三、科学史上关于寻找地外文明的争论——人类应该在宇宙的黑暗森林中呼喊吗？
穆蕴秋 江晓原
摘要：尽管地外文明是否存在的问题，目前尚无定论，但与其相关的探讨，已成为科学史领域的重要研究课题。1970年代，随着搜寻地外文明计划（简称SETI）的一无所获，与其相对的另一种试图接触地外文明的实践手段——主动向地外文明发送讯息（简称METI），也被提上日程，并在科学界引发颇多争议。本文对争论双方的观点以及争论所产生的影响进行了考察，并研究了与METI有关的几种费米佯谬的解决方案。本文认为，在尚未做好接触地外文明的准备之前，实施METI是非常危险的。
关键词：搜寻地外文明（SETI），向地外文明发送信息（METI），费米佯谬，SETI悖论，圣马力诺标度
1、绪论
尽管地外文明是否存在的问题，目前尚无定论，但与其相关的理论探讨、实施方案以及由此引发的各种争议，已成为科学史领域的重要研究课题。
17世纪之前，与其相关的探讨主要限于一些哲学家们的纯思辨性构想（注：Dick S．J．Plurality of Worlds：The Origins of the Extra-Terrestrial Life Debate from Democritu to Kant[M]．Cambridge：Cambridge University Press，1982：6-60．）。17世纪初，望远镜发明后，开普勒、伽利略等人基于一系列观测经验之上，对月球可居住性进行了讨论（注：穆蕴秋．一部另类的天文学论著——述评《开普勒之梦》[J]．中国科技史杂志.2007.28（3）：291-295。）。这场讨论延续了整个17世纪，至19世纪，还余波未了。而这一时期，关于火星运河和火星生命的争论，则成为了最被关注的科学问题之一。（注：Crowe M．J．The Extra-Terrestrial Life Debate1750—1900：the idea of aplurality of worlds from Kant to Lowell[M]．Cambridge：Cambridge University Press，1986：480-540．）当时的很多天文学家们着力于提高手中望远镜的观测精度，为的可能只是希望在这场争论中找到属于自己的话语权。此种情形曾惹得英国天文学家爱德华·蒙德（Edward Maunder）埋怨说：
1877年之前，行星研究领域被杂乱无章的业余成果所占领，而自1877年以来，最先进的望远镜……全部把观测方向对准了火星，最出色和最有经验的专业天文学家们，也毫不羞愧地把时间全部用于火星研究上。（[3]，494）
20世纪60、70年代，一些科学人士开始掀起了寻找地外文明的热潮——搜寻来自地外文明的讯息，或是主动向地外文明发送信息。在以往国内的公共话语中，这两种行动都被视为纯粹的科学问题，而且都只具有完全正面的价值。但事实上，这两种行动在欧美科学界都引发了相当严重的争议，而这也正是本文所要着重考察的。
2、从SETI到METI
1960年，美国天文学家弗兰克·德雷克（Frank Drake）发起了搜寻地外文明——简称SETI（Search for Extra Terrestrial Intelligence）的第一个实验项目，“奥茨玛计划（Project Ozma）”。一年后，第一次SETI会议在美国绿岸举行。其后，别的SETI项目随即相继展开，并一直持续至今。与此同时，苏联对SETI也表现出了极大的兴趣，在1960年代同样实施了一系列的搜索计划。
SETI的上马动工，和两项理论乐观的引导有关。1959年，天文学家科科尼（Giuseppi Cocconi）和莫里森（Philip Morrison）发表了一篇文章《寻求星际交流》（注：Cocconi G．and Morrison P．Searching for Interstellar Communications[J]．Nature，1959.184：844-846．）——如今它已被该领域研究者奉为“经典中的经典”，其中提出了利用无线电搜索银河系其他文明的构想。稍后，德雷克1961年在美国绿岸的第一次SETI会议上，提出了一组方程解“德雷克方程”（Drake Equation），用于估测银河系中可能存在地外文明的星球数量是多少。
