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我们人类会迎来“技术爆炸”吗?

撰文 Paradox

1950年,意大利裔美国物理学家恩里科·费米与他的一些同事在洛斯阿拉莫斯国家实验室共进午餐,因为曼哈顿计划他在那里工作了五年。根据各种说法,当话题转向外星人和最近接二连三报道的不明飞行物。费米抛出了一个将载入史册的问题:“外星人它们都在哪里?”

费米悖论指的是外星智慧生命 (extraterrestrial intelligence, ETI) 存在的高概率估计和明显缺乏证据。70年后,我们仍然没有办法回答这个问题。自从费米的那个时代以来,已经有数个假说被提出,其中包括外星文明可能已经足够发达从而完成了文明的蜕变,进化到了更高级的生命形式,这就是本辑将要介绍的“超越假说”。让超越假说从其他假说中脱颖而出是因为以下两点:

1. 超越假说是承认宇宙中生命出现的平均速度随时间变化是稳定的;

2. 超越假说认为现在的宇宙表现出的"大沉默"只能说明宇宙中目前没有我们能够交流的文明。

超越假说并不认为外星文明没有掌握电子通讯技术、因技术进步而自我毁灭,或者相互进攻侵略而导致同归于尽等原因而无法通讯,而是假设一个文明凭借其自身极度发达的技术而进行了从头到脚的自我改造,成为了我们人类无法通过SETI计划搜索得到的文明。就像我们在第九辑介绍的"短暂窗口"假说中需要引入的"人类世"的概念一样,超越假说这一思想流派认为人类文明在未来的某个时间点将出现变革性飞跃发展。我们通常称这种现象为“技术奇点“ (Technological Singularity) 或“促进剂” (Accelerando)[译者注:例如《三体》中称之为“技术爆炸”,文中还是以“技术奇点”表述这个现象],“技术奇点”是一个预期会发生的事件,此后人类的科技增长将变得不可控,并导致人类物种存在的根本变化。

“人类文明有五千年历史,地球生命史长达几十亿年,而现代技术是在三百年时间内发展起来的,从宇宙的时间尺度上看,这根本不是什么发展,是爆炸!技术飞跃的可能性是埋藏在每个文明内部的炸药,如果有内部或外部因素点燃了它,轰一下就炸开了!”

——罗辑《三体》

技术奇点

这一概念的起源可以追溯到冯·诺依曼 (von Neumann) 时期,他提出了自我复制机器[又名“通用汇编程序机器人”(Universal Assemblers)或“冯诺依曼探针”(von Neumann probes)]的相关概念。与冯·诺依曼共事多年的老同事斯坦尼斯劳·乌拉姆 (Stanislaw Ulam) 在1958年写了一篇追忆冯·诺依曼的文章,《追忆约翰·冯·诺依曼》(John von Neumann),并回忆了两人曾经讨论技术变革步伐变化的一次谈话:

有一次我们的话题是讨论不断加快的技术进步和人类生活方式的变化的关系,这使人们似乎接近了种族历史上的某些基本奇点 (技术奇点),而我们对人类未来的预测在人类文明跨过技术奇点之后就完全不适用了。

从圣地亚哥州立大学 (San Diego State University) 退休的计算机科学教授弗诺·文奇(Vernor Vinge, 同时他也是科幻小说作者)将“技术奇点”这一概念和术语在他发表于1993年的论文《即将到来的技术奇点》(The Coming Technological Singularity中做了阐述和推广。这篇论文将文奇教授先前在VISION-21研讨会上的演讲中提出的论点形式化。文奇教授认为人类正处于发生科技变革边缘,人类即将通过技术创造出比人类智慧更强大的"实体"。 人类文明越过"技术奇点"的历史意义可能只有人类文明诞生可以与之相提并论。并且他还预测人类越过"技术奇点"将在发生21世纪初 (2005年至2030年),可能由以下任何原因造成:

