在20世纪40,著名物理学家费米在聊到外星生命话题的时候就提出了著名的费米悖论,即如果宇宙中有这么多能够支持生命的行星,有这么多智慧生命,那为什么没有一个造访过地球呢?
德雷克方程被用来估计宇宙中有多少文明或者说在宇宙中找到智慧生命的几率,最早由射电天文学家弗兰克·德雷克在1961年提出,该方程通过乘以几个变量来计算文明交流的数量,通常被写成N=R*×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×L。N 代表银河系中可发现的文明数量;R* 为适合智能生命发生的恒星的形成速率;Fp代表行星系统中恒星的比例;Ne代表每个恒星星系中适合生命生存的行星数目;Fl 代表适合生命出现的行星的比例;Fi代表有生命行星演化出高智生物的概率;Fc高智生命能够发展出星际通讯的概率;L代表这些文明向太空释放可探测信号的时间长度。然而,目前的挑战问题是,天文学家对这些变量中的任何一个都没有确切的数字,因此德雷克方程的任何计算目前都只是一个粗略的估计。当我们把宇宙的大小、类地行星的数量以及一系列其他变量考虑在内时,银河系中应该有成千上万甚至更多的外星文明。而且由于银河系大约有100亿年的历史,科学家们认为智慧外星生命应该有足够的时间相互联系。
任何文明,只要有火箭技术和适度的动机,就可以迅速地殖民整个银河系。虽然星际间的距离很遥远,也许太遥远了,无法被寿命有限的生物所征服,但一个先进的文明应该有可能建造自我繁殖的的机器人即后来著名的冯诺依曼机器来殖民银河系。要探索和了解银河系,最快、最便宜的方法就是建造冯诺伊曼探测器。冯诺伊曼探测器在恒星之间以非常慢的速度移动,当它到达一个目标行星时,会找到合适的物质并复制自己,探测器数量将呈指数增长,400万年后就可以探索银河系。虽然这个时间跨度与人类文明的年龄相比似乎很长,但事实上,与银河系的年龄相比,是相当短的,银河系已经有超过100亿年的历史,任何过去可能存在的外星文明都可能对银河系进行过250次的探索。
所以费米马上意识到,外星人有足够的时间在银河系里四处游荡。但环顾四周,我们人类并没有看到任何明显的外星文明的迹象,这促使费米问了一个显而易见的问题,外星人都到哪儿去了?如果外星人真的存在,为什么我们还没有遇到呢。
原因只有几种可能,首先是地球殊异假说,在地球上出现生命的一系列事件是如此复杂,只有一系列生物上的小概率巧合才能在其他行星上创造生命。虽然可能有类似地球的行星,但它们都不具备智慧生命发展所需要的条件。换句话说,我们没有发现或遇见任何外星人,因为哪里根本没有外星人,或者太遥远以至于不太可能接触到外星人。地球独特的轨道和位置造就了地球适合生命生存的长期相对稳定的气候条件,没有地球与太阳之间的精确距离,都会太热或太冷,氧气太少或者太不稳定,都无法支持细菌以外的任何生命。
地外生命可能存在,但它可能只是以微小的微生物的形式存在。这种假设认为宇宙中可能有很多适合生命出现的行星,但不能保证它们能在足够长的时间里保持这种状态,让生命得以进化。2016年的一项研究显示,像地球这样潮湿多岩石的行星在初始时非常不稳定,如果有任何外星生命希望在这样一个行星进化并茁壮成长,那么它就只有非常有限的时间几亿年来孕育生命。宇宙中可能很少有智慧生命,不是因为它很难开始,而是因为在最初的十亿年里,行星的宜居环境很难维持。
另外一种假设是所有的智慧生命都遇到了科技瓶颈。根据这种假设,外星生命确实存在,但智慧生命无法在技术上取得足够的进步来进行长距离的太空通讯或旅行。尽管我们的现代宇宙飞船、卫星和无线电可能使我们看起来离目标越来越近,但我们不可避免地会遇到技术的天花板。