# 關于《三體》、黑暗森林、費米悖論和我們所不知道的一切  ## 《三體》 8 月 23 日，在美國西雅圖舉辦的 2015 年 “雨果獎” 結果最終揭曉，中國科幻作家劉慈欣的長篇科幻小說《三體》不負眾望，獲得最佳長篇小說獎。《三體》此次獲獎是中文作品和中國作家第一次在國際科幻作品大獎中獲得獎項。“雨果獎”是世界科幻協會所頒發的獎項，自 1953 年起每年在世界科幻年會上頒發。“雨果獎”堪稱科幻藝術界的諾貝爾獎。在世界科幻界，“雨果獎”和 “星云獎” 被公認為最具權威與影響的兩項世界性科幻大獎。 《三體》眾望所歸奪得 “雨果獎” 最佳長篇小說獎，這說明中國科幻已經具備世界級的影響力。復旦大學中文系教授嚴峰稱：“祝賀大劉為中國科幻寫下了光輝的一頁！雨果獎堪稱科幻領域的諾貝爾獎，而且比諾貝爾文學獎更專業，更純粹，更關乎文學的核心要素：想象。榮耀屬于大劉，屬于所有熱愛科幻的人們，也屬于雨果獎與科幻本身。科幻生于西方，長于西方，在東方也找到了沃土，這是科學與想象超越國界的人類意義的最好證明。” 在獲獎之前，《三體》在中國的流行就已經超越了科幻小說讀者的群體而被社會大眾接受，尤其是在互聯網圈早已備受推崇，小米的雷布斯就是典型的粉絲代表，雷布斯去年推薦最多的一本書就是《三體》，他說這本書是號稱中國最好的科幻小說，沒有之一。在他看來，《三體》不僅僅是本科幻小說，本質上是本哲學書，主要講宇宙社會學，其中提到的黑暗森林、降維攻擊尤其深刻。三體》的資深粉絲中，還包括百度李彥宏、聯想柳傳志、游族林奇、360 周鴻祎等互聯網大佬。 我自己是一個科幻小說的忠實讀者，讀過上百本長篇科幻，《三體》是我近幾年讀過最好看的科幻小說。就像你所知道的，《三體》的故事圍繞半人馬座三星文明和地球文明之間的戰爭展開，三體人的文明令地球人感到不可思議，他們向地球發射了封鎖科技的智子，并且派出以百分之一光速飛行的太空艦隊，這支太空艦隊之后還出現了可以直接進入光速飛行的第二太空艦隊。可是，三體人的技術與宇宙中其他文明相比還只是小巫見大巫，三體文明被光粒毀滅，而地球文明則毀滅于 “二向箔” 的攻擊。之所以《三體》讓我覺得讀起來爽，是因為大多數小說都是個人尺度的，而《三體》描寫的是人類乃至整個宇宙智慧文明最終的結局和命運。  ## 黑暗森林  黑暗森林法則是大劉在《三體 2 - 黑暗森林》引入的法則。在書中，主人公羅輯在人類當前的科技水平和社會狀況下，受到葉文潔啟發，從兩條不證自明的基本公理出發，借由引入兩個重要概念——猜疑鏈和技術爆炸，從理論上建立起的一套關于描述當前宇宙社會大圖景的大體系的一門學科——宇宙社會學。宇宙社會學基本公理和重要概念： 1. 生存是文明的第一需要； 2. 文明不斷增長和擴張, 但宇宙中的物質總量保持不變； 3. 猜疑鏈：宇宙中的不同文明會猜疑對方會采取各種手段毀滅自己； 4. 技術爆炸：任何一個不起眼的小文明在宇宙尺度中很快可以通過技術大爆炸超越自己。 黑暗森林法則為其結論。 宇宙就是一座黑暗森林，每個文明都是帶槍的獵人，像幽靈般潛行于林間，輕輕撥開擋路的樹枝，竭力不讓腳步發出一點兒聲音，連呼吸都必須小心翼翼：他必須小心，因為林中到處都有與他一樣潛行的獵人，如果他發現了別的生命，能做的只有一件事：開槍消滅之。在這片森林中，他人就是地獄，就是永恒的威脅，任何暴露自己存在的生命都將很快被消滅，這就是宇宙文明的圖景，這就是對費米悖論的解釋。 我非常喜歡大劉的這個解釋，但是真正讓我進行了深入思考的，并不是大劉的黑暗森林法則，而是費米悖論本身。  ## 關于費米悖論 我出生于河南的一個農村，在我的時候，夏天我們喜歡睡在屋頂上，仰望著漫天的星辰。