· 具有意识和超过人类智力水平的计算机

· 大型计算机网络及其相关用户

· 人机接口允许用户可以拥有超过人类的思考计算能力

· 生物科学的发展自然地提高了提高人类的智力水平

作家兼发明家雷·库兹韦尔 (Ray Kurzweil) 就此主张技术进步遵循指数增长模式,遵循“加速回报定律”。基本上,每一次新的技术突破,都会缩短下一次实现技术突破的时间,导致“技术奇点”的那一天注定会来。

超越假说的起源

也许最早想到超越假说这一可能的是苏联著名火箭科学家、航天理论之父康斯坦丁·齐奥科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky)。在他1932年撰写的论文《有上帝吗?》(Is there a God?)里介绍,齐奥科斯夫斯基认为,人类的未来存在一种“完美智慧”(perfect intelligence)的状态,而宇宙中可能有其他生命形式已经实现了这种状态:

“数百万颗行星已经存在了很长一段时间,因此,诞生于这些星球上的生命已经达到了成熟的程度,我们将在地球上未来数百万年的生活中达到这个程度。这种成熟体现在完美的智力、对自然的深刻理解以及使星球上的居民移居宇宙的发达技术。”

齐奥科夫斯基基于自己从事天体物理学和宇宙学的工作的理解,甚至在费米的午餐谈话发生的20年前就以及预见到这一的情形。他相信人类的命运的归宿是太空,并且相信我们最终会在其他行星和恒星上殖民,于是他不得不开始思考,为什么宇宙中比人类更古老的物种似乎还没有这样做。齐奥科夫斯基在1933年的一篇论文中《行星被生物所占据》(The Planets are Occupied by Living Beings)中提出了自己对这个问题的看法。他认为如果有外星人的话,它们现在应该已经造访了地球。他回答道:

"也许他们会造访我们地球,但现在还不是时候。在过去的几个世纪里,澳大利亚土著人和美洲土著人看到欧洲人来拜访他们,但在他们到达之前,已经过了几千年了。同样,我们也将在今后的某个时候遇到外星人来访。其他星球上科技发达的文明们,也许已经互相拜访了很长一段时间。"

在谈到外星文明是否已经在尝试让我们知道其存在的可能性时,齐奥科夫斯基回答说:

我们的探测外星文明信号的设备太落后了,甚至无法察觉它们发给我们的信号。而我们的这些邻居们明白,在某种程度上,人类自己肯定会证明自己居住在其他行星上。此外,向那些科技并不发达的文明居住的星球发送自己的信息,并不是一个明智的选择。因为它们的发育程度很低,这些给予他们的知识可能是有害的(会被认为是神迹)。直到时间流逝,人类的科技发展水平足以承受外星文明的来访。

换句话说,齐奥科夫斯基提出了这样一种可能性,即外星文明可能太先进了,我们无法发现它们留下的信号,或者他们可能因为我们还不够发达而处处回避我们。弗拉基米尔·利特金(vladimirlytkin)、本·芬尼(benfinney)和柳德米拉·阿莱普科(Liudmila Alepko)在1995年题为《齐奥科夫斯基,俄罗斯宇宙主义和外星智能生命》(Tsiolkovsky,Russian Cosmism and extral Intelligence)的论文中更详细地描述了齐奥科夫斯基当年的推理和灵感。在许多方面,这些论据成为了尼古拉·卡达谢夫(Nikolai Kardashev)在1964年发表的开创性论文《地外文明传递信息》(Transmission of Information by Exterlands Visulations)中所阐述的卡达谢夫文明尺度(Kardashev Scale)的基础。卡达谢夫预计:高度先进的文明将通过建造围绕着其所在恒星系恒星的戴森球之类的巨型结构以表明它们完成了科技爆炸过程,并实现了对该星系能量的完全控制。

凭借人类现有的光学观测技术,这样的戴森球结构不可能不被发现,这只会让费米悖论更加令人费解。幸运的是,宇宙学家和理论物理学家约翰·D·巴罗(John D。Barrow)提出了对卡达谢夫尺度的一个可能的扩展,即文明对微观尺度的控制能力(Microdimensional Mastery),这为解决费米悖论提供了一个可能的思路。

