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對於(yu) 這個(ge) 著名的費米悖論，本文提出了幾個(ge) 有趣的猜想：也許是外星文明根本就沒有交流的欲望；也許我們(men) 與(yu) 外星人發展出了完全不同的數學體(ti) 係；也許它們(men) 已經發送了大量的信號，隻是這些信號都“藏在瓶中”，我們(men) 的科技還無法解密。

撰文 | 斯蒂芬·韋伯（Stephen Webb）

翻譯 | 劉炎 蕭耐園

在偌大的宇宙中，真的不存在外星文明麽(me) ？如果存在，為(wei) 什麽(me) 我們(men) 到現在都還沒發現？這是大部分人耳熟能詳的費米悖論。科學家一直都在思考這一係列問題。他們(men) 試圖理解這種失聯背後的原因。或許，外星人根本不會(hui) 說話？又或許，他們(men) 交流的方式與(yu) 我們(men) 完全不同？如果外星人真的發出了聯絡信號，是出於(yu) 好奇、自豪還是孤獨？

在解答費米悖論時，有些觀點認為(wei) 外星文明應該有保持自身獨立的觀念，而這種觀念是對外星生物動機的一種假設。如果真的存在這樣的生物，他們(men) 很可能是億(yi) 萬(wan) 年來在種種極端環境中進化而成的，因而有著不同於(yu) 我們(men) 地球人的感官、動力和情感。他們(men) 可能是一種人工智能，已經超越了創造他們(men) 的原有生物，還可能是一種我們(men) 無法想象的生物。或許我們(men) 永遠也不能理解外星人的動機，但是做一定的推測，卻十分有趣。

沒有交流的欲望

曾經有人提出，外星文明選擇保持沉默的一個(ge) 原因是“恐懼”。因為(wei) 向太空廣播，會(hui) 泄露自己的位置和技術水平。如果我們(men) 認為(wei) 鄰居可能是一些好鬥者，甚至是更糟的狂暴者，那麽(me) 保持沉默可能是最好的策略。因此，謹慎也許是高級智能的一個(ge) 普遍特性。

有人認為(wei) ，智慧的外星生物可能缺乏人類常有的好奇心。也許外星文明對探索宇宙或與(yu) 其他文明交流就是毫無興(xing) 趣？也有人覺得，外星文明在智力上遠遠超過了我們(men) ，他們(men) 對我們(men) 的存在漠不關(guan) 心。我聽一位天文學家說過，先進的文明“不想與(yu) 我們(men) 交流，因為(wei) 我們(men) 什麽(me) 也教不了他們(men) ，畢竟我們(men) 也不想與(yu) 昆蟲交流。”真是這樣嗎？我們(men) 不太可能去教一個(ge) 高級文明關(guan) 於(yu) 例如物理學等“硬”科學的東(dong) 西。但事實上，物理學相對來說比較容易：宇宙是由種類不多的基本積木構成的，而這些基本積木之間還憑借為(wei) 數不多的、合適的、確定的方式發生著相互作用。因此，先進的外星文明不太可能花很多時間去討論物理學，他們(men) 都有與(yu) 我們(men) 相同的物理理論，因為(wei) 我們(men) 都居住在同一個(ge) 宇宙中。

從(cong) 更全麵的角度來看，需要認真學習(xi) 的，正是那些很難掌握的領域，比如倫(lun) 理、宗教和藝術。高級外星文明不會(hui) 希望從(cong) 我們(men) 這裏學到什麽(me) 關(guan) 於(yu) 電磁學的有趣東(dong) 西，但他們(men) 可能會(hui) 著迷於(yu) 領會(hui) 和理解我們(men) 對宇宙的看法，這對他們(men) 的觀念可能是一個(ge) 挑戰。而且，說“我們(men) 不想和昆蟲交流”也不太正確。至少，我們(men) 對昆蟲之間的交流方式很感興(xing) 趣：生物學家費盡心力地試圖解釋蜜蜂舞蹈中可能包含的編碼信息；螞蟻的信息素交流已被研究多年；螢火蟲的生物發光，以及這些生物在求偶對話中利用光脈衝(chong) 的方式，也受到長期關(guan) 注。這些都是對動物交往和動物認知問題更廣泛研究的一部分。事實上，數千年來與(yu) “低等”物種交流的可能性一直吸引著人類。與(yu) 外星的智能物種相比，我們(men) 地球上的智人可能隻是一個(ge) “較低等”的物種，但這並不意味著我們(men) 就天生無趣。此外，即使外星文明對我們(men) 這樣的原始生命形式毫無興(xing) 趣，也不一定能解釋為(wei) 什麽(me) 我們(men) 沒有看到他們(men) ，以及他們(men) 與(yu) 自己同類之間可能存在的交流。

