石無(wú)魚(yú)

地球上充斥著大約900萬(wàn)個(gè)物種，而且至少有一種已經(jīng)屬于智慧生命。宇宙中還有無(wú)以數(shù)計(jì)適宜生命棲居的行星。所以，我們很自然會(huì)推想，地外生命（甚至高級(jí)文明）應(yīng)該大量存在。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，我們也窮盡了各種辦法去尋找他們，但至今仍然一無(wú)所獲。

外星生命，外星人，為什么這么難找？

由于長(zhǎng)期搜索無(wú)果，一些天文學(xué)家最近將他們的注意力放回了地球，以重新審視這個(gè)問(wèn)題。巧合的是，他們審視的結(jié)果與生物學(xué)家的一個(gè)觀點(diǎn)不謀而合。

計(jì)算外星文明數(shù)量的公式

幾十年來(lái)，尋找地外智慧生命的天文學(xué)家不停用射電望遠(yuǎn)鏡掃描天空，以期截獲來(lái)自另一個(gè)高級(jí)文明的信號(hào)。

射電望遠(yuǎn)鏡搜尋的是無(wú)線電波。為了估計(jì)銀河系內(nèi)有多少智慧生命能夠發(fā)射或接收無(wú)線電信號(hào)，我們經(jīng)?；氐矫绹?guó)天文學(xué)家弗蘭克·德雷克在19 61年制定的一個(gè)公式。德雷克公式是七個(gè)變量的乘積，最終算得的結(jié)果是銀河系內(nèi)可能能夠與我們通訊的文明數(shù)量。

在德雷克提出他的公式那個(gè)年代，這七個(gè)變量里每一個(gè)都有很大的不確定性。然而到了半個(gè)多世紀(jì)后的今天，得益于開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的數(shù)千顆系外行星，德雷克公式中的前三項(xiàng)R*（銀河系內(nèi)恒星形成的平均速率）、fp（恒星中擁有行星的恒星所占比例）和ne（每個(gè)擁有行星的恒星系中類地行星的平均數(shù)量），數(shù)值已經(jīng)比較確定。只有涉及生物學(xué)方面的兩個(gè)變量，fl（可居住行星中能進(jìn)化出生命的概率）和fi（如果進(jìn)化出生命，進(jìn)化成高級(jí)智慧生命的概率），較難確定，對(duì)此，我們只能做一些猜測(cè)。

就目前的情況來(lái)看，人們對(duì)這兩個(gè)變量（兩個(gè)概率）的理解是如此懸殊，以至于最后的計(jì)算結(jié)果五花八門(mén)。既有說(shuō)我們?cè)阢y河系中是孤獨(dú)的，也有說(shuō)銀河系中存在著數(shù)百萬(wàn)個(gè)類似我們的文明。面對(duì)這些預(yù)言，我們還是像先前一樣迷茫。

統(tǒng)計(jì)學(xué)上，縮小這兩個(gè)概率的常規(guī)方法是擴(kuò)大樣本數(shù)量。譬如，在數(shù)十億年的時(shí)間里觀察大量的類地行星，看看生命出現(xiàn)的概率以及生命進(jìn)化成智慧生命的概率。但問(wèn)題是，我們能擁有的樣本目前只有地球一個(gè)，所以此路不通。

由猜想趨于客觀真實(shí)的方法

不過(guò)，還有另一種方法來(lái)處理概率問(wèn)題，它可以改變我們對(duì)找到外星人概率的思考。

18世紀(jì)的英國(guó)數(shù)學(xué)家托馬斯·貝葉斯提出一種方法，允許我們?cè)跇颖緮?shù)量有限的情況下，先給出一個(gè)較為主觀的猜測(cè)，然后隨著新信息的出現(xiàn)，不斷更新概率，以期接近客觀真實(shí)。這種方法叫“貝葉斯方法”。

舉個(gè)例子。有一桶黑白兩色球。現(xiàn)在你想知道，黑球和白球所占比例各是多少。

這個(gè)問(wèn)題需要通過(guò)從桶中不停拿球來(lái)解決。原則上，等到你把桶中的球全拿出來(lái)了，你也就知道了答案。但也并非在所有的球拿完之前，我們對(duì)此心中一點(diǎn)數(shù)都沒(méi)有。

在動(dòng)手拿球之前，我們不妨猜測(cè)桶中有50%的白球和50%的黑球。隨著不斷拿球，我們會(huì)根據(jù)得到的觀測(cè)值更新我們的猜測(cè)。假設(shè)10次抽取后得到4個(gè)白球和6個(gè)黑球，那么此時(shí)我們對(duì)白球比例的估計(jì)就會(huì)從最初的50%下調(diào)。假設(shè)50次抽取后得到了15個(gè)白球和35個(gè)黑球，我們對(duì)白球比例的估計(jì)又會(huì)繼續(xù)下調(diào)。隨著越來(lái)越多的觀測(cè)值，我們會(huì)持續(xù)更新猜測(cè)，并且對(duì)該猜測(cè)越來(lái)越有把握。

