科学松鼠会 ? 找“新地球”难，还是找对象难？

找一个新的地球和找一个合适的男/女朋友，哪个简单？后者更简单？不，不，我和你打赌，两者差不多难度——只要你是要认真谈恋爱而不是“拈花惹草” 地“耍流氓”的话。比方说，美国航空航天局在2011年2月2日宣布，专门负责搜索“新地球”的“开普勒”太空望远镜已经发现了至少1235颗可能的太阳 系外的行星（即“系外行星”），其中有54颗可能处在适合生命生存的“宜居带”内[1]。我想，读这篇文章的大多数读者，应该不至于谈过54次以上的恋爱 吧？这么说来，找到一个新的地球恐怕还要容易点呢。

流落在荒岛上的鲁滨逊为了让自己不要过于纠结，列出了一张简单的表，分别陈述自己流落荒岛的好处和坏处。我想，与其纠结怎么能写出一篇让大家看得明白的文章，不如我也效仿鲁滨逊，列出一张“找新地球与找男/女朋友有何共同点”的表吧。

1、目标

• 找男/女朋友：年轻的时候疯够了，得让自己的下半辈子有个好归宿；

• 找新的地球：现在把这个地球搞得乌烟瘴气，得给未来的人类找个好归宿。

2、困境

• 找男/女朋友：满大街都是啊，但是得有房有车，上得了厅堂下得了厨房，善解人意脾气挺好，长得算比较中看，能有些共同话题等等等…… 唉，谁知道躲在哪个角落呢；

• 找新的地球：有行星的恒星到处都是啊，成百上千个嘛，但是距离母星不能太近也不能太远，表面温度得适中，得有合适的重力，大气也得有而且不能有毒，同时还得有水有陆地，距离我们最好也别太远…… 唉，谁知道躲在哪个角落呢。

3、所需条件

• 找男/女朋友：需要足够的时间、精力、金钱（大部分情况下）……

• 找新的地球：需要足够的时间、人力、物力、金钱（大部分情况下）……

4、寻找方法

• 找男/女朋友：有合适目标就冲上去问呗！但是这样多数情况下太唐突啦，很容易把人家吓走的；

• 找新的地球：直接拿望远镜去找呗！但是因为绝大多数恒星距离我们太远太远，看起来太小太小，而且恒星和行星的亮度差异太悬殊，这种方法即使用现今最最强大的望远镜也很难成功。

5、寻找方法（续）

• 找男/女朋友：追踪观察之，一般情况下，他们看起来总会有些不一样的——比如帅哥们的皮包上挂着一些小女生的挂件，女孩儿手里偶尔出现几枝玫瑰花等等，就 暗示着你，这位已经给预订啦。更进一步地说，通过仔细观察这些“附带品”，还可以推测出他/她的女/男朋友的大概喜好呢。但是，如果撞见他/她的机会很 少，这招基本上也不灵了；

• 找新的地球：追踪观察之，一般情况下，如果行星正好能走过我们和恒星之间，我们就可以观察到类似于“日食”的现象（天文学家们称之为“凌日”）。通过仔细 观察，算可以估计出这颗行星的大小、有无大气以及大气成分等等（顺带一提，这也就是“开普勒”太空望远镜所用的方法）。但是，如果行星的轨道面和我们的观 察视线不平行，这招基本上也就不灵了。

凌星法搜寻系外行星(Nikola Smolenski提供)

6、寻找方法——终极无敌必杀版

• 找男/女朋友：通过网络搜索之！人人网上人肉之！在微博上关注之！（啊，这也是我很喜欢用的方法）但是，这需要花费的时间和精力就要大得多了；

• 找新的地球：行星会对其母星施加一个微弱的引力作用，使得母星看起来会在不断地“摇摆”，这可以通过观测其颜色的变化（严格来说是通过其光谱上展现的多普 勒效应）来测得潜在行星的质量。如果你回想不起你的初中物理老师是怎么解释多普勒效应，不妨回想一下你晚上坐火车的情景——通过倾听外面传来的火车鸣笛声 的音高的变化，你可以判定这是同方向前进的火车还是对头开过来的。天文学家们也在用类似的方法检测“新地球”——但是，这要花费的时间和精力比起其他方法 也要大上许多了。

