科学讲述外星人，科普外星人
在民间，人们一直对外星人感兴趣，甚至有人认为外星人无处不在。这包括不时发生的UFO事件，月球和火星有外星人的影子，太阳附近出现过外星人飞船等。，而且还有美国51区解剖外星人的图片和罗斯威尔UFO事件的铁证。
事实上，这些所谓的与外星人有关的故事早已被科学界嗤之以鼻。除了一些牵强附会的故事，大部分都是哗众取宠、阴谋论者制造的谎言和谣言，没有一个有科学依据。
其实科学界对外星人的兴趣远远强于吃瓜群众。然而，与民众不同的是，科学界并不跟风，而是严谨地搜索和研究他们。正因如此，上个世纪诞生了许多与外星人有关的理论，其中有四个广为人知。按照它们问世的时间，分别是费米悖论、德雷克方程、戴森球理论和卡尔达舍夫的文明等级理论。
1.费米悖论
费米悖论，又称费米悖论，是由1938年诺贝尔物理学奖获得者、著名物理学家恩利克·费密提出并创立的。这是一个关于外星人和星际旅行的科学悖论。其核心思想是高估地外文明的存在与缺乏相关证据之间的矛盾。简单归结为一句话:“既然有那么多外星人，他们在哪里？”
这个问题展开后，就会变成一个三层深化问题:
第一，地球在宇宙中不是特殊的而是典型的。宇宙中应该有很多像地球一样的星球，所以宇宙中也会有很多有生命和文明的星球。第二，到目前为止，人类还没有在可观测范围内发现任何地外生命和文明的证据，这说明宇宙中的生命和文明极其稀少，或者说我们误解了智慧生命的一般行为；
第三，当人类飞船的速度非常慢的时候，征服银河系可能需要500万到5000万年。虽然这个时间很长，但是从地质尺度上来说是很短的。因为宇宙的寿命是138亿年，如果宇宙早期就出现了文明，这个文明就有100多亿年的历史了。即使是有几十亿年历史的文明，星际旅行或者星际殖民也应该是常态，他们的行为应该被人类所观察。但事实是，到目前为止，还没有这方面的证据。
费米悖论一提出，就被科学界作为一个严肃的概念来讨论。因为提出的较早，后来推出的德雷克方程被科学界视为对这一悖论的第一次正式回应。但由于德雷克公式中的一些变量，在科学界存在争议，无法得到更精确的解。
1975年，美国著名学者麦克·哈特(Mack hart)发表论文《地球上没有外星文明的解释》，对费米悖论给出了四种解释(引用):
1.对于地外文明来说，星际旅行并不可行。2.从动机分析，地外文明并不打算与人类进行接触。3.地外文明刚刚出现，和人类接触还需要一段时间。4.地球被外星文明造访过，只是我们不知道而已。在逐一讨论后，哈特认为上述四个理由都不成立，向后的结论只能是地外文明根本不存在。
自从费米悖论出来后，问号“外星人在哪里？”一直在问科学界，影响很大。几十年过去了，人类对Tai 空的探索越来越深入。发射的探测器已经飞越了太阳系的主要行星和一些卫星、矮行星和小行星，利用先进的望远镜还发现了数以千计的系外行星。外星人不仅没有找到一根头发，甚至连最小的活细胞都没有找到。
所以费米悖论的问号越来越大，本质上是否定外星人的存在。问题就变成了:既然我们至今没有发现任何外星人的踪迹，为什么我们还相信他们的存在？
2.德雷克方程式
德雷克方程是由美国天文学家弗兰克·德雷克于1960年提出的。是用来猜测“银河系中可能接触到我们的智慧文明星球数量”的公式。有两个公式:公式1: n = ng× FP× ne× fl× fi× fc× fl公式2: n = r *× FP× ne× fl× fi× fc× l其中n代表银河系中可能与我们交流的文明数量。
公式后面的字母符号代表恒星数量、行星比例、行星系统中类地行星数量、可居住行星比例、进化出智慧生物的概率、智慧生物能够交流的概率、科技文明持续时间在行星生命周期中的比例等。
公式2和公式1的区别是R*代替Ng，L代替fL。R*是银河系恒星形成的平均速率，L是科技文明的寿命。
在这两个公式中，有的是确定性因素，比如银河系的恒星数量和恒星与行星的比例，类地行星与宜居行星的比例等。，而另一些则是不确定的，最大的不确定性是科技文明存在的时间与其生命周期的比值。
我们地球上的生命存在了几十亿年，科技文明只有几百年，这是很小的比例。人类未来的科技文明还能持续多久？我们无法知道。因此，银河系中有多少可能的文明成为一个不确定的问题。
然而，许多科学家怀着极大的兴趣计算了这个方程。于是，有人认为银河系至少有一百万颗文明星球，有人认为只有十万颗，有人认为地球可能只有一个。
3.戴森球体理论
这个理论是爱因斯坦的助手、物理学家弗里曼·戴森在1960年提出的人造天体理论。简单来说，就是建造一个巨大的外壳来包裹文明所在的星球。这个巨大的人造外壳吸收和聚集了恒星的大部分能量，通过核聚变转化为文明升级的能量。
