與外星物種對話需要1000年,我們或許並非宇宙中孤獨的個體，我們應該主動聯繫外星人嗎

小深

自1985年以來，SETI計劃一直在星際間尋找生命。更久以前，我們一直在思考，在這個浩瀚的宇宙中，我們是否孤獨。到目前為止，雖然恆星璀璨美麗，但它們卻十分安靜。
看来我们是孤独的。
有些人并非只是被动地寻找，而是采取了更主动的方式。他们相信我们可以宣告我们的存在——换句话说，帮助外星人找到我们。这是一种“个人广告”的方式：年轻的文明正在寻找一个伴侣，一起凝视太空，并在极其遥远的距离上进行缓慢的对话。
你会在这样的信息里包含什么内容？这种方法真的有效吗？有些人坚决认为这不是个好主意。毕竟，我们虽然期盼着一个“灵魂伴侣”文明，但最终可能会被一个致力于种族灭绝和地球剥削的令人毛骨悚然的文明所欺骗。
我们以前也曾向星星发送过信息，希望有人能找到它们——即使没有回复，至少也能知道我们在地球上。其中一些是实体信息，被放置在我们以极快的速度送入太空的人造物体上，以至于它们摆脱了太阳系的引力。这些物体将永远在太空中穿梭——除非它们撞上恒星、落入黑洞，或者被某人发现。
前两艘探测器分别是先驱者10号和先驱者11号（造访了木星和土星，并研究了太阳系和小行星带的整体环境）。这两艘探测器上都挂着一块小牌匾，上面画着一男一女的人体图像，以及表明这些探测器来自地球的信息。后来，旅行者1号和2号探测器携带了一张“金唱片”，里面收录了自然界的图像和声音、各种音乐曲目、问候语。
其他信息则通过巨型射电望远镜传送到恒星，这些望远镜的设计使其看起来像是来自某个智慧文明（而非自然来源），并且（我们希望）其他文明能够理解。此外，还有外星智能计划：SETI的积极姐妹计划。“向地外文明发送信息”旨在制作和传输未来可能被其他文明发现的信息。。

然而，最令人恐惧的可能性之一是，或许干脆就不要发布征婚广告更好。德雷克方程式是一种计算我们能够与之交流的外星文明数量的方法。它是多种概率的乘积，其中一些我们相当了解（例如恒星形成率、拥有行星的恒星比例），而另一些我们则一无所知（例如生命诞生的行星比例、生命发展出智慧生命的次数比例以及此类文明的寿命）。
到目前为止，我们完全没有发现任何外星文明。有人认为这是因为生命非常稀少。另一些人则认为，生命很少达到能够与恒星交流的科技水平。又或者，即使一个文明达到了这种科技水平，它也活不了多久，就会自我毁灭，或者彻底改变其所在星球的气候，最终走向灭亡。
但还有另一种可能性，即科幻作家刘慈欣提出的“黑暗森林理论”。其基本思想是，外星文明确实存在，但它们都保持沉默。它们知道向充满敌意的宇宙暴露自己的存在并非良策。可能存在大量随时准备相互毁灭的文明。秉持这种想法的人往往充满激情。我们不应该说话，不应该回应，应该闭嘴。
我们的军用雷达已经向太空发射。我们的大气层显示出氧气，也显示出工业化的痕迹。我们可以拒绝说“你好”，但我们的存在是可知的。我们要么是可知的并发出声音，要么是可知的并保持沉默。这是在信息与无信息之间的选择……而不是在隐藏与暴露之间的选择。
我们彼此之间已经相互发送信息大约100年了，这足以形成一个直径约200光年的不断膨胀的发射泡。我们无需宣布我们的存在——任何外星文明或这个泡内的探测器都可以了解我们文明的历史，从1936年奥运会上的希特勒到电视剧《甜心俏佳人》。（当然，这其中也有一些相当大的限制条件。任何此类信号的功率都非常非常低，难以探测。此外，尽管我们的射电泡直径有200光年，但它仍然非常小。）
假设我们确实想创作一条有意图的信息。它应该包含哪些内容？我们能否用一条简短的信息概括人性，让外星智慧文明能够理解？
金唱片的作曲家们尝试了多样性。人类用55种语言向星际间的人致以问候，从日语到法语，再到孟加拉语。然而，试图概括人类的多样性并非不可能，即便并非不可能，也极具挑战性。