今天，我住在北京，我已經不再能夠看到星空，但是，我們每個人都不會忘記仰望星空的經歷。任何一個人，在一個晴朗無月的晚上，在一個適合觀星的地方，抬頭望見滿天星星，總是會心有所想：   有些人被星空的壯美所感動，有些人被宇宙的遼闊所震驚，還有人像大劉一樣感到存在危機，然后腦洞大開一會兒。每個人都有自己的感受。而物理學家費米的感受是： > Where is everybody？ 滿天星星的夜空看起來非常壯觀，但是我們只是在看看附近的地方罷了。在最適合觀星的夜晚，我們可以看到大約 2500 個恒星，這大概是銀河星里恒星數量的一億分之一。這 2500 個恒星中的絕大多數都距離我們不到 1000 光年，大約是銀河系直徑的百分之一。所以我們看到的星空其實只是下圖中的紅圈那么大的地方罷了：  當討論恒星和星系的時候，一個能挑戰幾乎所有人類神經的問題，就是：“地球之外是否還有智能生命存在？”讓我們用數字來討論這個問題。 雖然銀河系里面有 1000 億 - 4000 億個恒星，并且在可觀測的宇宙內有幾乎同樣數量的星系。對應每一個銀河系的恒星，就有一個巨大無比的星系。也就是說，可觀測宇宙內的恒星數量大概是在 10^22 到 10^24 之間，這個數字寫出來是這樣的：  據估計，地球上沙子的數量是 7.5x10^18 粒，也就是說，對應地球上的每一粒沙子，宇宙中都有 10000 顆恒星。科學界對于恒星中有多少是和太陽類似（大小、溫度、光度）的還沒有定論，通常的觀點是 5% 到 20%。我們采用最保守的估計（5%）, 以及對于恒星數量估值的下限（10^22），那么就是說有 5x10^20 個恒星是和太陽類似的。 而這些和太陽類似的恒星里有多少是擁有一個和地球類似（允許液態水存在的溫度條件來支持類似地球生命）的行星的呢？這個科學界也沒定論，有些觀點認為這個比例高達 50%，也有比較保守的研究認為應該在 22% 左右。根據我們已經知道的恒星形成過程的天文學知識，科學界現在比較確定任何一個非雙星的恒星都應該擁有至少一顆行星 (詳見德國科學家魯道夫. 基彭哈恩所著《千億個太陽》)，結合前面采用的 5% 類太陽恒星的假設，就是說宇宙中有至少 1% 的恒星，擁有一個類似地球的行星，也就是說存在 10^20 個類似地球的行星。這個觀點之前只是推論，但是 Kepler-452b 的發現讓這個結論變得令人信服： 對應地球上的每一粒沙子，宇宙里就有 100 個類似地球的行星。 再往后推算，我們就只能瞎蒙了。假設經過數十億年的時間，這些類似地球的行星中，有 1% 出現了生命。再假設，那些出現了生命的行星中，有 1% 的行星上的生命的智能發展到了類似地球的程度。這就是說，可觀測宇宙中存在一百萬億個智能文明。回到咱們銀河系，運用同樣的算法，和對于銀河系恒星數量估計的下限（1000 億），我們可以算出來，銀河系里可能有 10 億個類似地球的行星，和 10 萬個智能文明。  SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence，地外文明搜尋計劃) 是一個以收聽來自地外智能文明信號為目的的組織。如果銀河系里存在 10 萬個智能文明，哪怕其中只有很少一部分對外發射無線電波或者激光束或者其它聯系信號，SETI 的衛星陣列應該會收到各種各樣的信號。但是，SETI 從來沒有收到過這樣的信號，一次都沒有。那么問題來了： > Where is everybody？ 這還不是最奇怪的地方。