另一個(ge) 常見的論點是，超智能的外星文明是為(wei) 了保護人類不致過度自卑，才克製自己不與(yu) 我們(men) 溝通的。他們(men) 一直在等待，直到我們(men) 能夠為(wei) 銀河係俱樂(le) 部進行的對話作出有價(jia) 值的貢獻。然而，正如美國著名天文學家弗蘭(lan) 克·德雷克（Frank Drake）所指出的，在個(ge) 人的立場上，我們(men) 所有人都習(xi) 慣於(yu) 與(yu) 那些智力更高的個(ge) 體(ti) 交往。作為(wei) 孩子，我們(men) 會(hui) 向自己的兄弟姐妹、父母親(qin) 和老師們(men) 學習(xi) ；作為(wei) 成年人，我們(men) 會(hui) 向過去的偉(wei) 大作家、科學家和哲學家學習(xi) 。這沒什麽(me) 大不了的：最壞的情況是，當我們(men) 發現自己永遠不可能像莎士比亞(ya) 那樣寫(xie) 作，也難以像牛頓那樣提出深刻的見解時，可能會(hui) 感到失望——但隨後也會(hui) 聳聳肩表示：將盡力而行。

我們(men) 還能想出許多其他理由來解釋外星文明為(wei) 什麽(me) 會(hui) 如此保守。也許他們(men) 很快就在自己的星球上找到了精神上的滿足，並且認為(wei) 沒有必要再去尋訪他人。也許他們(men) 相信隻有那些道德上足夠先進的物種才應該嚐試進入太空，他們(men) 也在等待著自己能進入那個(ge) 階段的一天。也許星際通信中的時間延遲使得與(yu) 其他物種的互動顯得不那麽(me) 吸引人，因為(wei) 目前看來，交流會(hui) 因為(wei) 時滯太長變得像是單向傳(chuan) 遞信息。還有一種簡單而被動的可能：他們(men) 壓根就不想被打擾。

數學體(ti) 係不同

數學體(ti) 係問題，是另一個(ge) 值得關(guan) 注的問題。正如美國著名物理學家尤金·維格納（Eugene Wigner）所指出的，科學中永恒的謎團之一是“數學不可思議的有效性”。為(wei) 什麽(me) 數學可以如此恰當地描述自然？不管是什麽(me) 原因，我們(men) 都應該感謝能從(cong) 數學上理解宇宙。這意味著我們(men) 可以裝配保持在高空的飛機，構築挺立的橋梁，建造幾乎能自動駕駛的汽車。最終，所有現代的技術都得依賴數學。

也許，我們(men) 和外星人發展出了完全不同的數學體(ti) 係，所以無法交流。

也許大多數數學家都認同，至少是默許柏拉圖主義(yi) 。柏拉圖哲學認為(wei) 數學和數學定律都是存在於(yu) 時空之外的某種理念形式。因此，純粹數學家的工作類似於(yu) 黃金探礦者。他們(men) 尋找的是先前就已存在的絕對數學真理的金塊。數學是被發現的，而不是被發明的。然而，一些數學家采取了強烈的反柏拉圖立場。