SETI计划自开展以来，在科学界引起了广泛的争论。与萨根（Carl Sagan）、德雷克以及莫里森等人在此事上的激进与乐观相比，以物理学家弗兰克·蒂普勒（Frank Tipler）为代表另外一些科学家，对此则持审慎的保守态度。（注：Tipler F．J．Extraterrestrial intelligent beings do not exist[J]．Q．JL R．astr．Soc.1980.21：267-281．）
SETI历经差不多十年，始终一无所获，1970年代，与SETI相对的另一种试图接触地外文明的实践手段——向地外文明发送信息，简称METI（Message to the ExtraTerrestrial Intelligence的缩写），或又称“主动SETI（Active SETI）”，开始被提上日程。
METI基于这样一个猜想之上：我们之所以还没有发现外星文明的踪迹，只是因为他们还不知晓人类的存在，因此，可通过向外太空发射定位无线电信号，告知地外文明人类存在的信息。到目前为止，较有影响的METI项目共实施了四次（见表1）。
3、METI引发的严重争议
METI自实施以来，在科学界也引起了颇多争议。1974年11月6日，在第一个星际无线电信息通过阿雷西博雷达被送往球状星团M13后，这一年的年度诺奖获得者、射电天文学家马汀·赖尔（Martin Ryle），随即发表一项反对声明，警告说“……外太空的任何生物都有可能是充满恶意而又饥肠辘辘的……”，并呼吁颁布国际禁令，专门针对地球上那些妄图与地外生命建立联系和向其传送信号的任何企图。
赖尔的这项声明，随后得到了一些科学人士的声援，他们认为，METI有可能是一项因少数人不计后果的好奇和偏执，而将为整个人类带来灭顶之灾的冒险行为。因为，人类目前并不清楚，地外文明是否都是仁慈的——或者说，对地球上的人类而言，即便真的和一个仁慈的地外文明进行了接触，也不一定会得到严肃的回应。在此种情形下，处于宇宙文明等级最低端的人类贸然向外太空发射信号，将会泄密自己在太空中的位置，从而招致那些有侵略性的文明的攻击。而且，地球上所发生的历史一再证明，当相对落后的文明遭遇另外一个先进文明的时候，几乎毫无例外，结果就是灾难。（注：对相关内容有代表性的讨论，见以下文章及书籍：Anonymous．Ambassador for Earth．．．Is it time for SETI to reach out to the stars？[J]．Nature，2006.443：606．Michaud M．A．G．Contact with Alien Civilizations：Our Hopes and Fears about Encountering Extraterrestrials[M]．Copernicus Books，New York，2007．）
同样站在反对METI立场上的以写科幻而知名的科学家大卫·布林（David Brin），则颇具想象力地猜测说，人类之所以未能发现任何地外文明的踪迹——布林将其称为“大沉默”（Great Silence），（注：Brin D．The Great Silence-the Controversy Concerning Extraterrestrial Intelligent Life[J]．Royal Astronomical Society，Quarterly Journal.1983，24（3）：283-309．）有可能是因为一种还不为人类所知晓的危险，让所有其他宇宙文明保持沉默，而人类所实施的METI计划，无异于是宇宙丛林中的自杀性呼喊。在一篇文章中，布林提醒METI的支持者们：
如果高级地外智慧生命是如此大公无私……然而却仍然选择沉默……我们难道不应该考虑以他们为榜样，选择和他们一样的做法？至少稍稍观望一下吧？很有可能，他们沉默是因为他们知道一些我们不知道的事情。（注：Brin D．Shouting at the Cosmos．．．Or How SETI has Taken a Worrisome Turn into Dangerous Territory？[EB/OL] http://www.davidbrin.com/shouldsetitransmit.html，2006．）
