如果宇宙是“黑暗森林”，我们为何要大费周章地寻找外星人？
来源： 中国科学报 发布时间：2022-06-20
文 ｜ 李月白 江晓原
近日，关于ufo、地外氨基酸等与寻找地外生命有关的消息频频登上热搜。
自1960年天文学家德雷克发起人类历史上第一个seti（search for extra-terrestrial intelligence，搜寻地外文明）项目起，迄今已60余年。
这60多年中，为了寻找外星人，人类做过哪些努力？收到过哪些信号？为什么德雷克、卡尔·萨根等科学家对寻找外星人热情满满，而霍金、布林等科学家却极力反对？听了刘慈欣在《三体ⅱ》对“黑暗森林”的解释后，你赞同寻找外星人吗？
seti的历史——从一部科幻电影说起
1997年，美国上映了一部科幻电影，叫《超时空接触》（contact）。
电影的女主角艾丽从小就对宇宙充满好奇，长大后成为了一名优秀的天体物理学家。
她致力于寻找外星人的seti活动，并将全部身心都投入到了这项希望渺茫的事业中。
某天黄昏，艾丽在耳机听到了一个特殊、美妙的规律信号，经辨别，这一信号来自距离地球26光年的织女星，人类终于收到了外星文明发来的信息。
面对浩渺宇宙，对同等智慧生命的好奇和寻求是人类的天然之心。
《超时空接触》电影的编剧——美国天体物理学家、科幻作家卡尔•萨根正是现实中seti的主要发起者之一。
卡尔•萨根对外星文明的想象和期许是善意的。他的名言——“如果宇宙中只有我们，那就太浪费空间了”，贯穿于这部电影的开头、中段和结尾。
seti的主要手段是，通过射电望眼镜等先进设备接收从宇宙中传来的电磁波，从中分析有规律的信号，希望借此发现外星文明。
seti信奉的原则是，如果外星生物的科技发展到一定阶段，他们可能会像我们一样使用无线电波传达信息（如发明出电视、雷达等物），这样就会有微量的辐射从他们居住的星球中泄漏出来。
此外，外星人可能会有意识地向宇宙中发射信号，希望与其他智慧生命进行沟通，而我们要做的，就是从充斥着各种辐射的宇宙背景中将外星文明的信号识别出来。
提起seti行动，总是要提起弗兰克•德雷克，他是比卡尔•萨根更重要的先驱者。
1960年，美国天文学家德雷克发起了人类历史上第一个seti项目——奥兹玛计划。奥兹玛计划的名字来源于童话《绿野仙踪》。
虽然弗兰克对“奥兹玛”有着很美好的想象，但计划操作却有相当大的问题。
首先，弗兰克当时只有一台口径为26米的射电望眼镜（这与“中国天眼”500米口径球面射电望远镜相比实在微不足道），在无法扫描整个天空的情况下，望眼镜应该指向哪里呢？
更关键的问题在于，选择哪一个频率进行监听呢？我们使用收音机的时候知道，如果频率没有调准，就不可能收到电台，只能听到噪音。
可是我们很难知道，外星人究竟选择哪一个频率发射信号。
最终，德雷克将望眼镜对准了鲸鱼座的τ星和江波座的ε星，这两颗恒星的情况与太阳比较相似，距离地球分别为10.5光年和12光年。
在监听频率的选择上，最终确定为1420.405兆赫。德雷克和其它科学家一致认为这一频率是比较特殊的，很可能便是外星人向太空传达信息的首选频率，因为这是宇宙中数量最多的氢原子发射出来的电磁波频率，绝大多数拥有射电望眼镜技术的外星文明都可以探测到这一频率的信号。
德雷克的团队对两个星系进行了150小时左右的监听，除了收到两次飞机发射的信号外，并没有截获任何来自外星的信息。
人类历史上的第一次seti实验失败了。
在此之后，其它更大规模的seti项目相继展开，如，1973年启动的俄亥俄州的“大耳朵”seti计划、1995年启动的“凤凰”seti计划等。
从被动走向主动：给外星人发信息
既然对宇宙中其他生命的好奇是人类的天然之心，那么总有一些“大胆者”希望采取更为主动的措施。早在seti持续十年无果的时候，萨根等人就已经按捺不住了。
如何才能尽快与外星文明取得联系呢？
那就是，主动向太空发送我们的信息。“山不就我，我去就山”。