他們(men) 聲稱，數學不是獨立於(yu) 人類意識的某種理想化的本質，而是人類思維的發明。數學是一種社會(hui) 現象，是人類文化的一部分。反柏拉圖主義(yi) 者認為(wei) 數學的對象是我們(men) 根據日常生活的需要而創造的。數學來自我們(men) 的大腦。進化可能已經把一個(ge) “算術模塊”連接到我們(men) 大腦之中了。神經科學家甚至可能已經定出了這個(ge) 模塊的位置：下頂葉皮質區——大腦中一個(ge) 相對不易理解的區域。這並不是說算術就是數學的全部。事實上，與(yu) 數學家建立的龐大的電子數據交換係統相比，它幾乎可以算是微不足道，所以大腦中的其他區域或許也起著重要作用。

心理學家曾經記錄到一個(ge) 這樣的事例：一個(ge) 擁有化學博士學位的人，無法解決(jue) 算術中的基本問題：5×2——這超出了他的能力，卻可以運算代數表達式，如將（x×y）/（y×x）簡化為(wei) 1。這是否意味著算術和代數是由大腦的不同區域處理的？然而，正是在算術的基礎上，全世界的數學家才建造了一座如此美妙的抽象思維殿堂。

如果事實表明我們(men) 頭腦中確實有一個(ge) 算術處理單元，那麽(me) 我們(men) 也不應該過分驚訝。畢竟，我們(men) 的祖先生活在一個(ge) 離散物體(ti) 的世界裏，在那個(ge) 世界裏，能夠識別捕食動物的數量或者獵物的數量是非常有用的。事實上，由於(yu) 根據感知到的物體(ti) 數量作出快速判斷的能力是如此重要，我們(men) 可以期望動物也擁有某種“數字感”。確實有證據表明，大鼠、浣熊、雞和黑猩猩都可以對數值做出基本的判斷。因此，盡管做積分的能力並非是天生的，但有人可能認為(wei) 算術的基礎卻是天生的。整數不是獨立於(yu) 人類意識而存在的。相反，它們(men) 是我們(men) 思維的創造物，是我們(men) 祖先的大腦用以理解周圍世界的一種人工方法。

動物是不可能在我們(men) 理解的意義(yi) 上計數的。在那些聲稱證明動物計數能力的實驗中，很難排除動物使用了更簡單的認知過程的可能性。例如，當涉及物體(ti) 較少時，動物可能會(hui) 用感知來認知。我們(men) 自己也是這樣做的：如果有一個(ge) 盤子，裏麵盛著3塊餅幹，我們(men) 不用計數就知道有3塊餅幹，而不是2塊或4塊。數覺是一種感知過程，適用於(yu) 最多6個(ge) 對象。這個(ge) 過程對3個(ge) 物體(ti) 十分有效，可能是因為(wei) 隻有極少的幾種排列方法（幾乎隻有“∴”和“···”兩(liang) 種可能性）。但如果說，有23個(ge) 物體(ti) ，那麽(me) 就有許多種不同的排列方式，沒有哪種感知線索能讓我們(men) 快捷地分辨出那一堆物體(ti) 中究竟是有23個(ge) ，還是22個(ge) 或24個(ge) 。同樣，許多動物也能判斷相對的數量，例如找到兩(liang) 堆食物中更多的那一堆。不過，動物們(men) 也不必去數了，畢竟，500顆鳥食看起來總要比一堆300顆的要大。

如果這是正確的，那麽(me) 就會(hui) 出現一個(ge) 有趣的問題：外星文明的數學公式是什麽(me) 樣的？當然，他們(men) 使用的符號是不同的，但這隻是一個(ge) 微不足道的區別。我們(men) 想知道他們(men) 是否發展出了素數定理、極小-極大定理、四色定理，而不是表麵上的差異。如果他們(men) 的演化史與(yu) 我們(men) 的完全不同，那麽(me) 也許他們(men) 不會(hui) 發展出人類已有的定理。為(wei) 什麽(me) 要這樣做？如果他們(men) 是在一個(ge) 不斷變化的，而不是離散的環境中進化的，那麽(me) 它們(men) 可能不會(hui) 發明出整數的概念。或許也可能發展出一個(ge) 基於(yu) 形狀和大小概念的數學係統，而不是像人類那樣的數字和集合係統。或者還有可能是外星人的大腦比我們(men) 的要強大得多，他們(men) 可以在大腦（或者任何可以作為(wei) 他們(men) 大腦的東(dong) 西）中進行數值模擬。我個(ge) 人認為(wei) 很難想象這類外星數學，幾乎可以肯定這是一種有缺陷的數學，但也幾乎不能證明這種不同的數學係統不能存在。

