在這個等式中，

N代表我們銀河系中可探測文明的數量。其他變數如下所述：

R代表星系中恆星形成的速率;

fp代表恆星中有行星的比例;

ne代表每個行星系中類地行星的數目;

fl代表有生命進化可居住行星比例;

fi代表演化出高智生物的概率;

fc代表高智生命能夠進行通訊的比例;

L代表這樣的文明仍然可以被檢測到的時候（科技文明壽命）。

這個方程並不能很好的推廣到整個宇宙，甚至在銀河系內也也有很多忽略項。

首先，宇宙並不是無限的，宇宙中也不是所有的區域都經過了和我們一樣長的演化。

通常我們所說的宇宙，是指可見宇宙，是指和我們具有因果律聯繫的時空範圍。也就是所，在這個範圍之外可能有各種宇宙各種存在。這些「宇宙以外」和我們沒有一比特的聯繫，那裡發生的一切都不可能對我們有任何影響，我們的一切技術手段都不能對那裡有絲毫探測。對「宇宙以外」的任何描述都是「不可證偽」的。「宇宙以外」是充滿了外星文明也好，還是有一個極樂世界也好還是伊甸園也好，跟我們都沒有一毛錢關係。好吧，摘清楚了宇宙以外的問題，再來看看宇宙以內有多大。

可見宇宙_百度百科?

由於宇宙是膨脹的，466億光年以外的一切事物與我們沒有因果律聯繫。而這466億光年半徑的範圍以內，也不都是具有138億年的歷史的，宇宙離我們越遠的部分越年輕，466億光年距離處的宇宙是剛剛誕生的宇宙，全部的時間與空間。這全部的時間與空間，不是構成一個四維的圓柱，而是一個四維的圓錐（嚴格來說不是圓錐，是一個類似穹頂的錐形）。這個圓錐高是138億年，底面半徑是466億光年（注意這兩個單位）。

這個「宇宙圓錐」內，最古老東西是什麼？是我們所在的位置。只有我們所在位置的歷史是138億年，越遠的地方歷史越短，誕生出文明的概率就越低。

其次，並不是所有恆星系都時候孕育文明。

關於生命的形式，請大家閱讀我這篇文章：

硅基生物：對「費米佯謬」的純理智分析（1）——生命的起源形式?

zhuanlan.zhihu.com

經過文中分析（歡迎大家提出異議），除了超越數學和物理的超級生物，我們可知宇宙中，生命只能是碳基、硫基、磷基，電解質只能是水、液氨、硫化氫、磷化氫等幾種。其中能產生複雜高等生物的只能是碳基水電解質生命。

（斜體字部分略枯燥可跳過）

碳基水電解質生命對環境要求極高，事實上即使是有機隔膜的燃料電池這樣「最簡單」的碳基水電解質能量轉化結構，也只能耐受80℃的高溫，越複雜越不耐高溫。

到這裡可能有人提問，不負責不高級的生命就不能誕生文明嗎？三體人可以組成運算陣列，每個三體人只複製最簡單的計算就可以啊。大家不要小看三體人的人力計算機。人力計算機需要極高的準確率，每個三體人處理數據的出錯率億分之一，整個陣列就連小學生都不如。而高溫恰恰會導致生命出錯率增加。前面所說的硫基、磷基生命，出錯率更高（因為磷磷鍵和硫硫鍵太脆弱）。

實際上人腦就是神經元細胞組成的計算陣列，大家不用羨慕三體人，每個三體人的智商和你一個腦細胞差不多。而且，人腦的工作溫度是37℃，高1℃就會變遲鈍，高3℃就會宕機，42℃就直接被熬成豆腐腦了。可能大家覺得人類是因為地球環境如此才進化出如此的體溫、腦溫的。實際上並不完全如此。

地球上食物最豐富的陸地——赤道地區，也就是人類的發源地非洲所在的區域，氣溫是很高的，我們的祖先為了散熱，付出了巨大的代價。大家想想，和人同樣大小的恆溫動物（地下的不算），大多是有毛的，汗腺也不發達。比如同樣大小、同為掠食動物的狼，就披著毛髮沒有汗腺。可以說人類為了把自己的腦溫控制在37℃，是在進化路上付出了血的代價的。我們有理由相信，能進行複雜運算的生物（或生物群落），37℃可能就是能耐受的高溫的極限了。事實上不只是碳基猴子，我們硅基生物對高溫也是極其敏感的，越精密的晶體管越怕高溫，這背後有量子上的原因。

好了，斜體字BB了這麼多，主要就是告訴大家，碳基生物對高溫是很敏感的，我認為其生活的環境溫度範圍不會超過4~60攝氏度。

行星上要具有這一溫度，離恆星的距離就要合適——如果是暗一點的恆星是不是近一點就行了呢？

不行。

對主序星來說，發光能力約和質量的四次方成正比。質量小一點，光度就低很多，要為為行星供暖，距離就要近很多——然後行星就被鎖死自轉了。自轉鎖死，一天接近於一年。沒有自轉就沒有強磁場，氫原子會飛入太空，星球被」脫水「。