原則上說(shuō)，只要猜測(cè)能無(wú)限次地更新，那么貝葉斯方法的結(jié)果跟最初的猜測(cè)無(wú)關(guān)。你最初猜測(cè)“50%白球和50%黑球”也好，猜測(cè)“100%白球”也好，最后總能接近真實(shí)情況。但在實(shí)際操作中，由于我們當(dāng)前手頭掌握的信息畢竟有限，猜測(cè)不能無(wú)限次更新，所以，貝葉斯方法的結(jié)果往往對(duì)初始的猜測(cè)依賴性很大。一個(gè)合理的猜測(cè)比一個(gè)不太合理的猜測(cè)，能少走很多彎路，更快地逼近客觀真實(shí)。

拓展閱讀

即使存在外星人，溝通也是個(gè)障礙

正文中提到，在德雷克公式中有兩個(gè)涉及生物學(xué)的變量阻礙了我們對(duì)外星智慧生命存在的可能性做出較為可靠的預(yù)測(cè)。事實(shí)上，也有一種忽略這兩個(gè)變量的辦法——只是這種辦法在很多人看來(lái)過(guò)于武斷——即用地球上的情況來(lái)衡量其他星球。

地球上智慧生命是大約在地球形成后45億年才出現(xiàn)的，我們也可以要求在其他可棲居的類地行星上，智慧生命也出現(xiàn)于其誕生后的45億年。2020年6月，就在基平發(fā)表他的研究后不久，英國(guó)兩位天文學(xué)家按照這一假設(shè)使用德雷克公式估計(jì)，得出“在銀河系至少存在36個(gè)可與我們通訊的智慧文明”的結(jié)論。在計(jì)算中，他們還假設(shè)，一旦一個(gè)智慧文明出現(xiàn)，它至少會(huì)持續(xù)100年。如果持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，那么文明的數(shù)量還會(huì)增加。

但是，就算銀河系中真的有36個(gè)外星文明。在這種情況下，它們之間的平均距離約為1.7萬(wàn)光年，這對(duì)與我們的來(lái)回溝通造成了極大的阻礙。要知道，他們發(fā)出的任何信號(hào)都需要經(jīng)過(guò)1.7萬(wàn)年才能到達(dá)我們這里。我們發(fā)回的信號(hào)也需要1.7萬(wàn)年到達(dá)他們那里，然后再花1.7萬(wàn)年等他們回復(fù)。這樣最起碼需要5.1萬(wàn)年以上才能完成一次交流。但我們學(xué)會(huì)無(wú)線電通訊才100多年，且每代人的生命十分有限，文明能持續(xù)多久未知。此外在還可能存在自然災(zāi)害及大規(guī)模戰(zhàn)亂等不確定因素的情況下，人類文明能否持續(xù)5萬(wàn)年以上，我們不可而知。

另外，外星文明用于交流與溝通的語(yǔ)言或文字是怎樣的？我們與他們之間能溝通嗎？不要說(shuō)別的，地球上不同生物之間都無(wú)法交流，“雞同鴨講”就是普遍現(xiàn)象。就是我們?nèi)祟悾煌瑖?guó)家和地區(qū)的人，如果沒(méi)有翻譯，交流都很困難。不同時(shí)期的文字也難以解讀，我國(guó)的甲骨文，到現(xiàn)在還沒(méi)有被全部解讀。所以我們即使與他們?nèi)〉寐?lián)系，但能否交流還是個(gè)問(wèn)題。

外星生命可能性最大的一種形式

2020年，美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的天文學(xué)家大衛(wèi)·基平在研究生命在宇宙中存在的可能性時(shí)，就用了貝葉斯方法。

首先，他做了一個(gè)假設(shè)。他認(rèn)為，生命出現(xiàn)在宜居行星上的概率和生命進(jìn)化為智慧生命的概率，都應(yīng)該要么接近0（意味著永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生），要么接近1（意味著總會(huì)發(fā)生），而不是介于兩者之間的某個(gè)任意值。因?yàn)樵谒磥?lái)，若取某個(gè)中間值，譬如生命出現(xiàn)在宜居行星上的概率是0.5，那就意味著，在與地球條件完全相同的類地行星中，5 0%能進(jìn)化出生命，5 0%無(wú)法進(jìn)化出生命。這就好比同樣條件的實(shí)驗(yàn)，在美國(guó)做和在中國(guó)做，會(huì)得出相反的結(jié)論，在他看來(lái)未免太莫名其妙。

在這個(gè)假設(shè)基礎(chǔ)上，就產(chǎn)生了四種可能性：生命和智慧生命都很罕見(jiàn);生命和智慧生命都很常見(jiàn);生命很罕見(jiàn)，但是一旦出現(xiàn)，幾乎總能進(jìn)化成智慧生命;生命很常見(jiàn)，但很少能進(jìn)化成智慧生命。在做計(jì)算之前，他又假設(shè)，四種情況的最初可能性都是一樣的。