我们也不一定能就此撒谎。还记得那个不断膨胀的无线电辐射泡沫吗？它也存在，与我们可能发出的任何有意为之的信息一起存在。我们无法隐藏希特勒、电视广告或卡戴珊一家。它们已经存在了。
请记住，与任何地外智慧生命交流都将极其困难。我们不会拥有共同的生物、文化或星球。我们甚至可能拥有不同的化学反应。我们无法与地球上的海豚和大象交流——凭什么我们认为在太空中会更幸运呢？
那么我们能做什么呢？
“简单点。我们存在。我们正在伸出援手。仅此而已，其他任何事情都可能更具雄心壮志——至少目前如此。
或许一个很好的例子就是1977年由大耳朵射电天文台发现的“哇！”信号。它非常强烈，以至于天文学家发现它时，在电脑打印输出上圈出了它，并写下了“哇！”这个词。虽然可能有一个自然的解释，但它的真实性质仍然存在争议。由于信号是窄带信号，因此很难用自然语言解释。它的频率为1420兆赫，这是氢原子发射的频率，对于想要用科学语言进行交流的文明来说，这或许是一个自然的选择。它的强度和极其短暂的性质使其成为迄今为止我们发现的外星智慧生命的最佳候选信号之一。
35年后，我们发送了一条回复，敦促外星人不要吃掉我们。虽然听到这条信息的人几乎不可能理解所有信息，但我们还是添加了一个重复的标题，希望能表明这条信息是有意为之，而非自然发出的。虽然“哇！”信号最终可能确实源于自然，而非外星智慧生命，但它或许可以很好地展现与邻近文明接触的场景。“我们在这里。”“我们也在这里。”一段持续1000年的对话。。

银河系拥有2000亿颗恒星和大约1000亿颗行星。即使这些行星中只有一小部分孕育着生命，甚至只有极少数拥有智慧生命，我们的银河系也将充满外星文明，其中一些文明要么正在寻找我们，要么至少在短时间内可以被发现。
银河系应该拥有的外星文明数量可以通过一个方程式——德雷克方程来确定，该方程式将上述因素转化为变量。当你将这些因素代入公式中时，你会发现在我们附近的宇宙中至少应该存在20个文明。这使得我们至今尚未在宇宙中发现任何其他生命的事实，当你思考这个问题时，几乎会感到震惊。
太空中应该存在多少先进文明，但又缺乏任何证据，这两者之间看似矛盾，被称为费米悖论。过去几十年来，它引发了数十种假设和潜在的解决方案。
许多解决方案都针对德雷克方程中的某个变量，试图降低假定的文明数量，以便我们更合理地认为我们尚未遇到任何文明。有人认为生命的起源非常罕见，有人认为智力的发展是瓶颈，还有人认为大多数文明在自我毁灭之前只能存活很短的时间，或者反过来说，甚至无法发明无线电。
然而，有一种解释比其他解释更加黑暗。黑暗森林解释认为，外星人故意保持沉默，以此解释了为什么我们没有听到外星人的消息。
刘慈欣的科幻小说《黑暗森林》对这一论证进行了最清晰的阐述。该书是系列丛书的第二部，其情节探讨了如何与潜在的敌对外星生命进行最佳互动。
小说中，这一论点如下：所有生命都渴望生存。我们无法知晓其他生命形式是否会在有机会时毁灭我们。由于缺乏保障，对任何物种而言，最安全的选择就是在其他生命形式有机会毁灭之前将其消灭。由于小说中所有其他生命形式都厌恶风险，愿意不惜一切代价自救，因此任何形式的接触都是危险的，因为这几乎肯定会导致被接触的种族消灭任何愚蠢到泄露自身位置的人。这导致所有文明都试图在无线电静默中隐藏。
小说中的这段文字解释了这种偏执背后的原因：宇宙是一片黑暗的森林。这有点像囚徒困境，其概念基于应用博弈论。
这个理论的可信度如何？这个理论的优势在于，它只影响德雷克方程中的一个变量，而且是影响最容易被推测的变量。它也不需要我们对所有外星文明的行为做出广泛的假设；一个如此行事的先进种族就足以导致观察到的情况。