7、结论

• 找男/女朋友：貌似适合的，要么就是已经被挑走了，要么就是在别的地方，要么就是年龄差距太大…… 一言以蔽之：难找；

• 找新的地球：目前找到的行星，都是那些表面热的不得了的，要么就是绕太阳一圈还不到一天的，要么就是空气毒得可以把全人类都做成标本的…… 一言以蔽之：难找。

通过上面的比较，我们可以发现：找新地球和找男/女朋友实在是有异曲同工之妙。当然，仅凭这些比较，或许还不足以证实我那句“找新地球和找合适的男 /女朋友一样难”的判断。好吧，既然如此，我不妨向大家介绍一下大名鼎鼎的“德雷克公式”(Green Bank Equation)。这是由天文学家弗兰克·德雷克在50年前提出来的一条计算“银河系里有多少种外星人类”的公式。按照他的说法，银河系内能与我们取得 联系的外星人类的数量与以下条件有关：

 

• 恒星形成的速度；

• 恒星产生行星的概率；

• 行星处在“宜居带”（距离母星不远又不近）的概率；

• 行星上发展出生命的概率；

• 生命是智慧生命的概率；

• 智慧生命会使用/愿意使用无线电的概率；

• 会使用无线电的智慧生命能存在多长时间。

大家可以看出，外星人类的数量就是靠若干个概率值的估计。至于猜得对不对嘛，简单来说，就要靠人品了。根据目前认为最好的估计[2]，我们在银河系 里应该能找到2.31种人类。如果每个“地球”的寿命均为100亿年左右（和我们地球的预期寿命一样），那“地球”的数量则为200万颗左右。考虑到银河 系大约有2千亿至4千亿颗恒星，这个数字实在不算多，我们找到“新地球”的概率大约是十万分之一。

已经有若干人尝试过了拿德雷克公式来计算可供寻找的男/女朋友的数量。貌似连百度的魔兽贴吧都有人问过这个问题——好吧，我在这里解释一下。但愿你 已经有足够的耐心和兴趣阅读到了这里。我想，按照德雷克公式的思路，可供寻找的男/女朋友的数量应该和以下条件有关。以一个20岁的异性取向的中国上海地 区的身高180公分的大学本科在读的成年男性为例：

• 中国人口出生率；

• 中国女性所占比例；

• 女性住在上海附近的概率；

• 女性年处20岁左右的概率；

• 女性身高介于165-175公分之间、且样子能让这位帅哥心动的概率；

• 女性学历相近的概率；

• 相互之间能产生引力的概率；

• 适婚时间的长度。

好吧，为了算出一个稍微靠谱一点的结果，我甚至连人口普查和统计年鉴的数据也找了（写科普文章的孩纸你伤不起啊）。把公式的位置调整一下，上海人口 出生数约为10万/年；总人口约为2200万，其中大学生约50万；女性约占50%；身高合适的算它20%；相互之间能产生引力的概率…… 如果算上有没有男友，性取向等等之类，根据个人经验，估计差不多5%吧；适婚时间的话，算10年吧？计算下来，上海地区应该有142位美女适合这位不幸的 帅哥。但是，考虑到上海2200万的总人口，相遇的概率也就不到十万分之一。好吧，我们终于艰难地证明了，找到“新地球”和找到女朋友的概率大致相近！不 过，考虑到上面的假设其实是漏洞百出的（比如智慧生命的年限和银河系的年龄比起来相差很大，所以可以做一些假设，但人的寿命和上海城市变化的速度是在一个 数量级，而且上海也有很多外来人口，等等），所以这个计算结果不能较真，只能拿来当当茶余饭后的谈资（尽管我有信心，它至少还是有一点参考价值的）。不 过，根据经验估计，实际的概率应该比我们算出来的还要小。因为还有很多乱七八糟的条件——有房有车啦，能不能做家务啦，是否有共同话题啦，诸如此类。好 吧，你是不是也觉得，咱们还是去做做科学研究，找找“新地球”要轻松点……

经过大半天的扯淡，我还是赶紧绕回到最开始的问题吧—— 嗯，找到一个新地球并不是很难，起码不比找到一个合适的男/女朋友难。你看，我这不已经把找新地球的方法一一列举出来了，也没什么神秘的嘛。或者说，拍拖 的困难不在于找到，而在于追到手。这在所谓的“新地球”的探索上也是一样—— 我们视踏足月球为人类最伟大的成就之一（更别说至今还有许多人对此成就的真实性抱有疑问），而地球到月球的距离，仅仅是地球到除太阳以外最近恒星（比邻 星）的距离的一亿分之一而已。以目前的科技水平想到“新地球”上去生活？洗洗睡吧。当然，或许你会追问：“既然遥不可及，那为什么人类还要去找它们呢？” 啊，这个啊…… 和眼看追不到手的他/她一样，你难道不觉得YY一下，有时也是件很舒服的事嘛……？

致谢：

感谢Steed兄和Shea对原稿提出的宝贵意见。

参考文献：

[1] Borucki et al., 2011, arXiv: 1102.0541.

[2] http://en./wiki/Drake_equation