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1、人类应该在宇宙的黑暗森林中呼喊吗载上海交通大学学报16卷6期（2008）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？（上）穆蕴秋江晓原（上海交通大学科学史系，上海 200030）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
2、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；圣马力诺标度一、前言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1。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2。这场讨论延续了整个十七世纪，至十九世纪，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。3当时的很多天文学家们着
3、力于提高自己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：行星研究领域被杂乱无章的业余成果所占领，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(P494)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
4、，而这也正是本文所要着重考察的。二、从SETI到METI1960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 ExtraTerrestrial 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（Phi
5、lip Morrison）发表了一篇文章寻求星际交流4 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。5SETI历经差不多十年，始终一无所获，1970年代，与SE
6、TI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：人类之所以还有发现外星文明的踪迹，只是是因为他们还没有发现我们，为了让其能及早发现我们，可通过向外太空发射定位无线电信号，告知地外文明人类的存在。到目前为止，较有影响的METI项目共实施了四次，见表1。三、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
7、雷达被送往M13球状星团后，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，即便真地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
8、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。6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），7 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
9、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？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。8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的缩写岂不应该是：Search forExtra-Terrestrial Idiots（搜索地外白痴）？9 而作为继阿雷西博信息之后三次METI
10、 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先驱们所持观点的一种继承。而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
11、”的热情，已经到了带有“半宗教动机（semi-religious motivation）”的地步。10 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）。11 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
12、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。12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
13、。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。13 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。14四、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
14、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（Ivn Almr）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。15 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。表2：圣诺玛力标度表通过这种方式，从地球传送向其它星体的信号，所产生的25种可能结果，其危险程度可量化为10
15、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)，16 作为对人类从可能存在的地外文明那儿接收到的信号，其重要性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。17 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。五、“费米佯谬”及其解决方案伴随着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。18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。19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