這並不是說我們(men) 自己的數學是錯誤的。eπi=-1的關(guan) 係式無疑是真實的，宇宙中的任何地方都不可避免。但是，有著不同進化史的其他智能物種可能根本就看不到諸如e，π，i，=或-1等概念的相關(guan) 性。同樣，他們(men) 也可能有著一些在他們(men) 自己環境中十分重要的概念——這些概念我們(men) 是不可能發明的。

這裏的關(guan) 鍵在於(yu) ，人類的數學使我們(men) 能夠發展飛機、橋梁和汽車。也許這類數學是技術發展所必需的。對於(yu) 一個(ge) 文明來說，要想建造能夠在星際距離上進行廣播的無線電發射機，就必須理解平方反比定律和許多其他“地球”數學。對於(yu) 費米悖論的一個(ge) 解答是，別的文明發展出了其他數學係統，那些係統適用於(yu) 發明所在地的條件，但不適用於(yu) 建造星際通信或推進裝置。

作為(wei) 對悖論的這種解答，與(yu) 其他幾個(ge) 解答類似，同樣存在著相當的困難：即使它適用於(yu) 某些文明（許多文明甚至會(hui) 否認這種可能性），但也肯定不能適用於(yu) 所有文明。我可以設想一個(ge) 超級智能的海洋生物種族開發了一個(ge) 沒有畢達哥拉斯定理的數學係統（直角係統），但不是所有的物種都會(hui) 生活在海洋中。有些將是像我們(men) 一樣的陸地生物，假設其中至少有一些生物發展出了我們(men) 熟悉的數學，似乎也是合理的。

最後一個(ge) 想法，數學的核心是模式問題。即使數學本身是普適的，也許不同的智能物種會(hui) 欣賞和研究不同類型的模式。對數學家來說，沒有什麽(me) 比學習(xi) 不同的數學係統更有趣了。對我來說，這又提供了一個(ge) 智能物種會(hui) 選擇嚐試和交流的理由。

信息藏在瓶中？

還有一種比較新穎的觀點，也許信息已經發出，隻是它們(men) 都藏在瓶子裏，我們(men) 還無法打開。

我們(men) 知道利用電磁廣播在星際距離上傳(chuan) 輸信息是可能的。此外，利用這套係統進行通訊的優(you) 點是，它能以最快的速度——光速—沿直線傳(chuan) 播。但正如我們(men) 所看到的，電磁廣播同樣存在一些問題。一個(ge) 全方位的廣播可以覆蓋許多恒星，但成本極其高昂。而一個(ge) 有針對性的信息發送成本則要低廉得多，但是潛在聽眾(zhong) 的規模也隨之減小了。還有一個(ge) 問題是，這要求聽眾(zhong) 得在正確的時間收聽。如果一個(ge) 外星文明自豪地向宇宙播送它最偉(wei) 大的電影劇本之一，但聽眾(zhong) 所聽到的隻是“算了吧，傑克。這是唐人街。”那麽(me) ，這個(ge) 劇本的很大一部分就浪費了。當然，收聽者隻要聽到了長時間播放的結尾信息，他就可以推斷出播出信息的那個(ge) 文明，這本身已經十分重要。但同樣的結果也可以通過發送一個(ge) 更加便宜而可靠的信標——“我們(men) 在這裏”——來實現。如果你想傳(chuan) 播大量信息，讓外星智慧社區分享你的文化亮點、科學星空体育官网入口网站和積累的智慧，那麽(me) 用電磁廣播發送是最好的方式嗎？

