送到太空的射电信号，目的是吸引足够先进的文明的注意。独眼巨人计划报告认为，“发送种族将试图使破译和理解信息的工作尽可能简单和万无一失。”
这一假设反映了太空时代的乐观主义，当时人类登上月球并首次凝视深空。在如此短的时间内取得如此多的成就，自然相信其他智慧物种也会同样冒险。他们难道不像我们一样想结束他们的宇宙孤独吗？
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西弗吉尼亚州格林班克国家射电天文台的射电望远镜。照片：吉姆·韦斯特/阿拉米
这些关于外星人行为方式的想法从根本上是以人类为中心的，想象任何智慧物种都会被我们相同的动机驱动：对知识的热爱和对权力的热爱。但没有理由认为宇宙其他地方的生命在身体上或精神上会进化得像我们。
在2016年一篇题为《生命的“难题”》的论文中，物理学家萨拉·伊马里·沃克和保罗·戴维斯指出，“天体生物学和我们关于非人类意识的假设都倾向于受到我们对地球生命理解的影响。”我们理所当然地认为，地球上进化出的特定形式——从细胞到多细胞生物，从真社会性群体到语言社会——是自然法则的必然结果。因此，类似的东西必须在任何存在生命的地方出现。但沃克和戴维斯认为，实际上，我们所知的生命来自“偶然与必然的结合”，包括许多将进化推向新路径的不太可能的事件。
沃克和戴维斯建议不要期望所有生物都像我们一样——有胳膊、腿、火箭和射电望远镜——而是重新思考生命本身。他们提议从功能上将其定义为“允许信息获得对物质的因果控制的实际物理机制”。在地球上，信息物理存储在DNA链和突触信号中。在宇宙其他地方，它可能采取如此不同的形式，即使我们找到了也不会认出它们。
这个想法吸引了20世纪波兰科幻作家斯坦尼斯瓦夫·莱姆，他在几部小说和故事中探讨了这一点。在他最著名的书《索拉里斯星》中，人类发现了一颗被有感知的海洋覆盖的行星。第二章“索拉里斯学家”是一部精心构建的虚构历史，讲述了关于这种类似“糖浆状凝胶”的生物的科学辩论。它是一个“原始生物”还是一个“高度组织的结构”？它是否跳过了“所有地球的发展阶段——即原生动物和后生动物的出现，植物和动物的进化”——仍然设法变得智能？
这部小说变成了一种恐怖惊悚片，被困在索拉里斯星上的宇航员被奇怪的幻影跟踪。但这些不是鬼魂；它们是海洋生物试图通过读取访客的思想并呈现出其中发现的形状来与他们交流。海洋本身似乎通过用其凝胶状的波浪创造精心设计的形状和结构来思考。但人类访客完全无法理解这些运动的意义。《索拉里斯星》真正的悲剧不是科学家们的惨死，而是其中一位所称的“接触的失败，缺乏回应”。
最近，理论家和故事讲述者——在思考外星人时这种区分常常模糊——开始推测，将我们与地外生命区分开来的不是不同的生物学。相反，生物学本身可能是心智发展的原始阶段，真正先进的文明不可避免地会超越它。毕竟，21世纪最令人印象深刻的技术成就不是在太空探索中，而是在计算领域，这让我们能够创造越来越详细和强大的世界模型。如果这种进步继续下去，我们已经开始担心人工智能和虚拟现实可能取代人类智能和物质现实。
也许这就是为什么我们迄今未能找到外星生命踪迹的原因。当智慧物种变得足够先进时，也许他们的目标不是殖民行星，而是逃离物理存在本身。约翰·斯马特，一位非学术界的未来学家，将自己的工作描述为“加速研究”，称此为“超越假说”：外星人对我们不可见，因为他们已经超越了我们目前所理解的物质存在。
在2012年的一篇论文中提出这一观点时，斯马特推测，随着文明发展“更多的计算和模拟能力”，他们将不会扩展到外太空，而是扩展到“内太空”，创造比物理现实更复杂和有趣的虚拟现实。在地球上，计算机随着功能增强而变得越来越紧凑。因此，假设外星虚拟现实的物质基础——意识软件运行的硬件——将占据越来越少的物理空间是合理的。最终，斯马特认为，这一过程可能产生一种如此紧凑的技术，以至于对我们来说几乎不可见。它将基本上从宇宙地图上消失。
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很明显，超越假说，就像冷战时代的银河殖民想法一样，反映了一种“现时主义”——假设现在发生的事情将来会继续发生，只是更强烈。它将21世纪的计算机革命变成了每个技术文明都必须遵循的普遍路径。
但当我们思考地外生命时，很难避免某种程度的人类中心主义和现时主义。没有关于外星人的真实数据，思考他们是一种想象行为，我们的想象力唯一可以借鉴的材料是我们自己的经验。随着我们对人类的理解发生变化，我们对宇宙“他者”的可能或可能的感知也在变化。就像不明飞行物遭遇报告是人类证词而非科学证据一样，我们所有关于外星人以及如何找到他们的思考最好被视为人类不断演变的自我画像。
改编自《我们想要相信：外星人如何成为主流以及为什么这很重要》，由哥伦比亚全球报告于8月25日出版。要支持《卫报》，请从guardianbookshop.com订购您的副本。可能适用邮费和包装费。在此收听我们的播客，并在此注册长读每周电子邮件。
常见问题解答
以下是一份关于费米悖论和大寂静的常见问题列表，从初学者到高级不等
初学者问题
1 大寂静到底是什么
它是指宇宙极其广阔、古老且充满行星，但我们看不到任何智慧外星生命的迹象。这是我们仰望星空时听到的寂静，看不到外星文明的证据。
2 什么是费米悖论
这是一个以物理学家恩里科·费米命名的问题。他著名地问道：“大家都在哪里？”悖论是外星人存在的高概率与我们看到零证据之间的矛盾。
3 为什么我们首先期望外星人存在
因为数字。仅在我们的银河系中就有数十亿颗恒星，其中许多拥有行星。有这么多类似地球的世界，统计概率似乎表明生命甚至智慧生命应该是普遍的。
4 我们是否在寻找错误的东西
可能。我们主要寻找射电信号。但外星人可能使用我们甚至无法想象的先进技术，如激光、引力波或某种我们尚未发现的物理学。我们可能用错误的磁铁在干草堆里找针。
5 大寂静是否意味着我们是孤独的
不一定。这只是意味着我们还没有找到任何人。这可能意味着他们太远、太安静、太不同，或者他们不存在。寂静本身并不提供最终答案。
中级问题
6 什么是稀有地球假说
这一理论认为复杂生命极其罕见。它表明我们特定的因素组合——一个用于稳定的大型月球、一个偏转小行星的木星、板块构造和磁场——是如此独特，以至于地球可能是银河系中唯一拥有复杂生命的地方之一。
7 什么是大过滤器理论
这是一个令人清醒的想法。它表明进化的某个阶段几乎不可能通过。这个过滤器可能在我们身后，也可能在我们前面，比如核武器的发展