这也解释了为什么我们一个世纪以来一直能够接收到外星无线电信号，却从未发现过它们。正如我们无意中将原本发给我们的无线电信号发送到太空一样，其他文明也很可能这样做。一个可能的原因是，其他文明非常害怕被发现，以至于他们故意避免发送任何证明其存在的无线电证据。然而，它假设其他物种具有与我们类似的风险规避水平和推理过程，或者假设真的存在一个外星文明，正在消灭任何他们认为可能伤害它们的人。这是一个很大的假设。
为什么这个理论是黑暗的？近一百年来，我们一直在向宇宙宣告我们的存在。任何在我们周围一百光年半径范围内的外星人都会接收到来自我们方向的无线电信号。如果我们有理由避免让外星人知道我们的存在，我们可能会遇到麻烦。为什么我们还没有收到外星人的消息？如果这个解释是正确的，那么他们是因为害怕死亡而故意躲在黑暗的太空中。那么我们也应该停止向宇宙宣告我们的存在吗？或者，外星生命会比我们历史上的任何时候都更友善一些？。。

地球上的生命很早就出现了，最终演变成了我们：拥有智慧和先进的科技。“第一次接触”至今仍是一个谜。如果你曾仰望过漆黑而晴朗的夜空，或许每次都会有和我一样的感受：感觉它在召唤我们，吸引我们去探索，去探究浩瀚的太空深渊中究竟存在着什么。每一个遥远闪烁的光点不仅仅是一颗恒星，更是一个孕育行星、生物化学和生命的机会。如果我们真的放飞想象力，我们甚至可能想象出比生命更美好的存在，比如拥有智慧、自我意识和先进科技的文明。
但这引出了一个人类世世代代以来一直困扰的问题：如果生命的构成要素是共同的，而我们又是自然进化的，那么其他人又在哪里呢？这是天体物理学家、天体生物学家以及各类外星人搜寻者最常问的问题之一，因为人们不仅常常好奇外星智慧生命是否存在，还想知道他们是否会、如何与我们交流，以及找到他们可能需要哪些技术。这是一个引人入胜的话题，值得我们去思考，但更适合用来阐述科学。让我们深入探究一下我们对宇宙的了解。
如果我们想要理解宇宙是如何孕育智慧生命的，我们必须考虑两件事。首先，我们必须思考为了促成我们自身的存在，需要哪些步骤。其次，我们需要思考智慧生命在不同于我们自身的情况下可能出现的方式，并尽可能确保以尽可能量化的方式进行。我们还必须确保自己不会做出毫无根据的假设，或陷入各种逻辑谬误，例如将“缺乏证据”与“存在证据”混为一谈，或“事后诸葛亮”谬误。
学会不去估计现有事物也很重要。人们——即使是最杰出的科学家——在考虑这个问题时，也会犯两个非常常见的错误。一是他们会做出类似于“我们可能不知道这个参数，所以我们这样估计”的点估计，这相对来说没有意义。如果要做这样的估计，只有包含不确定性范围、一组误差线或其他可能性预测因子才有意义。在10%的不确定性下估计某事发生的概率为1/100，在1000%的不确定性下估计某事发生的概率为1/100，或者在双尾不确定性下估计某事发生的概率可能高达1/10，但可能根本没有下限，这之间有着巨大的区别。
但人们在尝试解答费米悖论时，犯的另一个错误或许也是最常见的：利用德雷克方程。德雷克方程蕴含着许多有趣的道理，它首次提出时，从科学角度来看是一项巨大的成就。它首次将银河系中有多少智慧文明这个看似不可知的问题分解成一系列我们可以逐一解答的小问题。
例如，我们可以测量或估算以下指标：
银河系恒星的形成速率，拥有行星的恒星比例，环绕拥有行星的恒星，可能适宜生命存在的行星的平均数量，可能存在生命且最终发展出生命的行星比例，拥有生命且最终发展出智慧生命的行星比例，发出可探测信号的智慧生命居住行星比例，这些文明持续发出信号的时长，将所有这些指标相乘，就能估算出我们目前可能探测到的活跃文明的数量。
但紧接着，我们遇到了几个主要问题。首先，我们已经测量了银河系恒星形成的速率，并且我们对此非常了解。不幸的是，如果你把这个速率乘以宇宙自大爆炸以来的年龄，你会发现几乎没有恒星存在；你会计算出银河系在整个宇宙历史中应该形成了大约100亿颗恒星。