在1998年的一项题为《不可能:科学的极限和于极限处的科学》(Impossibility: Limits of Science and the Science of Limits)的研究中,巴罗发现人类更能从将他们的能力应用到越来越小的尺度获益,而不是更大的规模的巨型结构。一个很好的例子就是“摩尔定律”——晶体管的小型化使得集成电路芯片上的平均数量每两年翻一番,人类在20世纪末到21世纪初从集成电路突飞猛进的发展中得到了海量的计算能力。因此,巴罗提出了一个与卡达谢夫文明尺度相反的分类方案,该量表从I-型向下延伸到Ω型。根据巴罗文明尺度(Barrow Scale),文明的发达程度可以分成以下七个等级:

· I-型:能够在不同的尺度上操纵物体;

· II型:能够阅读和设计遗传密码;

· III型:能够在分子水平上操纵物质;

· IV型:能够在原子水平上操纵物质(即纳米技术);

· V-型:能够在亚原子水平(原子核和核子)操纵物质;

· VI型:能够操纵物质的基本粒子(夸克和轻子);

· Ω型:能够操纵空间和时间的基本结构。

 未来学家约翰·M·斯马特(John M.Smart)对超越假说做了很多基础性的工作,也做了相当多的拓展。在2002年他发表的题为《回答费米悖论:探索普遍超越的机制》(*Answering the Fermi Paradox: Exploring the Mechanisms of Universal Transcension*)的论文中,他认为“大沉默”可以用技术进化的过程来解释。斯马特在2011年发表的一篇文章中,《超越假说:足够先进的文明总是回避我们的宇宙,以及对METI和SETI的影响》(The transcension hypothesis: Sufficiently advanced civilizations invariably leave our universe, and implications for METI and SETI) 更新了这些论点(译者注:此处的METI, Messaging Extraterrestrial Intelligence, 是一项与外星文明通讯的计划)。在文中他简要介绍了不断加速的技术发展趋势如何导致物种与不太先进的文明变得难以沟通:

超越假说认为,一个普遍的进化发展过程引导所有足够先进的文明进入所谓的“内部空间”,这是一个经过计算优化过的领域,对空间、时间、能量和物质的掌握的尺度的越来越密集、高效和小型化……

特别是,斯马特认为突破了“技术奇点”的地外文明几乎最终都会开发出从黑洞中提取能量的技术,因为黑洞的能源几乎是取之不尽用之不竭的,并且可以允许测试各种极端的物理现象。黑洞可以成为能量来源的想法最早是由牛津大学物理学家和数学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)提出的,这一发现得到了最近研究《来自旋转体的波的放大》(Amplification of waves from a rotating body)的证实。除了从能量利用的角度之外,斯马特还想了许多理由来解释为什么黑洞会引起突破了“技术奇点”的外星文明的兴趣,作为它们向终极进化状态过渡的一部分。

如果信息理论告诉我们只有双向交流才能建立进化的复杂性,那么伦理也许会驱使我们人类不断尝试与外星文明交流和进化。而黑洞可以为这些极度发达的文明提供近乎取之不尽用之不竭的能源。

斯马特认为,超越假说本质上可以归结为进化发展论(Evolutionary Development, 简称为Evo-Devo)。进化发展论描述的是我们宇宙中的一个基本动力,进化和发展过程同时促进了“自生”(autopoietic)自我繁殖系统的演进。与模拟假说不同的是,超越假说认为物种的终极形态是完成自身的进化,而不是进入一个模拟虚拟世界(我们在第七辑中介绍过)。斯马特还补充道:

我们会在科技的帮助下变得像上帝一样无所不能,或者完全钻进虚拟世界,在计算机里永生。但我不认为一个具有复杂系统的文明会这样做,如果我们发现了可以完成自生演进的文明,那么它们有助于理解智慧生命在宇宙中如何工作,我个人认为这是对文明可能具有的复杂程度最简单最合理的解释。