關(guan) 於(yu) 最便宜、最準確、最有效的信息傳(chuan) 輸方式的問題，也許通信理論家們(men) 最有發言權。畢竟，正是這些人發展了使互聯網和無線上網有效運行的理論。2004年，克裏斯托弗·羅斯（Christopher Rose，羅格斯大學電氣工程教授）和格雷戈裏·賴特（Gregory Wright，天體(ti) 物理學家）對星際通信問題采用了通信理論的方法進行分析。他們(men) 放棄了信息必須以盡可能快的速度發送的要求，轉而調查發送信息需要多少能量。他們(men) 的結論驚人地清晰，卻違反直覺：從(cong) 能量的角度來看，在某些材料上寫(xie) 下一條信息並將其扔到太空中比廣播信息有意義(yi) 得多。發送物理信息還有一個(ge) 額外的優(you) 勢：如果信息被截獲和解碼，那麽(me) 整個(ge) 信息就可以通過驗收，而無需重複：你可以保證收件人有機會(hui) 觀看整部《唐人街》（Chinatown）電影，而不是冒險地讓他們(men) 隻看到最後的幾秒鍾。

因此，羅斯和賴特提出了一個(ge) 引人注目的觀點，即外星文明更可能用瓶子，而不是電磁廣播發送信息。他們(men) 討論的出發點基於(yu) 一些日常見解：如果你需要將大量數據從(cong) 城鎮的一頭傳(chuan) 送到另一頭，那麽(me) 一個(ge) 可靠的方法就是用一輛卡車裝滿藍光光碟，然後開車去你的目的地。此外，簡單的物理交換通常比輻射具有更快的數據傳(chuan) 輸速率。考慮這個(ge) 例子：理論上光纖傳(chuan) 輸的最大信息速率大約是每秒100兆比特，但你隻要將一個(ge) 裝滿5TB硬盤的盒子推過桌麵，就可以輕鬆地超過這個(ge) 速率。

在現代通信網絡中，我們(men) 往往不使用“物理”技術。我們(men) 通常希望信息能夠快速傳(chuan) 輸，在日常生活中的大多數情況下，電磁信號的傳(chuan) 播基本上是瞬時的。但是，當我們(men) 向恒星發送無線電信息時，信息將要持續行進數百年或數千年。在這種情況下，緊迫性似乎不是一個(ge) 太重要的因素，我們(men) 可以合理地容忍延遲。羅斯和賴特將這一思想應用到了星際交流的案例中，在這個(ge) 背景下，他們(men) 問道：“什麽(me) 時候用書(shu) 寫(xie) 要更好一些，什麽(me) 時候更適合發射信息？”

他們(men) 爭(zheng) 論的一個(ge) 關(guan) 鍵點是這樣一個(ge) 事實：我們(men) 正在用越來越小的材料存儲(chu) 越來越多的數據。在我年輕的時候，我的音樂(le) 收藏包括一些黑色的塑料架子。當我搬走CD盤的時候，收藏實物的體(ti) 積縮小了，而我擁有的音樂(le) 數量卻增加了。

在未來的許多年裏，這一趨勢似乎沒有理由不能持續下去，而且最終應該有可能把世界上所有書(shu) 麵的和電子的圖書(shu) 館資料，比如說，1020比特的信息都儲(chu) 存在一粒質量不超過1克的材料中。把這些信息刻錄在質量為(wei) 1克的基底上，然後以譬如說千分之一光速的速度將其送入太空，需要多少能量？而廣播這麽(me) 多位數的信息又需要多少能量？羅斯和賴特算出了數據並作了比較。他們(men) 指出，總有一個(ge) 兩(liang) 相平衡的距離，超過這個(ge) 距離，用刻錄信息的方法更好。得失平衡的距離取決(jue) 於(yu) 幾個(ge) 因素，但在天文尺度上，它從(cong) 來就不是特別大。他們(men) 的一般性結論是：就每比特信息所需的能量而言，刻錄比發射絕對有效得多。根據信息傳(chuan) 播的距離和速度等細節，效率差異可能是個(ge) 天文數字。