作为告诫，布林还引用了《二十二条军规》中主人公约翰·尤萨林上尉（John Yossarian）的一句话，来作为人类实施METI的行为写照：如果别人都在做同一件事，而我却在做另一件事，那我就成了一个白痴。对此，俄罗斯科学家亚历山大·萨特塞夫（Alexander L．Zaitsev）以揶揄的口吻调侃说，如果事情果真如此，SETI岂不应该是“Search for Extra-Terrestrial Idiots”（搜索地外白痴）的缩写？（注：Zaitsev A．Searching for Extraterrestrial Idiots？[EB/OL]http://www.setileague.org/editor/idiots.htm，2006-11-04．）而作为继阿雷西博信息之后三次METI项目的主要发起者和最积极的拥护者，萨特塞夫并不这样认为，他坚持，METI对人类而言，不仅不是一种冒险，而且还非常必要。
对METI可能会为人类带来灾难的看法，萨特塞夫反驳说，人类从外星文明那里获得的不是危险而是学问，有可能，外星文明会传授人类知识和智慧，把人类从自我毁灭，如核战争、生化战争或环境污染中，挽救过来。这种想法无疑是对几位SETI先驱所持观点的一种继承。物理学家弗兰克·蒂普勒在发表于英国皇家天文学会杂志上的一篇文章中，历数了萨根、霍伊尔（Fred Hoyle）、德雷克等人类似的书面言论后，很尖锐地指责说，这些对地外文明持拥护态度的科学家，他们抱有的希望地外文明可以充当人类“救世主”的热情，已经到了带有“半宗教动机”（semi-religious motivation）的地步。（注：Tipler F．J．Additional Remarks on Extraterrestrial Intelligence[J]．Q．JL R．astr．Soc.1981，22：279-292．）
而作为METI必要性的辩护理由，萨特塞夫对布林等人所呼吁的人类只需实施SETI而应禁止进行METI的做法，质问说，宣称应该在宇宙丛林中保持沉默的人类，如果自己都不乐意发出声响，又怎能问心无愧期望他的宇宙同伴们做出反应？这就是萨特塞夫著名的SETI悖论（SETI Paradox）。（注：Zaitsev A．The SETI Paradox[EB/OL]．http://arxiv.org/ftp/physics/papers/0611/0611283.pdf，2006-11-29．）换言之，从宇宙尺度上来考虑的话，如果没有一个宇宙文明认为有向其他文明发射信号的必要，那么SETI所实施的单向搜索其实毫无意义，它注定将永远一无所获。
不过，与此相对的另一种看法则认为，从地球辐射到太空中的无线电波，如自1970年代以来就每天24小时不间断连续运行、担负着一些国家安全防御任务和作为星际冲撞预警体系的军方雷达系统，它们所发射出的无线电信号，已经让地球文明在宇宙中很醒目地暴露了其存在位置，地外智慧生命——如果他们的确存在的话，迟早都会发现这些信号。所以，对人类而言，现在保持沉默，为时已晚。（注：Zaitsev A．Detection Probability of Terrestrial Radio Signals by aHostile Super-civilization[EB/OL]．http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0804/0804.2754．pdf，2008-04-17．）
但一些科学人士指出，这种观点作为支持METI的间接论据，尽管流传甚广，但并非如它表面看来那样具有说服力。因为，一般而言，军方雷达信号在几光年的范围内，就已消散到了星际噪声水平之下，很难被探测到。相较而言，通过大型射电天文望远镜发射的定位传输信号就不一样，它们的传输功率比前者强了好多个量级，要容易被捕获得多。
对此，萨特塞夫反驳说，泄漏到外太空的雷达信号尽管已经减弱到不会被I型文明探测到，但这并不意味着就不会被II型或III型这样的超级文明所捕获。（注：1965年，苏联物理学家卡尔达谢夫（N．S．Kardashev）在一篇文章中，提出了以能量利用率来判定宇宙文明等级的分类标准，将宇宙中的文明分为I型、II型和III型，并很快在相关领域内被接受，后称为“卡尔达谢夫标度”（Kardashev scale）。Kardashev N．S．Transmission of Information by Extraterrestrial Civilizations[J]．Soviet Astronomy.1964，8：217-220．）所以，为了避免这些逐渐划过天区的辐射信号被那些“星际入侵者”探测到，就有必要禁止所有和雷达探测有关的活动——而这种做法毫无疑问是不切合实际的。所以，从这个意义上而言，为了能被一些居住在母恒星附近年轻的I型文明探测到地球信号，进行定位信号发射是必要的。（注：Zaitsev A．Sending and Searching for Interstellar Messages[J]．Acta Astronautica.2008.63（5-6）：614-617．）