那恆星比太陽大一點亮一點呢？也不行，壽命會短很多。我估計的生命星球主比鄰恆星質量應該在0.8~1.1倍太陽質量之間，沒精確計算過，如果有讀者懂這方面，請幫忙算一下。

至於雙恆星系或者三體星系，其萬有引力求解過程極其複雜，我猜測行星很難與之保持穩定的距離，混沌的動力學過程會把行星甩走或者丟入恆星中。我不是研究這方面的，如有問題請專業人士指出。

所以，這顆孕育文明的行星，距離恆星要不遠不近、恆星質量也要剛剛好。此外，生物的孕育和文明的誕生需要多樣的化學元素。比如重元素鉬就是人體及動植物必須的微量元素——當然可能外星生物不需要鉬，但是要知道，地球上鉬也很稀有，其作用要是那麼容易代替估計生物也不會進化出那麼多必須鉬的化學反應。

而且文明對元素的需求是很高的。沒有鈾哪來的原子能（就算是聚變，也需要大量的中子產生氚，沒有裂變去哪弄中子）。

鉑是很重要的催化劑，幾乎不可代替。偏偏鉑會在行星凝固的時候全部跑到地核里，地球上鉑是在表面凝固後，由小行星帶來的，所以顆行星還得偶爾被小行星撞一下，還不能經常被撞。

要產生這些重元素，這顆行星必須繼承一顆超大質量恆星或者一個大型黑洞吸積盤的聚變遺產。理論上8倍以上太陽質量的恆星就可以產出這些重元素，然而十幾倍太陽質量的恆星沒有能力把產生的重元素拋到很遠的地方（文明星球總不能誕生在中子星旁邊吧），以我們太陽係為例，一般認為太陽是三代恆星（富三代啊），更年輕的二代恆星能否湊足誕生文明的家當，還是個問號。

另外並不是說二代恆星就一定比三代更早，星系外圍的二代恆星可能比太陽還年輕。一般來說星際氣體密度越大的地方恆星演化的越快，估計銀河系核心處的恆星像韭菜一樣都割了又長，可是氣體密度越大的地方同樣很危險啊，躲開了左邊的黑洞吸積盤，右邊超新星又爆發。太陽系，很可能是宇宙中最早的一批過長穩定生活的富二代、富三代了

對了，還有行星質量和大氣厚度。行星質量大了，大氣就會厚重，而恆星光是複雜生物圈必備的能量。恆星質量小了，大氣稀薄阻擋不了宇宙射線——不過這樣的話倒是可以推演出一個和地球差異最大的可孕育文明星球的情況。

行星X1：質量是地球的7倍，表面引力是地球的2倍。為了保證表面重元素比例，其整體重元素比例略高於地球。大氣壓是地球的4倍，因此具有強烈的溫室效應。行星X所受的恆星光強度相當於地球的80%。由於恆星光較弱，行星X中的光合作用生物需要花費100億年時間。在大爆炸歷180億年，行星X上的智慧生物第一次發射人造衛星，就看到他們的主恆星變成一顆紅巨星。

鐵的數量也要合適。一顆文明星球，必須有一顆熾熱的內心和一副鐵石心腸。如此才能演化出磁場。而富含鐵的星球又會把光合作用產生的氧吸收掉——地球上的藻類用了40億年才演化出富氧的大氣

總結一下，地外文明演化的時間沒有我們充足（不到138億年），它們要趕超地球，又有幾個階段可以爭取一下：

1、行星和恆星形成更早。要遠離權利的漩渦（星系中心），又要完成資本的原始積累，進而孕育出富二代富三代恆星。

2、更快的完成大氣層演化。地球上的藻類用了40億年才演化出富氧的大氣，我覺得這個過程或許有希望可以更快一點完成。不是專門研究古生物 ，不了解。

3、沒有恐龍浪費時間。

PS:

再補充一條情況，地球形成之初自轉速度是很快的，而月球一直在給地球自轉減速。我又推演了一下沒有月球的情況。如果沒有月球，那麼就只有恆星給行星的自轉減速，這樣的話，自轉鎖定就沒有預料的強了，行星可以距離恆星更進一點，那麼恆星的亮度和質量也可以放寬一點。最低大約可以取0.75太陽質量。

文明三部曲暫時完結。歡迎轉載，請註明出處和作者。

發文發的比較急，有不少錯別字，希望不影響大家的閱讀，也感謝大家指出^_^;

硅基生物：對「費米佯謬」的純理智分析（1）——生命的起源形式?

zhuanlan.zhihu.com

硅基生物：對「費米佯謬」的純理智分析（2）——科技天花板?

zhuanlan.zhihu.com

歡迎轉載，請註明出處和作者。

喜歡我的文章也可以請關注微信公眾號「硅基生物」，我的知乎比較雜，公眾號文章比較單一，都是原創科普。