1972年和1973年，美国相继发射了两个空间探测器，“先驱者10号”和“先驱者11号”，这两个探测器的主要探测目标分别是木星和土星。
与此前发射的一系列“先驱者号”不同的是，10号和11号在完成探测任务后将凭借惯性飞出太阳系，飞往宇宙深处。
更加特别的是，两个探测器上都载有一件特殊的物品——人类送给外星人的礼物。
这一“礼物”实质上是一块非常轻盈的镀金铝板，由卡尔•萨根和弗兰克•德雷克共同设计，由萨根的妻子执笔完成，力图用一幅画向外星人介绍我们的文明以及我们的星球。
图画中最醒目的是一男一女两个裸体的地球人类的形象，男性做了一个“招手”的动作，在人类的肢体语言中表示着友好。
在男性的旁边有一个矩形的图案，代表着先驱者探测器的外形轮廓，其主要目的是比照出人体相对于探测器的大小。
图画的左上角刻有一个氢原子内自旋跃迁的图像，传达了人类文明对微观世界的认识程度。
左侧放射性的图案则表示银河系中14颗脉冲星的脉冲讯号周期，图案中线条的长度表示这些脉冲星相对于太阳系的距离。
外星人一旦读懂了这一图像，可以推断出探测器的发射时间，更可以据此找到太阳系在银河系中的具体位置。
这份礼物实质上已经完全暴露了我们的坐标。
人类主动向太空“送礼物”的事情还不止发生了一次。
1977年8月和9月，美国又先后发射了“旅行者1号”和“旅行者2号”两艘航天器，其上各携带了一张铜质镀金激光唱片，唱片的寿命预计可以达到10亿年。
这张唱片容纳了115幅图片、35种自然界的声音、近60种世界语言口述的问候语、27种世界著名的乐曲等。
近60种问候语中有中国的普通话以及闽南语、粤语和吴语3种方言。管平湖演奏的中国古琴曲《流水》月入选其列。
如今，先驱者10号、11号均已失去联络，最后接收信息的时间分别是2003年和1995年，我们只知道飞船已经达到逃逸速度，将永远离开太阳系。
2013年9月，美国航天局nasa宣布旅行者1号已经飞出了太阳系，进入了星际空间，旅行者2号已经接近太阳系的边界。
但是旅行者1号和2号的核电池也即将失效与我们永久失去联系。
在“先驱者”和“旅行者”将礼物送上太空的同时，德雷克和萨根又做了另一件事——用射电望眼镜主动对太空发射无线电定位信号，这种行为可以被看作是“主动seti”。
人类的第一次“主动seti”行动发生在1974年，德雷克用阿雷西博望眼镜向距离地球25000光年之遥“m13球状星团”发射了1679比特的信息，持续时间为3分钟。
“阿雷西博信息”中主要包含了七个部分的内容，由德雷克和萨根精心编写，用最基本的数字表达元素，用元素组成分子式，再由分子式构成生命，构成人类，具有层层严密的逻辑关系。
但是很多人怀疑外星人是否能破译该信息，毕竟，外星人可能与地球人有着完全不同的思维模式，或者说，是与我们完全不同的存在。
不过，即使人类真能收到“m13球状星团”的回信，那也至少是50000年之后的事情了。
自从“阿雷西博信息”发射之后，人类又进行了三次规模较大的“主动seti”行动，分别是“宇宙呼唤1999”（俄罗斯）、“青少年信息”（俄罗斯）和“宇宙呼唤2003”（俄罗斯、美国、加拿大）。
后三次发射的信息量以及发射功率都远远大于1974年的“阿雷西博信息”。
事实上，无论是用射电望眼镜向宇宙中呼喊，还是将携带地球信息的航天器送入太空，二者都是试图主动接触地外文明的行为，这种行为又被称为meti——“发送信息给地外文明”(message to the extra terrestrial intelligence)。
其基于的设想是，外星人之所以还没有出现，是因为他们不知道人类的存在，如果我们主动向宇宙中发送地球的信息，外星人收到后将与我们联系。
争议：要不要主动发送信号
在国际上，meti是一项有争议的活动，有很多知名人士是反对meti的。
英国射电天文学专家马汀•赖尔是较早反对meti的人士之一。
他警告说，外星的任何生物都可能是充满恶意而又饥肠辘辘的，主动与其联系可能会招致杀身之祸。
同时，赖尔还写信给国际天文学联合会，呼吁颁布国际禁令，专门针对地球上那些企图与外星人建立联系、或主动向其发送信号的行为。
