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载《新发现》杂志2010年第2期
科学外史(44)

外星文明之“费米佯谬”及其中国解答

江晓原

 

  1950年夏天,某日早餐后的闲谈中,著名物理学家费米(Enrico Fermi)的几位同事试图说服他相信,外星文明是存在的,最后费米随口说道:“如果外星文明存在的话,它们早就应该出现了(If they exited, They’d be here)。”由于费米的巨大声望,此话流传开后,一些人将其称为“费米佯谬”(Fermi Paradox)——它现在又被称为“齐奥尔科夫斯基(K. Tsiolkovsky)·费米·维尤因(D. Viewing)·哈特(M. Hart)·蒂普勒(F. Tipler)佯谬”,这里出现如此一长串人名,当然是因为他们都曾经参与了关于地外文明问题的讨论并且发表了重要观点之故。
  “费米佯谬”有时又被称为“大沉默(Great Silence)”——因格瑞恩(G. D. Grin)的论文《大沉默:关于地外智慧生命的争论》而得名。因为根据我们目前对于宇宙广袤和年龄的认识——姑不论那种关于宇宙在空间和时间上都是无限的假设,如果认为在如此广阔的宇宙中(上百亿光年的空间,约700万亿亿颗恒星),在如此漫长的时间里(100~160亿年),全宇宙总共只诞生了太阳系的地球这唯一的文明,这听起来无论如何总是极端武断的。那么,总该有一个两个外星文明被我们发现,或到地球来访问过了吧?为什么它们至今仍然是沉默的呢?
  所以“费米佯谬”虽然来源于费米的随口一语,却有深刻意义。由于迄今为止,仍然缺乏任何被科学共同体接受的证据,能够证明地外文明的存在;但另一方面,科学共同体也无法提出任何令人信服的证据,能够证明外星文明不存在,这就使得“费米佯谬”成为一个极端开放的问题,从而引出各种各样的解答方案。
  
  关于这些解答方案,我的博士研究生穆蕴秋小姐已经做了详细归纳,总共有50种方案,大致可以分为三种路径:
  一、宇宙中不存在别的文明。这是相对来说最省事的一种解答,只需论证地球环境条件之极端珍稀或独一无二。这也是目前中国科学界最愿意采纳的路径,因为它可以很方便地与一切疑似的“伪科学”理论划清界限。
  二、外星文明是存在的(或曾经存在过),但它们迄今为止还无法和我们接触。这个路径上可以容纳许多假想,比如“外星文明的信号我们还无法接收或理解”、“外星文明没有接触其它文明的欲望”、“外星文明由于自身造成的灾难已经灭绝”等等。
  三、外星文明已经来到地球,只是我们不知道。这是迄今为止最富想象力的路径,其中不仅包括“地球人都是外星人”、“它们就在地球上而且已经卷入人类事务中,但不让我们知道”(例如史蒂芬·霍金说人类劣根性太大外星人认为我们不配知道真相)、“它们早就来过而且留下了证据”(例如前些年很流行的冯·丹尼肯的《众神之车》)等比较肤浅的假想,也包括了一些具有相当思想深度的假想,例如:
  “动物园假想”(1973年):地球是一个先进外星文明专门设置的宇宙动物园。为了确保人类在其中不受干扰地自发生长,外星文明避免和人类接触,只是在宇宙中默默地注视着人类。所以人类始终未能接触到外星文明——也许永远接触不到。
  “隔离带假想”(1987年):远在我们的太阳系形成之前,外星智慧生命已经在银河系开疆拓土进行殖民了,此后银河系进入“稳态时期”,此时知识是最有价值的资源,先进的外星文明为此留下了一颗能产生生命形式的行星——地球,并将它隔离起来,以便为它们提供原生态的宇宙文明信息资源。
  “天文馆假想”(2001年):人类很可能是生活在一个虚拟世界里——高级智慧生命设计了一个高度仿真的“天文馆”,向我们呈现一种宇宙幻像,在这种幻像中,宇宙中似乎不存在别的智慧生命。也就是说,我们通常接受的那种对宇宙的理解可能根本是不正确的。这种假想的思想资源可以直接追溯到科幻电影《黑客帝国》(The Matrix)和《十三楼》(The Thirteen Floor)。
  上述这三种假想都需要有一个假定,即在所有的宇宙文明中,随着科学技术持续发展,必有某个文明最终成为最先进的文明,此时它就会取得整个宇宙的掌控权,随后将诸落后文明逐一摧毁、制服或同化。
  
  上述50种“费米佯谬”的解答中,有许多出自西方的科学共同体成员之手,而且是以学术文本发表在科学刊物上的,当然也有一些来自幻想小说——某些最具深度的思想,恰恰来自小说,比如波兰的科幻小说作家斯坦尼斯拉夫·莱姆(S. Lem)的小说《宇宙创始新论》就是这样的作品。
  半个多世纪以来,这些假想全都出自西方人之手,中国人始终未能在这个问题上插过一句嘴。为何会如此,是一个值得我们深思的问题——但不是本文要讨论的。
  许多年来,许多中国人一直在为中国本土原创科幻作品不景气而哀叹。我也曾经加入这个哀叹的队伍。但2008年这个局面终于被打破了,刘慈欣的“地球往事”三部曲,第一部《三体》销售就创出了本土科幻小说的新纪录,出版社随即推出了第二部《三体II·黑暗森林》。“地球往事”三部曲当然不是为了解答“费米佯谬”而写的,然而“费米佯谬”及其解答确实从头至尾贯穿了第二部。
  小说对“费米佯谬”提出了一种较为精致的解答——黑暗森林法则。它基于两条基本假定和两个基本概念之上。
  两条基本假定是:
  一、生存是文明的第一需要。
  二、文明不断增长扩张,但宇宙中物质总量保持不变。
  两个基本概念是:
  “猜疑链”,由于光速不可超越,直接导致宇宙中各文明之间无法进行即时有效的沟通和交流(比如试图和4光年以外的文明交流,你的一句话必须等待至少8年才会得到回应),这使得“猜疑链”无法截断,所以任何一个文明都不可能信任别的文明(在我们熟悉的日常即时有效沟通中,即使一方上当受骗,也意味着“猜疑链”的截断)。
  “技术爆炸”,是指文明中的技术随时都可能爆炸式地突破和发展,这使得对任何远方文明的技术水准都无法准确估计。
  由于上述两条基本假定,只能得出这样的推论:宇宙中各文明必然处于资源争夺中;而“猜疑链”和“技术爆炸”使得任何一个文明既无法相信其他文明的善意,也无法保证自己技术上的领先优势。所以宇宙就只能是一片弱肉强食的黑暗森林。在小说结尾处,作者借主人公罗辑之口明确说出了他对“费米佯谬”的解释:
  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……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,……能做的只是一件事: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,这就是对费米佯谬的解释。
  也就是说,宇宙中各个文明必然处在绝对的敌意中。因为只要在宇宙中发现任何别的文明,唯一正确的策略就是立即对它发起进攻并尽力消灭它,所以宇宙中的任何高等文明绝对不会主动向别的文明暴露自己的存在,这就是“大沉默”的原因。
  刘慈欣对“费米佯谬”的这个解答,是中国人为此贡献的第一个解答。在上述50种解答中,可以归入第二路径。
  这种解答的一个重要推论是:
  在人类尚未做好接触地外文明的充分准备之前,任何主动向外星发射地球信息的行动(比如各种METI项目)必然是极度危险的。
  

                      20100517加入