4、圣马力诺标度
由于METI争论双方观点的相持不下：一种看法认为，所有从地球发送出去的信号，都会招致潜在的威胁；另一个极端的看法则认为，所有METI计划都是利大于弊的行为。2005年3月，在圣马力诺共和国举办的第六届宇宙太空和生命探测国际讨论会上，伊凡·艾尔玛（Iván Almár）提出了圣马力诺标度（The San Marino Scale），作为评估人类有目的地向可能存在的地外文明发射信号，这种行为将会导致的危险程度的试用指标。（注：Almár I．“Quantifying Consequences Through Scales”，paper presented at the6th World Symposium on the Exploration of Space and Life in the Universe[J]．Republic of San Marino，March 2005．Shuch P．and AlmáI．Shouting in the Jungle：The SETI Tranmission Debate[J]．Journal of the British Interplanetary Society，2007，60：142-146．）艾尔玛认为，以上两种看法都存在缺陷，因为并非所有的信号发射行为，都能被不加区分地等量观之，在结论之前，应对其产生的结果进行具体量化分析。
圣诺玛力标度（SMI）主要基于两项参数的考虑：所发射信号的强度（I）和特征（C）（见表2），用公式表示为：SMI=I+C。
通过这种方式，从地球传送向其他星体的信号，所产生的30种可能结果，其危险程度可量化为10个等级（见表3）。
在圣马力诺标度之前，伊凡·艾尔玛和吉尔·塔特（Jill Tarter）在2000年巴西里约热内卢召开的SETI常设研讨会上，曾提出一项专门针对SETI的里约标度（The Rio Scale），（注：Almár I．The Consequences of aDiscovery：Different Scenarios[J]．Progress in the Search for Extraterrestrial Life．Astronomical Society of the Pacific Conference Series.1995，74：499-505．Almár I．and Tarter J．The Discovery of ETI as aHigh-Consequence，Low-Probability Event[J]．Paper IAA-00-IAA.9.2.01，51st International Astronautical Congress，Rio de Janeiro，Brazil，2000-10-2-6．）作为对人类从可能存在的地外文明那儿接收到的信号，其重要程度进行评估的一项试用指标。
圣马力诺标度和里约标度使用的数学模型，与1997年由行星天文学家理查德·宾泽尔（Richard P．Binzel）提出的都灵标度（The Torino Scale，又称都灵危险系数）类似，都灵标度是试图对小行星和彗星对地球造成的危险程度进行量化分级的一项指标。（注：Binzel R．P．A Near-Earth Object Hazard Index[J]．Ann NY Acad Sci.1997.822（1）：545-551．）而三种标度之所以能采用了相同的数学方法，是因为在科学人士看来，人类接收到来自地外文明的信号，或是所发射的信号被地外文明接收到，与小行星和彗星撞击地球，三者同属极端低概率事件，是类似的。
5、解决“费米佯谬”的刘慈欣方案
伴随着METI的进行，另一方面，从理论上来探讨“地外文明是否存在”的问题，也开始在科学界广泛展开。相关讨论后来常被称为“费米佯谬”及其解决。（注：1950年夏天，某日早餐后的闲谈中，费米的几位同事试图说服他相信外星生命的存在，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）。）由于缺乏任何经得住推敲的证据，来证明地外文明存在或不存在，这使得“费米佯谬”成为了一个极端开放的问题，从而引出各种解决方案。