我們的太陽是個很年輕的恒星，也就是說存在著年紀比地球大很多的類地行星，理論上來說他們的文明程度應該遠比我們發達。我們的地球是 45.4 億年，假設我們把地球和一個 80 億年的行星 X 對比  如果行星 X 的經歷和地球類似的話，他們的文明應該比我們領先 34.6 億年  比我們領先一千年的文明所能帶給我們的震撼，可能就像我們現在的世界能給一個中世紀人的震撼一樣。一個比我們領先一百萬年的文明和我們的差距，可能和我們與大猩猩的差距那般。而行星 X 上那個比我們領先了 34.6 億年的文明會是怎樣呢？ 卡爾達肖夫指數是根據一個文明所能夠利用的能源數量來量度文明層次的指標。它有三個類別： * I 型文明：有能力使用所在行星的全部能源。人類還沒有達到 I 型文明，按照卡爾薩根的算法，人類可以算作 0.7 型文明。 * II 型文明：有能力使用母恒星的全部能量。我們還沒有辦法理解這樣的事情要怎樣才能做到，但是人類還是盡量使用想象力來考慮這個問題的，一種可能是戴森球，這是包圍母恒星的巨大球形結構，它可以捕獲大部分或者全部的恒星能量輸出。  * III 型文明把前面兩張都甩在了后面，它能夠動用相當于整個銀河系那么多的能源。當然，這一型的文明聽起來有點不可思議，不過別忘了，前面的行星 X 上的文明可是有 34 億年的時間慢慢發展的。如果行星 X 上的文明和我們類似，并且成功生存到了 III 型的話，他們可能已經掌握了星際旅行的方法，甚至開始對整個星系的殖民了。 對于恒星際殖民的方法，以銀河系為例，有一種比較有效的方法就是復制，簡單來說就是創造一種能夠航行到別的行星的機器，然后用利用新行星上的材料花 500 年左右的時間自我復制，然后將兩個復制品送向下一個目標，即使用比光速慢的多的速度航行，這個模式也能用 375 萬年的時間完成整個銀河系的殖民。當計量單位是 10 億年的時候，375 萬年不過是一眨眼而已。  回到我們我們之前的推算，如果銀河系里 1% 的智能文明成功的達到了具有星際殖民能力的 III 型文明的話，光銀河系就應該有至少 1000 個 III 型文明了。如果真是這樣的話，這些文明的存在應該很容易被留意到才對。但是我們至今為止，什么都沒看到，什么都沒聽到。 也從來沒有接觸過他們中的任何一個 > Where is everybody? 在我的上一篇文章中，我寫到了 NASA 宣布發現 Kepler-452b 的事情，但是這件事情背后的深刻含義恐怕并沒有被深入思考。之前一直有一個論點認為位于宜居帶的行星有可能很少，地球是萬里挑一的幸運兒。現在看來，只怕不是。人類用很不精確的觀測手段，觀測了幾百顆恒星，就輕易找到了一顆宜居行星。如果不是碰運氣碰上了，那這件事情說明僅僅銀河系里，宜居行星的數量級可能在千萬甚至億這個級別上，而且這顆行星比地球早開始 15 億年。  距離只有 1400 光年，即使造出光速 1/100 的飛船就可以在 14 萬年到達。這種飛船不需要太科幻的技術，完全在人類現有理論的框架內，人類可以在幾百年內造出來應該是大概率事件。即使不造飛船，建一個瞄準這個行星的發射站，只需要 1400 年就可以讓對方收到地球的問候。然而，地球至今都沒有收到任何來自這顆早進化 15 億年的兄弟的任何信息。人類都可以這么輕易就發現宜居星球，難道外星文明就發現不了地球嗎？ 可事實上，整個宇宙對地球都是徹底的沉默。 > Where is everybody? ## 我們所不知道的一切 《三體》之后，無書可讀，現在的科幻小說已經遠遠不能滿足我的好奇心和想象力，一方面我對作者的文筆和閱歷有要求，另外對作者的科學背景有要求，因此，除了阿西莫夫和克拉克最近翻譯出版的小說之外，我現在更多的是看科普和科學方面的書，甚至在有些我自己基礎知識比較扎實的領域，比如化學方面，我是直接看相關的大學和研究生教材。