 塞尔维亚天文学家、天体物理学家、哲学家米兰·契尔科维奇(Milan M。 Ćirković)在2008年的一项题为《反对银河帝国》(*Against the Empire*)的研究中,提出了先进的外星文明会选择自我优化的观点。他测试了两种模式以确定后处于生物时代和技术先进文明的生存行为——采取"帝国制"和"城邦制"的生存方式。通过计算,他认为先进物种更愿意留在经过优化的空间紧凑的环境中,而不会选择向外扩张。他认为一个先进的物种更愿意优化它自己周围的一亩三分地(它们所在的恒星系统和行星系统),而不是试图向外扩散和殖民其他恒星系统。而这些要求它们开发出先进的控制微观尺度的技术,如纳米技术(10-9m)、皮米技术(10-12m)(飞米技术10-25m),使他们能够最大限度地利用现有空间。

这就回到了文章一开头介绍"技术奇点"一节,冯·诺依曼的“通用汇编程序机器人”——能够无休止地自我复制的机器人,这些机器将在越来越小的尺度上自我复制。正如理查德·费曼(Richard Feynman)在1959年加州理工学院(Caltech)的演讲《底下的空间还大的很》(There's Plenty of Room at the Bottom中他首次为我们引入了“纳米技术”的概念。

不久前哈佛-史密森天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA)的亚伯拉罕·勒布教授(Abraham Loeb)在一篇名为《宇宙尺度上的社会距离》(Social Distancing on a Cosmic Scale)文章中提出随着先进文明的技术进步对扩张和星际殖民会逐渐失去兴趣。他更详细地解释了这一理论。他以人类历史为模板,展示了人类如何随着时间的推移变得更加"沉默":

在过去的几十年里,我们开发出了无线电静默的通讯设备,如光纤或电缆。此外,我们不再像在冷战期间一样,使用大功率无线电雷达扫描天空寻找弹道导弹。我们用现有的射电望远镜仍然可以捕捉到反射回地球的大功率的无线电信号,我们可能要花很长时间才能体会到当时粗心大意乱用大功率无线电的后果。

由于信号是60年前发射的,我们现在只能从地球周围30光年远的地方听到反射的射电信号,那里只有几百颗恒星。因为银河系圆盘的厚度有一千光年,所以在下一个千年里,随着人类等待时间的增加,另一种文明探测到我们的冷战时期无线电信号的可能性越来越大。在此之后,无线电壳层扫过的恒星数目与等待时间的平方成正比。

人类自身的这种发展趋势,就暗含了避免被其他文明听到的行为,可能最终导致了我们人类文明的“孤立状态”。有人认为:如果一个物种具有能力优化其环境以满足其所有需要,它就不太可能冒险跳出舒适圈。但是一个能够自给自足的物种是否也有可能对与他人接触不那么感兴趣呢?

此外,勒布认为,目前的全球流行的流感为我们提供了另一个可能的原因,说明为什么外星文明可能倾向于自我孤立政策。他补充道:“最近全球流行的流感说明我们人类是多么脆弱,一个先进的文明将创造支持自身长久生存的家园。它从外表看很可能像一个巨型的茧状结构,同时从内部看也是一个复杂的生态系统。”自然,发达的文明如果选择了自我孤立政策对SETI计划和METI计划都有影响。如果先进文明选择不通信,采取“无线电静默”政策,生存在自我不断优化的环境中,那么我们寻找外星文明的手段是徒劳的。但是我们假设所有的智能生命形式都选择采用优化和安静的方法是很不理智的。就费米悖论和SETI计划而言,这种存在吵闹的外星文明也会对我们的搜索结果产生影响。正如勒布所说:

最先进的文明之所以选择不与外部世界进行对话,是因为它们将自给自足。因此我们永远不会检测到来自它们的通讯信号。这就解释了为什么我们没有他们的消息。但是我们可能会听到像我们人类文明这样嘈杂、不那么复杂和发达的文明的声音。但它们也可能存续的时间短,数量少,因为它们不能很好地保护自己的栖息地。