对METI抱拒斥态度的科学人士，给出的一个重要理由是，外星文明有可能是满怀恶意的。关于这一点，众多科幻作品此前早已进行过各种描绘，《世界之战》（World War）、《火星人攻击地球！》（Mars Attack！）、《异形》（Alien）和《独立日》（Independent Day）等作品，都属于这一类型中的代表之作。更值一提的是，一些科幻小说家在此基础上更进一步，除了创作出很好看的故事之外，还为费米佯谬提出了不同的解释。
科幻作家福瑞德·萨伯哈根（Fred Saberhagen）在他的科幻经典，《狂暴战士》系列（The Berserker series）中，设想了一种拥有智能的末日武器“狂暴战士”。这种武器在50000年前的一场星际战争中被遗留下来，由杀手舰队用智能机器装备而成，统一受控于一颗小行星基地，除了能自主进行自我复制外，被赋予的唯一指令是消灭宇宙中的所有有机生命。受《狂暴战士》故事的启发，对“费米佯谬”的一种很严肃的解释就认为，宇宙中可能遍布类似狂暴战士的攻击性极强的末日武器，阻挠或消灭了其他地外文明，而剩存下来的地外文明，则因为害怕引起它们的注意，从而不敢向外发射信号，这导致了人类无法搜索与之相关的讯息。（注：Webb S．If the Universe Is Teeming with Aliens，Where Is Everybody？Fifty Solutions to Fermi's Paradox and the Problem of Extraterrestrial Life[M]．New York：Praxis Book/Copernicus Books，2002：111-113．）
另外，中国科幻作家刘慈欣最近创作的科幻小说《三体》系列，（注：刘慈欣．《三体》II[M]．重庆：重庆出版集团&重庆出版社，2008：441-449。）也提出了一种对费米佯谬较为精致的解释——黑暗森林法则。该法则是对前面布林猜想的一种很好的充实和扩展，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”和“技术爆炸”。“猜疑链”是由于宇宙中各文明之间无法进行即时有效的交流沟通而造成的，这使得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，只能会得出这样的推论：宇宙中各文明必然处于资源的争夺中，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。所以宇宙就是一片弱肉强食的黑暗森林。
在《三体》II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。”而人类主动向外太空发送自己的信息，就成为黑暗森林中点了篝火还大叫“我在这儿”的傻孩子。
不过，无论是从萨伯哈根小说中衍生出的“狂暴战士”理论，还是刘慈欣的“黑暗森林法则”，作为“费米佯谬”的解决方案，都存在局限。因为，人类通过自己的行为模式所定义出的善、恶等思维方式，是否可套用于所有地外文明，这是一个很有异议的问题。譬如，波兰科幻作家斯坦尼斯拉姆·莱姆（Stanislaw Lem）对类似想法就不屑一顾——某种意义上，他那部奇特而又令人费解的小说《索拉利斯星》（Solaris），正是与这种观点对抗的一项成果。
相较而言，萨特塞夫等人在后来的争论中，设想出的另一种解释要合理一些。他们认为，SETI多年来一直没有搜索到任何来自其他宇宙文明无线电信号，是因为宇宙中星体间距离非常遥远，无论是来自其他宇宙文明的雷达信号，还是从地球泄漏出去的雷达信号，即便真能到达对方所在天区，但由于信号变得很微弱，也根本无法被探测到。（注：Zaitsev A．Sending and Searching for Interstellar Messages[J].58th International Astronautical Congress，Hyderabad，India，2007-09-24-28．）
6、近况与结论
应该注意到，有关METI的争论还是对科学界产生了影响的。
