@ 2017.10.21 , 20:00

费米悖论新解:高等文明的外星人都在睡觉

费米悖论新解:高等文明的外星人都在睡觉
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牛津大学人类未来研究所的Anders Sandberg和Stuart Armstrong与塞尔维亚和黑山诺维萨德大学的Milan Ćirković最近提供了一种解释费米悖论——我们至今未曾发现任何地外文明的奇怪事实——的新思路,与文明的整体计算能力联系了起来。虽然我以下皆指原文作者无法断定他们的观点是否正确,但至少看起来新颖有趣,所以我想在这里概况一下他们的思路。在这样做之前,先让我先解释一下费米悖论。

费米悖论涉及一个非常合理的猜测与现实之间的矛盾,我们庞大星系中的某处应该有其他形式的智慧生物存在,但是我们却没有一星半点的发现。宇宙空间太大了,如果很难发现在龟缩在犄角旮旯的外星文明。但是,如果生命的出现和智慧的演化遵循一定的概率,那么考虑到庞大的行星数量,银河系许多技术先进的文明应该在很久以前就出现了。尽管银河系是巨大的,但是这些先进文明存在的时间足够长久,所以他们应该有足够的时间向外扩张,直到进入我们的探索范围。在1950年的这一天,伟大的物理学家Enrico Fermi,据说当时正在洛斯阿拉莫斯国家实验室与同事们散步,提出了这个著名的问题:(考虑上面的推理,那么)他们在哪呢?

称其为费米悖论有些名不副实,因为费米不是第一个提出这个问题的人;他也没有在公开场合严肃地分析过原因、探索悖论的答案;就如同其他人已经做了的。不过悖论至今远未解决。其中有很多有趣的理论,有些依赖于文明总体可被用于计算的资源。

或许最大胆的一个猜想,就是我们所知道的宇宙真的只是某个计算机的模拟程序。如果运行这种模拟的宇宙维护人员希望我们能够在其他地方遇到智能生物的话,那么他们会安排特定事件来触发。如果他们希望我们是唯一的高度智慧的物种,那么我们就是第一无二的文明。或者也许他们也需要付费解锁游戏,才能让文明在多个行星上发展,现在他们还在玩宇宙文明的免费测试版本。

当听到真的有人严肃看待这个“模拟假说”的时候,你可能会大吃一惊。但有确实有人会。牛津大学的哲学家Nick Bostrom在2003年发表了对这一假设的学术分析。科学家们在辩论这种可能性的时候甚至提出了验证方法。

在1999年,Anders提出了费米悖论的另一种可能,同样涉及计算机。他指出,先进的文明可能不会在星系附近扩张,反而可能更愿意花时间建造巨大的行星规模的计算机,其他人曾经称之为“木星大脑”。已故的Robert Bradbury进一步提出了发达文明将构建他所谓的“Matrioshka大脑”——巨大的超级计算机,包裹住太阳系里面的其他行星,并利用中央恒星的能量进行计算。他们的社会也许度过了“后奇点”*,为了拥有不朽的灵魂,全体将自己的意识数字化上传到一个赛博天堂,悠闲愉悦地度过无尽的人生。也可能他们只是迫切需要做一些科学计算,耗尽每一gigaflop(每秒十亿次浮点运算)。不论怎样,Matrioshka大脑更难被发现,因为他们的太阳被包住了,外界无法观察到那个恒星。

2006年,Bradbury和Ćirković又提出了另一个解释,假设高等文明真的只是想直到某个运算结果(比如,宇宙与一切的答案:42)。像今天的数据中心那样,先进的文明将需要处理庞大的信息废热。AI先驱马文明斯基(Marvin Minsky)在1971年猜测,先进的文明可能将空间本身用作CPU的散热器。Bradbury和Ćirković精炼了明斯基的想法,指出实际上做这种事情最好的地方是在星系的边缘。也许那里就是小绿人现在的藏身处。

由前文提及的这几位共同完成的论文《那不是死亡,而是永恒的长眠:休眠假说——费米悖论的一个解》(That is not dead which can eternal lie: the aestivation hypothesis for resolving Fermi’s paradox)里,提出了最新的理论。我发誓这个标题不是我瞎编的,我也可以理解读者看到标题后就不想去研读这篇论文的心情。那就让我尝试在这里为那些不想阅读朋友说说论文的主要思想。