我知道100亿听起来可能很大，但与我们银河系中恒星数量的实际估计值相比，它只是2~3%。
幸运的是，很容易理解为什么这种计算恒星形成数量的方法（你以为这种方法就能得到​​银河系中恒星的总数）是如此彻底的错误。表面原因显而易见：恒星形成的速率在整个宇宙历史中并不是恒定的。事实上，我们已经认识到宇宙诞生之初并没有恒星，恒星的形成始于最初的约2亿年左右。我们了解到，在宇宙历史的最初约30亿年里，恒星形成量不断增加，达到顶峰，此后一直在下降。就我们自身而言，当我们吸收较小的卫星星系时，可能已经经历过恒星形成的爆发；而随着麦哲伦星云和仙女座星系对我们星系内的气体、尘埃和其他中性物质施加引力影响，我们甚至可能正在开始经历另一次爆发。
但这只是德雷克方程如今仍存在问题的表面原因。更深层次的原因在于，德雷克方程提出之初就对宇宙做出了一个我们现在知道并不成立的假设：它假设宇宙是永恒的，在时间上是静止的。正如我们在弗兰克·德雷克首次提出他的方程几年后所了解到的，宇宙并非处于一种稳态，即它不随时间而变化，而是从一种炽热、致密、充满能量且快速膨胀的状态演化而来：一场发生在我们宇宙过去有限时间内的热大爆炸。相反，一种更有效的方法是先计算我们现在可以一定程度上确定的物理量，然后再以尽可能负责任的方式探索宇宙中那些巨大的未知数。
与60年前德雷克方程首次提出时的情况不同，现在我们对宇宙的构成有了很好的了解，包括银河系和本星系群内部及之外的宇宙。我们了解了现存的各种恒星群，以及形成重元素、岩石行星需要经过哪些步骤，并允许发生复杂的化学反应和重要的反应，例如仅凭无处不在的构成要素和星光就能形成储能分子。
我们还对围绕其他恒星运行的行星（系外行星）的类型和丰度有了深入的了解。就在30年前，我们才刚刚发现第一批围绕太阳以外的恒星运行的行星；而到2021年底，我们已确认的系外行星数量已接近5000颗。当然，我们的数据存在偏差——我们优先探测那些最容易探测的行星——但我们知道如何解释这些偏差。
我们无需猜测有多少恒星正在形成，有多少恒星拥有行星，每个星系中有多少颗行星可能存在生命等等，实际上，我们可以利用一些优秀的数据。在现代银河系中，我们已经知道：有多少颗恒星，这些恒星如何划分成不同的族群，每颗恒星有多少颗行星，其中有多少颗行星拥有合适的元素组成，能够形成复杂的化学反应，其中有多少颗行星具备孕育生命的潜力，因此，我们其实很容易就能估算出银河系中有多少颗潜在宜居行星。
事实上，我们可以通过多种方式进行计算，以展现我们知识体系的强大力量。银河系约有4000亿颗恒星：约80%为红矮星，约18%与太阳相似，仅约2%质量过大且寿命过短，不适合生命存在，据我们所知，每个恒星系统大约有5到10颗行星，每颗恒星周围我们称之为宜居带的区域大约有1到2颗行星。在围绕类太阳恒星存在的行星中，我们认为约有20%的大小与地球相似；而在更常见的红矮星周围，类地行星的比例则更高。
如果我们保守地假设红矮星系统根本不适宜居住，而类太阳系统却适宜居住，那么我们只需将以下数字相乘：
恒星数量（4000亿颗），与太阳相似且足以支持生命的比例（0.18），每颗相关恒星预计的潜在宜居带行星数量（1.5），与地球大小相似的行星比例（0.20），这样，我们就能估算出银河系中潜在宜居行星的数量：216亿颗。
使用这么多有效数字毫无意义，200亿就足够了——但我们也必须记住，所有这些数字都存在不确定性。恒星的数量可能只有2000亿颗，仅为我们估算的一半。有些恒星的金属含量可能过低，以至于行星无法维持生命，但这个比例很小，肯定不到10%。有些恒星可能没有行星，但这个比例同样很小，肯定不到20%。宜居带可能比我们想象的更大或更窄；这又给我们的估算增加了约33%的不确定性。