結(jié)合地球物理學(xué)和古生物學(xué)上的證據(jù)，基平用貝葉斯方法計(jì)算四種情況的概率。最后，他發(fā)現(xiàn)，“生命很常見(jiàn)”的概率是“生命很罕見(jiàn)”概率的9倍。這意味著，生命在類似地球的行星上存在是個(gè)大概率事件。他還發(fā)現(xiàn)，“智慧生命很罕見(jiàn)”的情況比“智慧生命很常見(jiàn)”的情況更受青睞，兩者概率之比是3：2。

一句話，按基平的計(jì)算結(jié)果，“生命很常見(jiàn)，但很少能進(jìn)化成智慧生命”在四種情況中，可能性最大。

這正吻合當(dāng)前在生物學(xué)家中占主流的一種看法：從無(wú)到有進(jìn)化出生命，相對(duì)容易;但簡(jiǎn)單生命要進(jìn)化成高級(jí)的智慧生命，則障礙重重。他們說(shuō)，雖然多細(xì)胞生命比單細(xì)胞生命高級(jí)，智慧生命則更高級(jí)，但進(jìn)化完全是隨機(jī)的、盲目的，并沒(méi)有一只手為生命指明一條從低級(jí)到高級(jí)的進(jìn)化之路。因此，地球上進(jìn)化出高級(jí)生命和智慧生命，都帶有很大的偶然性，即使地球歷史倒過(guò)去重演一次，這些好事也未必還能發(fā)生。

例如，從簡(jiǎn)單的單細(xì)胞生物進(jìn)化到復(fù)雜的多細(xì)胞生物，可能完全就是一種僥幸。單細(xì)胞生命生存、繁殖全靠自己。相比之下，多細(xì)胞生物體內(nèi)的細(xì)胞，都放棄了各自的獨(dú)立性，有力地結(jié)合在一起，承擔(dān)著不同的分工。這些細(xì)胞為何能如此默契地走到一起，障礙是怎么克服的，這至今都是一個(gè)謎。智力和文化的發(fā)展也同樣不可思議。魚(yú)存在于地球已經(jīng)有大約4. 5億年了，但在這么長(zhǎng)的時(shí)間里，似乎并沒(méi)有表現(xiàn)出有智力增長(zhǎng)的跡象。所以我們也很容易想象到，在另一個(gè)類地星球上，生命從未產(chǎn)生過(guò)，或者產(chǎn)生的單細(xì)胞生物從未進(jìn)化到復(fù)雜的多細(xì)胞生物……

還是要繼續(xù)搜尋

這樣的結(jié)論確實(shí)有點(diǎn)令人沮喪。不過(guò)，這些都不能最終證明我們?cè)谟钪嬷惺枪陋?dú)的。理由如下：

首先，宇宙空間畢竟非常大，用著名英國(guó)生物學(xué)家霍爾丹的話說(shuō)“宇宙不僅比我們想象的要大，而且比我們能想象的要大?！便y河系中至少有1000億顆恒星，還有數(shù)萬(wàn)億顆行星。宇宙的歷史又如此漫長(zhǎng)。所以，盡管從簡(jiǎn)單生命進(jìn)化成智慧生命存在種種障礙，我們?nèi)匀豢梢云诖恍└呒?jí)文明在一些星球上出現(xiàn)。

其次，貝葉斯方法只是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，它的結(jié)果并不能替代真相。還是以從桶中拿球?yàn)槔?，在你沒(méi)有把球全部拿出來(lái)之前，你永遠(yuǎn)不知道真實(shí)情況是什么。譬如，在總共100個(gè)球中，你拿完80個(gè)，黑白的比例差不多是1：1，你用貝葉斯方法推斷，滿心以為整桶球也是黑白各占一半，但后來(lái)卻發(fā)現(xiàn)，剩余20個(gè)全是白球。這就把你原先的結(jié)論顛覆了。因?yàn)檎f(shuō)到底，這桶球是怎么裝進(jìn)去的，裝進(jìn)去之后有沒(méi)有經(jīng)過(guò)搖晃攪勻，我們并不清楚。

再說(shuō)，天文學(xué)家應(yīng)用貝葉斯方法的時(shí)候，輸入的一些數(shù)據(jù)有很大的不確定性。譬如，我們不知道地球是什么時(shí)候變得適合生命的。當(dāng)出現(xiàn)時(shí)，這種生命的第一批分子是氨基酸、RNA還是脂質(zhì)膜。在生命首次出現(xiàn)后，它是否在地球歷史的早期被一些災(zāi)難性事件扼殺了，不得不以一種可能不同的方式重新啟動(dòng)？還有，我們也不知道是不是所有生命都必須只能基于碳來(lái)構(gòu)建。這些問(wèn)題上的眾多不確定性，也影響了預(yù)測(cè)的可靠性。

所以，結(jié)論雖然有點(diǎn)令人沮喪，但阻止不了天文學(xué)家傾其力繼續(xù)去搜索外星智慧生命。