我注意到一個明顯的事實是，我們人類現在科學越來越發達，但是學科的分類也越來越垂直，很少有人能夠從更高的高度去描述學科之間的聯系，在學科與學科之間的交界處，出現了明顯的斷層，有些還有明顯的不相容。比如我們知道化學這個學科的底層是基于電子在量子物理的泡利不相容原理約束下的在原子核之間的運動，但是我們并不知道所有的細節，比如我們不知道 X 射線和其他輻射是如何引起有機分子同分異構的轉變；我們知道生物學和化學的邊界是基因，基因具有生命的一切特征，因而和非生物不同，基因同時和遵從一般化學定律的分子有關，但是我們現在無法精確的知道每一個生命行為下所對應的化學反應的方程式，我們不知道每一個有機分子同分異構體的轉變所對應的生物學和遺傳學上的影響。在更大的尺度上，我們雖然知道宇宙起源于大爆炸，但是我們至今不知道太陽系和其他恒星是如何從星際氣體和塵埃云形成的，為什么太陽系的角動量都給給了行星而太陽自身則保存了絕大部分的質量；我們雖然知道這個宇宙有億萬顆恒星，而且每一個單星都應該有行星，但是我們依然不知道為什么從來沒有外星文明和我們聯絡。從我熟悉的計算機專業的角度講，我們知道信息、比特和熵，但是如果考慮一下把一比特信息放入黑洞中，那么會發生什么？每當我有閑暇的時候，我喜歡去思考這些問題，雖然身體無法脫離地球，但是我的精神可以悠游太虛，這是我的休息和生活方式。 對于我來說，讀完《三體》之后，再也沒有科幻小說可以滿足我的想象力，因而我恐怕只能自己思考，我是一個有很強好奇心的人，我努力想要了解人在宇宙中的位置，這個了解不僅僅為了知道人類是否會飛向其他恒星，也不僅僅是想知道人類在未來是否會遭遇其他文明，我更想知道的是，我們人類是否有能力認識世界的終極規律，宇宙是怎么來的，宇宙的未來如何？意識乃至智慧是宇宙發展中的偶然還是必然？我們是有唯一的宿命還是可以改變自己的未來？ 由于我懂得太少，我努力在大腦的思維過程中裝進去了一些錨點，這些通常是我思考的出發點： 1. 我們這個宇宙中存在著 10^80 個基本粒子，它們中的大部分都是在與接近光速運動，而且，根據海森堡的不確定性原理，我們要么無法確定它們的速度，要么無法確定它們的位置。我們人類，以及我們體內的 10^28 個粒子這種緩慢的運動速度是自然界的特例，我們為什么這么慢？ 2. 信息永存和熵增加是這個宇宙的規律，但是令人驚奇的是，這個世界每 10000000000 比特的信息中就有 9999999999 比特是與黑洞的世界相關的，我們直接的每一個星系都是圍繞不斷吞噬恒星與行星的黑洞形成。如果說信息就是這個世界最根本的存在，為什么我們擁有的信息這么少？ 3. 我們所知道的物質，包括原子、行星、恒星、星系以及 iPad、奧利奧、鉆戒和我們，只占我們這個宇宙的質量(也就是能量) 的 5%，絕大部分的質量是以暗物質和暗能量的方式存在，而后兩者是看不見的，它們和光子不發生作用。我們對暗物質和暗能量所知甚少，對于暗物質，我們只知道它不是由質子、中子、電子這些粒子構成，它和光子不發生作用，它不是星際氣體，不是星際塵埃，不是黑洞，它可能是由奇異粒子構成的物質；對于暗能量，有另外一個名字叫宇宙學常數。我們能確認他們存在，主要是暗物質和暗能量都和引力發生關系。那么它們到底是什么？ 短短一篇文章，難以道出心中所想，權當拋磚引玉。 *本文關于費米悖論的部分來自 waitbutwhy 網站，并參考知乎。本文圖片來自網絡*