而且，我们还没有很好地对系外行星群中质量/半径较低的部分进行采样；我们估计的20%与地球大小相似，可能会上下浮动，因此在这个数字上加上25%的不确定性是合理的。总而言之，银河系中潜在宜居行星的数量可能至少为50亿颗，也可能多达500亿颗。如果红矮星系统也具有宜居性，那么这个数字可能会增加十倍。与此同时，我们过去担心的许多问题可能都不再那么重要，例如：
一颗行星是否有一颗主要卫星，它的恒星系统中是否有类似木星的行星，它位于银河系中心附近还是远处，或者它是单恒星系统还是多恒星系统的一部分。
但除此之外，我们仍然面临一些重大的未知，我们对宇宙的无知程度令人震惊。我们知道生命所需的成分无处不在：小行星、银河系中心的气体、新生大质量恒星周围的流出物，甚至太阳系中其他行星和卫星的大气层和表面。
但即使拥有所有原始成分，在可能适宜居住的行星中，生命究竟有多少比例真正起源于非生命？在卡尔·萨根最初的《宇宙》系列中，他给出了0.1~10%的数字，并断言这是一个保守的数字。
情况并非如此；生命可能很难存在。仅仅因为它出现在地球历史的早期，并不意味着相当一部分行星上真的存在生命。生命起源于非生命的可能性，可能是接近100%，也可能是10%，也可能是1%，也可能是0.01%，甚至可能是百万分之一。如果我们让时光倒流，重新开始地球，生命在这里诞生并繁衍生息的可能性有多大？我们的无知令人震惊。
同样，生命一旦出现，它灭绝的频率是多少？相比之下，它能够延续数十亿年的频率又是多少？它停留在相对简单的状态，无法发展出复杂性、分化、多细胞性或有性繁殖的频率又是多少？即使在数十亿年后，它又有多少次真正开始看起来像寒武纪生命大爆发之初的地球生命？同样，我们完全不知道这一切是如何发生的。如果你估计它发生的概率是10%，那还算合理。但90%的概率也是如此。0.001%的概率也是如此。在没有观察或实验证据指引我们正确方向的情况下，我们妄下结论只是自欺欺人。
此外，我们知道，在地球上的生命变得复杂、分化、多细胞和有性繁殖之后，一个拥有先进科技的物种的出现仍然需要超过5亿年的时间，而这很可能只是偶然事件的结果。这种情况发生的频率有多高？用百分比来表示这个概率合理吗？或者说，这真的像连续五次中强力球彩票一样罕见吗？此外，这种科技先进的生命能持续多久？它会发展成多行星文明，甚至星际文明吗？还是说，从“科技先进”到“灭绝”的进程相对较快？
目前，我们的不确定性如此之大，以至于有理由相信，人类不仅可能是银河系中唯一的智慧生命，而且可能是整个可观测宇宙中唯一的智慧生命，而可观测宇宙中可能包含的恒星数量是我们银河系的1万亿倍以上。
我们可以自信地说，大概有200亿颗地球大小的行星，它们的构成元素与我们所在的星球相似，与母星的距离恰好适合在其表面存在液态水，假设它们也拥有类似地球的大气层。但在这些行星中，有多少颗拥有生命？可能是大多数，也可能是很多，或者只有极小一部分。在拥有生命的行星中，有多少发展出了复杂、分化、智慧且科技先进的生命？
在我们开始探究长寿、殖民或机器生命等问题之前，我们应该承认——而且可能性不容忽视——费米悖论最显而易见的答案：我们之所以未能与拥有智慧、科技先进且能够进行太空探索的外星文明进行首次接触，是因为根本没有这样的文明。在整个银河系，甚至整个宇宙中，我们或许真的孤独。
如果没有相反的证据，我们完全有理由继续寻找和探索，但除了我们自身的偏好之外，我们仍然没有理由相信外星存在其他类似人类的生物。虽然对智慧外星人为何可能对我们隐藏的原因进行无数次的理论推演可能非常有趣，但最简单的可能性——他们根本不存在——应该成为默认假设，除非得到其他证据。。