另一个反对meti的大人物是斯蒂芬•霍金。2010年，霍金编剧并制作了一组纪录片《与霍金一起了解宇宙》，在美国探索频道播出。
该纪录片共有三集，其中用整整一集的篇幅讨论了外星人问题。
霍金说，用纯粹数学的方式思考，光从数字上就能得出外星人一定存在的结论。外星生命的形态应该是多种多样的，不排除演化出能威胁到人类的智能生物的可能。
这些生物可能已经获悉了长生的秘密，耗尽了母星的资源，走上了征服宇宙的道路，甚至可以动用恒星级别的能量，直接撕裂空间、制造虫洞到达预定目标进行掠夺。
人类主动寻求与外星人的接触是十分危险的，外星人一旦来到地球，可能就像哥伦布发现美洲大陆，其结果对于当地印第安人来说当然不是什么好事。
同样反对meti的还有大卫•布林，他是美国物理学家，更以写科幻小说而著名。
对于为何至今联系不到外星人，布林提出了一个有趣的理论叫做“大沉默”。
布林说，“如果高级的地外智慧生命选择了沉默，我们难道不应该选择和他们一样的做法？或者，至少稍微观望一下吧？很可能，他们沉默是因为知道一些我们不知道的事情。”
布林认为，宇宙中可能存在一些人类尚不知晓的危险和规则导致了“大沉默”的发生，目前比较明智的策略是采取seti而不采取meti。
与赖尔、霍金等人的恶意推断不同的是，卡尔•萨根与萨特塞夫等meti的支持者对接触的结果有着相当正面的预测。
萨特塞夫认为，拥有更先进科技的外星文明世界必然是“文明”的，他们会对我们——同作为宇宙中稀少的智慧存在表现出友好和爱护。
萨特塞夫甚至相信，外星人会向我们传授知识与经验，将人类从核武器、战争和环境污染的危境中拯救出来。
联系外星人不仅不是一种冒险，而且还是非常必要的，其将对人类文明的发展和持续起到至关重要的“启迪”作用。
在刘慈欣的科幻小说《三体》中，中国科学家叶文洁同样是地外文明的狂热拥护者，在被捕后，她与地球上的审讯官进行了这样的对话：
（以下文字摘自刘慈欣的《三体ⅰ》）
“审问者：你了解三体文明吗？
叶文洁：不了解，我们得到的信息很有限，事实上，三体文明真实和详细的面貌，除了伊文斯等截留三体信息的降临派核心人员，谁都不清楚。
审问者：那你为什么对其抱有那样的期望，认为他们能够改造和完善人类社会呢？
叶文洁：如果他们能够跨越星际来到我们的世界，说明他们的科学已经发展到相当的高度，一个科学如此昌明的社会，必然拥有更高的文明和道德水准。
审问者：你认为这个结论，本身科学吗？”
审问者最后的反问恰可以看作是对那些企盼外星文明来充当救世主的科学家们的最好的反驳。
想想看拥有先进科技的西方人是怎样对待落后的印第安人和非洲人的，就不难得出结论：科技的昌明程度与文明和道德水平并无正相关关系。
“不要和外星人说话。”
宇宙中到底有没有外星人？
1961年，在美国绿岸附近的天文台，德雷克主持首个地外文明搜索的学术讨论会时，他和年轻的卡尔•萨根提出了著名的“德雷克公式”（又被称为萨根公式）用以估测银河系中存在的高等文明的数目。
从数学上来讲，德雷克公式（n=r×fp×ne×fl×fi×fc×l）表明，宇宙中存在外星人的概率是很大的。
地球只是绕太阳旋转的8颗行星之一，太阳只是银河系中2000多亿颗恒星中的一颗，如果放眼整个宇宙，银河系又仅仅只是1000多亿个星系中并不特别的一个。
即使目前银河系内的高等文明只有人类一个（也就是所谓的n值等于1），在1000多亿个星系中，我们也不可能再妄自尊大下去。
这就是霍金所说的，“用我的数学头脑思考，光从数字上就可以得出存在外星人的结论。”
“可是他们在哪里呢？”
1950年夏天，在某日早餐后，费米也曾随口发出这样的疑问。如果外星人存在的话，他们早就应该出现了。由于费米的巨大声望，这随口一问便流传开来，成为了著名的“费米悖论”。
的确，从第一次工业革命至今不过短短300年，人类已经登上了月球，发射了许多卫星和航天器，其中“旅行者1号”已经飞出了太阳系，飞向了更广阔的宇宙空间，如果银河系内存在另一个与我们智能相近、发展速度相近，却比我们早诞生一亿年的文明，他们的殖民统治应该早已经遍及整个银河系了。