在太阳系中，戴森球体的半径约为1.5亿公里，也就是边缘在地球轨道附近。有人论证了在太阳系中建造戴森球的可能性，认为只有将太阳系中的所有行星、卫星、矮行星、小行星甚至各种气体尘埃拆解，才能建造出一个厚度仅为20cm(厘米)、密度为600kg/m^2、半径为1.5亿km的外壳，而这个外壳的总质量约为1.82x10^26kg
戴森球体的构建思路有很多，比如戴森泡泡、戴森云、戴森网等。这些戴森球形状各异，由许多部分组成，可以一步一步完成，增加了戴森球建造的可行性。这些戴森球体并没有完全封住恒星，所以理论上并没有获得恒星的全部能量，而只是大部分。
戴森球建成后，没有人类居住的地球家园，也没有金木那样的水、火、土、海八大行星。所以人类只能生活在泰空这个城市里，这个城市附属于戴森球体，社会生活与我们现在所能想象的完全不同。
戴森认为，这是任何文明升级到一定阶段的必然要求，否则将无法获得文明升级所需的巨大能量，也没有办法飞出恒星系进行星际殖民。建造戴森球必然会对恒星的亮度产生重大影响，会被其他文明观测到，是人类寻找地外文明的一个依据。
所以从上个世纪开始，科学界就开始寻找戴森球现象作为寻找高级地外文明的途径，通过大型望远镜观察遥远的恒星，看能否找到具有戴森球特征的恒星。
好事多磨。在开普勒任务中扫描10万颗恒星的过程中，NASA发现了一颗名为KIC 8462852的恒星出现了奇怪的亮度变化。光变曲线呈非周期性变化，光变下降幅度高达20%！在排除了各种原因后，科学家们怀疑有更高的外星文明正在建造戴森球体，一个巨大的太阳能电池板集群正在导致这种光线变化。
后来，美国搜寻地外文明协会利用艾伦望远镜阵列对这颗恒星进行了两个多星期的观测和监听。观察的结果是，无论是光线变化还是无线电信号，都没有任何文明活动的迹象，从而否定了这个疑似戴森球文明的存在。
但是，科学家并没有放弃寻找，仍然在寻找类似戴森球的现象。以人类目前的观测水平，只能观测到这种程度的文明。
4.卡尔达舍夫等级
这个理论是前苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫在1964年提出的。它是衡量宇宙中一个文明科技水平的方法。它的衡量标准是文明在星际交流中使用的能量总量，表明只有能与外星人交流的文明体才能被列入卡尔达舍夫等级。
他将宇宙文明的科技水平分为三个等级，其能源利用基础因文明所在的恒星和星系不同而为变量。这里，以地球文明为例，它的等级能源利用基数是:
I型文明:用于星际通信的总能量相当于太阳向地球辐射的全部能量，约为1.74 * 10 ^ 17j/s(焦耳/秒)。人类达到这种文明程度，就可以完全控制和利用地球及其卫星的所有资源和能源，活动范围可以遍及整个太阳系，可以抵御来自地球本身的任何灾难；
ⅱ型文明:用于行星际通信的总能量达到太阳辐射总量，约4 * 10 ^ 26J/s，人类达到这一级别的文明，可以完全控制和利用太阳及其整个太阳系的所有资源和能量，到达太阳系附近的恒星系，抵御来自太阳系的任何灾难；
III型文明:用于星际通信的能量约为4 * 10 ^ 37j/s，达到整个星系的总辐射量。人类达到这种文明程度，就可以完全控制和利用整个星系的所有资源和能源，覆盖整个星系团，抵御来自星系的任何灾难。
据相关资料显示，2008年全球使用的总能量为14.23万亿kw/h，达到约1.4 * 10 ^ 16j/s，这看似不少，但也仅达到I型文明所需星际通信能耗的1/12.43。而且这个能耗包括了全人类吃喝拉撒用的总能量。用于星际通信(包括观测、发射和接收无线电波k0、发射航天器探测器等活动)的能量所占比重并不大。
因此，科学家经过计算认为，人类文明仅处于0.73水平，在能源利用上落后第一类文明数千倍，要达到第一类文明还需要200年。II型文明的能耗差达到100亿倍以上，需要5000年。三型文明是目前难以想象的文明高度，无法预测需要多少年。一般认为至少需要几亿年，甚至10亿年的发展。
但是人类的科技文明能持续多少年？随着人类活动导致的温室效应愈演愈烈，科学家们已经连续两次联名发表公开信，警告留给人类的时间已经不多了。对于人类能否成功实现第一种类型的文明，科学家们充满了担忧。
根据这四种理论，未来有可能找到外星人吗？现在谁也不敢保证。
总之，科学家忙了几十年，除了有几次觉得有机会空。到目前为止，还没有证据表明外星人或地外文明的存在。因此，外星人或地外文明可能明天就被发现，也可能永远不会被发现。