人們(men) 可以合理地提出質疑，任何刻錄在1克物質上的信息都難以在星際旅行中幸存下來：宇宙射線和其他各種因素的侵襲會(hui) 降低信息的質量。此外，在信息塊傳(chuan) 送的數千年中，目標恒星的位置將會(hui) 發生漂移，因此，還需要某種推進係統將信息塊推回到恒星的軌道上。“信息瓶”一旦到達目的地，就需要部署一個(ge) 拆解係統。好吧。你可以為(wei) 每1克刻錄材料提供10噸的燃料和屏蔽裝置，它依然比廣播信息更為(wei) 有利。你可以將這些包含豐(feng) 富信息的顆粒全部發送出去，至少從(cong) 能源使用和信息持久性的角度來看，它還是比廣播這些信息更有意義(yi) 。

當然，我們(men) 對地球上的經濟學運作模式也隻有模糊的理解，因此我們(men) 完全不知道外星文明的經濟會(hui) 如何運作。對於(yu) 技術先進的文明來說，也許傳(chuan) 輸每比特信息所使用的能源量已經不再是一個(ge) 需要考慮的重要因素了，他們(men) 能承擔得起這筆費用——對於(yu) 星際通訊的問題，他們(men) 可以采用一種無目標的方法。不過，我們(men) 很難準確知道他們(men) 究竟扔出了多少個(ge) 瓶子。

因此，這裏有了一個(ge) 對費米悖論的解答：我們(men) 一直在尋找一種廣播，然而我們(men) 要尋找的本該是在瓶子裏的信息。我們(men) 可能會(hui) 爭(zheng) 辯說，如果外星文明認為(wei) 發送物理信息十分容易，那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 我們(men) 還沒有看到呢？既然把一個(ge) 小瓶子扔進太空是毫無意義(yi) 的，那麽(me) 他們(men) 肯定會(hui) 在瓶子上附加一個(ge) 清晰、明顯而持久的信標，那麽(me) 信標又在哪裏呢？

羅斯-賴特的觀點提出了一些有趣的問題。舉(ju) 個(ge) 例子，假設一條信息已經到達太陽係，並且信息瓶上真的已經附加了某種信標，那麽(me) 我們(men) 該到哪兒(er) 去搜索呢？既然RNA分子可以在一個(ge) 很小的質量中存儲(chu) 大量信息，那麽(me) 也許生命本身就是信息？綜上所述，我們(men) 是否應該把地外文明搜尋計劃（SETI）搜索的焦點從(cong) 射電望遠鏡和光學望遠鏡轉向直接搜索那些刻錄材料？然而，即使這個(ge) 問題的答案是“是”，也很難讓有關(guan) 參與(yu) 者接受。傳(chuan) 統的SETI可以借助主流天文學的研究：比如說，如果射電望遠鏡已經瞄準了織女星，那麽(me) 搜索織女星方向的外星信號就不會(hui) 花費太多額外費用了。然而，要如何爭(zheng) 取資金去搜尋一種形態未知、性狀不明，甚至不知在何處（在地-月拉格朗日點？小行星帶？奧爾特雲(yun) ？）的物體(ti) 呢？

任何機構都不會(hui) 批準這樣的任務。所以，就像那個(ge) 夜晚的醉漢在路燈杆下尋找丟(diu) 失的鑰匙一樣，並不是因為(wei) 那裏是他丟(diu) 失鑰匙的地方，而是因為(wei) 那裏是他能看到的所在，所以我們(men) 可能會(hui) 被警告說，去尋找電磁廣播信號吧，因為(wei) 這是我們(men) 可以做到的。

本文編輯自斯蒂芬·韋伯撰寫(xie) 的《如果有外星人，他們(men) 在哪》。2018年，韋伯曾在TED做過一場關(guan) 於(yu) 外星人的演講，當時便引起了強烈的反響。在這本書(shu) 中，他更深入地從(cong) 75個(ge) 方麵詳細論述了對費米悖論的解答。其中有基於(yu) 科學的推斷，當然也有稍微放肆一點的猜想。但無論討論哪一個(ge) 解答，都是一次對生命的反思，對星際生活的探索。

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