其中体现在卡尔·萨根身上尤为明显，尽管他本人于1974年主持了首个METI项目，但随后不久对METI的态度就发生了转变，在针对弗兰克·蒂普勒反驳《SETI倡议书》的回应中，萨根特别强调：（注：Sagan C．SETI Petition[J]．Science，New Series.1983，220：462．）
作为银河系中最年轻的有潜在交流倾向的文明，我们应该监听而不是发射信号。比我们先进得多的其他宇宙文明，应该有更充足的能源和更先进的技术来进行信号发射；根据我们的长期计划，现在还不到花上许多世纪通过单向交流来进行星际对话的时候；一些人担忧，即便是把信号传送到最邻近的星体，也可能会“泄漏我们（在宇宙中）的位置”（虽然民用电视和军方雷达系统也会导致这种情形发生）；况且，我们也还尚不明确有什么特别感兴趣的事情需要告知其他文明。综合以上这些原因，目前SETI的策略仍然是监听而不是向外太空发送讯息，这一点似乎是和我们在宇宙中落后的身份相符的。
此外，国际航天航空学会在1989年发布了一项针对SETI的《关于探寻地外智慧生命的行为准则声明》，条例中第七款提到，只有在经过相关国际共同磋商后，才可对来自地外智慧生命的证据和信号作出回应。而随着METI计划逐渐引人关注，1995年，国际航天航空学会SETI委员会又提议了专门针对METI的《关于向地外智慧生命发送交流信号的行为准则声明草案》，其中明确规定，在进行相关国际磋商之前，某个国家来单独决定或是几个国家间合作尝试，从地球向地外智慧生命传送信息，都是不被允许的。
不过，从实际情形来看，上述草案并未对METI计划起到真正实质性的约束作用。甚至就在近一段时间里，一些新的METI项目也正在被上马实施。
2008年2月5日，美国国家宇航局在成立50周年的纪念活动中，通过设在西班牙马德里的巨型天线，向北极星方向发送甲壳虫乐队多年前演唱的一首歌曲，《穿越宇宙》（Across the Universe）。而在刚过去的8月4日，英国RDF电视公司和著名社会网站Bebo又启动了一项新的METI合作计划——“地球呼唤”（Earth Call），他们邀请当代名人、政要，以及Bebo网站的1200多万用户，编辑有关“从新视角看待地球”的信息和图片，参与网络投票评选。至9月30日，届时将从中选出500条信息放入一个电子“时空舱”（Time Capsule），然后通过乌克兰RT-70巨型射电天文望远镜，发射送往于2007年4月刚发现的、距离地球20光年外的一颗类地行星Gliese581C。
由于大众对地外生命话题的兴趣一向持久不衰，这两项METI计划自然也引来了媒体的广泛关注。英国《每日邮报》（Daily Mail）在事后随即辟出专栏，对其进行了报道评论。评论者对此种做法皆持否定态度，特别是对“地球呼唤”计划，尽管RDF电视公司宣称，这将是首次以民主的方式选择发向太空的信息，但还是招致了严厉的抨击。（注：Derbyshire D．Will beaming songs into space lead to an alien invasion？[N]．Daily Mail，2008-02-07（6）．Hanlon M．Why beaming messages to aliens in space could destroy our planet[N]．Daily Mail.2008-08-08（6）．）
寻找地外文明通常被视为一个“科学技术问题”——尽管一些学者也已经开始从科学社会学角度来思考这一问题，（注：较早从SSK角度对搜寻地外文明问题进行探讨的文章，参见：Pinotti R．Contact：Releasing the news．Acta Astronautica[J].1990.21（2）：109-115．Pinotti R．ETI，SETI and today's public opinion．Acta Astronautica[J].1992.26（3-4）：277-280．）但占主流的仍然是前者。从前面关于METI的争论中不难看出，METI的支持者们其实有着一种“唯技术主义”思维倾向，所考虑的只是想尽办法要在技术上达到目的，但在达成目的后准备怎么办，却不事先想好。
人类主动向外太空定位发送的信号，被地外文明发现的可能性也许微乎其微，但一旦产生结果，其影响却十分巨大，这种影响势必波及人类社会的科学、文化、宗教以及哲学等方方面面。所以在寻找外星文明这件事上，更重要的问题应该是：万一真找到了外星文明，我们该怎么办？
我们认为，在尚未做好接触地外文明的准备之前，实施METI显然是非常危险的。
原载《上海交通大学学报》16卷6期（2008）