图1.S2星经过银河系中心超大质量黑洞时轨迹的概念图丨图片来源: ESO/M. Kornmesser

因此,虽然在理论上我们可以与一些外星文明交流,但我们也许应该尽量避免与他们交流和接触。当我们听到他们的消息时,他们可能已经灭绝了。所有其他在进化的考验中幸存下来并越过"技术奇点"的文明都不会对与我们人类文明感兴趣,对我们而言我们仍然与他们无法交流。

对超越假说的批评

与其他的解决费米悖论的假说一样,超越假说中包含了许多固有的假设。事实上,斯马特在一篇网站文章中《超越假设的关键假设:先进文明是否离开了我们的宇宙?》(Key Assumptions of the Transcension Hypothesis: Do Advanced Civilizations Leave Our Universe?)列出了他认为超越假说所存在的假设前提:

1. 它假设我们宇宙中的生命遵循之前提到的进化发展论的模式,而且这些进化发展总是趋同的。

2. 它假设智慧生命总是会向空间、时间、能量和物质越来越小的尺度上迁移,并不断的优化自身。有一种假设认为这个过程最终必须在黑洞和其他非常致密的天体,比如中子星的等尺度上处停止。而进入黑洞的事件视界可能是进化发展论中的下一步了。

超越假说里还暗示了可能存在许多未知因素,因为这个理论涉及的是人类跨越"技术奇点"之后的进化和发展。之所以我们使用"奇点"一词,是因为人们相信,技术的指数增长将彻底改变我们人类的生理和心理条件,并赋予人类未来无限的可能性,这样我们的未来发展将无法预测。可能使它类似于黑洞奇点,本身时空中的一个点,甚至是光也逃逸,我们无法看到黑洞里面究竟发生了什么。"技术奇点"也造成了一个关乎人类未来的悖论,那就是在我们能做之前,我们无法理解我们能做什么。

同样地,我们不能够预测一个超级先进发达的物种会做什么,因为我们与这些外星文明的发展水平相比还差得很远。这就好比让中世纪的人们预测有一天人类将如何切分原子、发明计算机、互联网和进入太空。这样来看,人类也很难放弃SETI计划和停止搜索那些先进文明,无限的可能性反而会凸显研究和探索的必要性。正如勒布教授解释的那样,发现极度发达的外星文明的可能性仍然存在:

类似于那些一头扎进明星别墅附近的垃圾桶寻找八卦的狗仔队和记者,我们可以从先进文明向外部世界排出的废热和废物以管中窥豹。即使是最先进的文明也应该无法摆脱产生无法利用的废物和废热,因为它是热力学定律规定的。

图2.成群的由激光驱动的光帆宇宙飞船可以让我们在宇宙中寻找智慧生命丨图片来源: Adrian Mann

斯马特还大胆指出,就算是极度发达的文明无法掩盖其活动的迹象。就像我们寻找它们建造的巨型结构一样。我们寻找它们的关键是寻找大的信号:

光学SETI计划向我们展示一个"行星失踪的问题",我们捕捉到它们的闪烁,因为每个行星上的文明都变得足够聪明和发达,它们可能都倾向优化自身生存环境而不是向外太空拓张……与我一起研究计划发展论的克莱门特·维达尔 (Clement Vidal) 还提议,通过观察黑洞吞噬它们的恒星来寻找智慧文明的留下的痕迹。

这想法存在一定的道理:发达的外星文明可能会对人类隐藏自己,因为它们已经进化到一种高度发展的状态,不再使用我们能够识别的通讯技术,也没有兴趣和我们人类文明沟通交流。但是,在我们人类开始真正理解宇宙之前,我们只能参考人类自身去假设外星文明如何发展,直到我们发现外星人之前我们都是在茫茫的宇宙中大海捞针。我们会在第十二辑《水世界假说|超越费米悖论》中介绍第10种解释。即表面具有丰富水资源的类地行星,以至于生命不太可能出现并走向繁荣。这是超越费米悖论系列中出现的第9种解释,请各位读者继续关注这个翻译专栏,再次感谢大家的阅读。

本文经授权转载自微信公众号“中科院高能所”。



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