世界上很多科学家、科幻作家都曾试图对这一问题进行回答，其中引人注目的解释有以下几种：
第一种解释是，外星文明曾经存在过，但是他们还未发展到能够星际殖民的程度就已经消亡，譬如说，因为核战争、环境污染及不可抗的灾祸等等原因。
这一种解释带给我们的思考是，“文明”究竟能生存多长时间？人类目前的发展是不是无以为继的？不久后的我们是否也将面临相同的命运？
第二种解释是，我们是银河系中唯一的智慧文明。
即使其它星系中有更高级的文明，他们的势力目前也无法伸向银河系。
这样一来，也就意味着，人类是当前最有可能发展成ⅱ型文明的种族。
如果成功完成了这一历史使命，我们的后代将自由地穿梭在星际间，最终在银河系建立起庞大的、属于人类的银河帝国。
第三种解释是，外星文明是存在的，但是他们故意不让我们发现。
地球是外星人的一个“实验室”，甚至是“动物园”，他们默默地观察着我们，企图知道一个不受地外影响、自发生长的文明最终会变成什么样子。
所以说，人类进行再多的seti和meti都是徒劳的。
除了上述三种解释外，还有许许多多的精彩解释。
近年来，中国作家刘慈欣在《三体ⅱ》中提出了另一种回答——“黑暗森林”法则。这一解释是与大卫•布林的“大沉默”一脉相承的，但是却更加精致，也更加令人胆寒。
刘慈欣的“黑暗森林”法则基于两条基本公理和两个重要概念。
两条基本公理是：
一、生存是文明的第一需要。
二、文明不断增长和扩张，但宇宙中的物质总量保持不变。
两个重要概念是：
一、猜忌链。
由于宇宙十分浩大，文明与文明的距离非常遥远，又由于光速不可超越，所以宇宙的不同文明之间不可能建立起有效的沟通和相互的信任，这就导致了“猜忌链”的产生。
譬如说，人类想要与一个100光年远的文明进行沟通，从发出消息到接收回音至少要经过200年。
我们怎能知道200年间发生了什么呢？他们的回音、他们的态度还剩下多少可信度呢？既然有效的沟通无法建立，我们就无法确认外星生物是善意还是恶意。
即使我们相信他们是善意的，也无法得知在他们眼中我们是善意还是恶意。
这样的“猜忌链”可以延伸到无限长，其结果是任何一个文明都不可能信任另一个文明。
二、技术爆炸
人类文明有五千年的历史，而现代技术则是三百年内发展起来的，从时间尺度上来说，这根本不是发展，而是爆炸。
同样的，任何文明都可能发生这样的“技术爆炸”，但不知何时发生。
所以说，即使与我们联系的外星种族的技术水平远远落后于我们，他们也可能随时发生“技术爆炸”，迅速超越我们，甚至威胁到我们！
这两条基本原理和重要概念勾勒出的宇宙图景是：
宇宙中的各个文明必然以自身的生存为第一目标进行资源争夺，他们不可能信任另一个文明，也无法确保自己处于技术领先的优势地位。
这样一来，一、让你知道我的存在，二、让你继续存在下去，对于“我”来说都是危险的。
这就是宇宙的“黑暗森林”法则，也是外星文明集体“大沉默”的原因。
“宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人，像幽灵般潜行于林间，轻轻拨开挡路的树枝，竭力不让脚步发出一点而声音，连呼吸都小心翼翼：他必须小心，因为林中到处都有与他一样潜行的猎人。如果他发现了别的生命，不管是不是猎人，不管是天使还是魔鬼，不管是娇嫩的婴儿还是步履蹒跚的老人……能做的只有一件事：开枪消灭之。在这片森林中，他人就是地狱，就是永恒的威胁，任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭，这就是宇宙文明的图景，这就是对费米悖论的解释。”
总的来说，刘慈欣给我们的告诫是：
“不要和外星人说话。”
（作者李月白为科技史博士、上海交通大学钱学森图书馆馆员，江晓原为上海交通大学马克思主义学院讲席教授）
编辑 | 李芸
排版 | 郭刚
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