首先,那些记忆里的拉丁语已经生锈的朋友需要知道,“aestivation”这个词语的含义类似于冬眠,但是把时间换成是夏天;某些动物(例如螃蟹)为了应对炎热的夏日,决定在夏天进入睡眠状态。您还需要了解,计算所消耗的能量有一个下限。当你删除存储信息时,信息的丢失被转化为增加的熵,这通常表现为热量。是的,您可以使您的计算机提高效率,但也只有这么多——在某些时候,您会遇到一个称为Landauer极限**的根本障碍。在这种情况下Landauer极限实际上是一个函数,抹去的信息比特数与温度之间的关系。

量子计算和可逆计算的倡导者相信有可能突破这一极限。但是Anders认为,可逆的量子计算机或许无所不能,但唯一不大可能的就是可以在运行中完全不产生废热。因此,即使此时Landauer极限的要小一些,还是会成为一个限制。

所以,如果你是某个高级文明的所有者,热衷于用你的外星科技进行庞大无匹的科学计算,那么你一定会得出结论:最好找个低温环境进行。如果你尝试使用一些未来派的制冷设备营造出低温的环境,那么新的问题是你又要消耗大量的能量来维持制冷机器的运转。所以唯一合理的方式就是借助寒冷的地外空间来降温。

在某种意义上,思路有点像Bradbury和Ćirković在2006年提出的那样,他们曾认为银河系的寒冷边缘将成为一个合适的地方。新的理论将这个概念上升到了一个全新的维度:时间。你看,因为背景辐射的存在宇宙的空间只有这么冷,2.7开尔文(零下270.45摄氏度)。或者准确点说,是现在只能这么冷。然而,过个几十亿年,宇宙将膨胀到足以显著地降低宇宙背景辐射造成的影响。所以如果你想要做冷静的计算,最好等待—— 这段等待时间“去打个盹”——条件更好的时候。

一睡数十亿年的想法无疑是我们人类难以理解的,但这可能主要是因为我们的这种渺小的生物很难想像如此漫长的时间流逝。也许我们有一天会想出如何冻结我们自己或将自我的意识上传到那些我们努力确保能一直运行下去的服务器上。随着那一天的到来,我们或许就和高等文明一样随意的调慢我们的主观时间,在服务器里度过了一天,宇宙已经进入下一个纪元。整个文明配备一个低功耗的唤醒计时器设置为主观时间一年,外界时间一千亿年。

你可能会认为,如果等待1000亿年的时间是好的,等待2000亿年岂不更好。Anders和他的同事们说:宇宙不只是越来越冷。最终,一些精灵古怪的物理学理论将发挥作用,令宇宙空间的极限温度限制在2.6 x 10^-30 开尔文。而这大概会发生在14000亿年后。所以进入长眠的高等文明没必要再来一个回笼觉。

这是“他们在哪里?”的答案么?外星人全去睡觉了?看起来十分的荒谬,但Anders和他的同事们郑重地探讨了这个可能性。他们还认为,要考虑来自其他文明的威胁。他们写道:“如果一个文明进入沉眠,它可能在醒来是发现它的领地被后来者占据。遗留自动的检测反制系统,避免损失其有价值的领地将是理性选择。”让我翻译一下:一个进入睡眠的高等文明会留下一些自动化机制来侦测和打压任何一个可能造成威胁的新兴文明。所以也许我们在开始星际探测之前,要再仔细想想。

就个人而言,我更喜欢所有这一切更简单的解释:科技发展自有其极限,人类文明发展到这种程度说明在这个阶段文明基本只能发展到这个程度。也许有一天,我们将能穿过银河系的旋臂来证实这个猜测。或者也许我们将把精力用于在太阳系中做一个属于自己超超超级宇宙计算机,包裹住整个太阳系;然后命令它进入休眠待机状态,或者说aestivation,随你好了,搞不好到时候我们只要合上它宇宙尺度的翻盖,它就自动休眠了。

译者注释:

*后奇点社会:社会学奇点或技术奇点,这一概念最早的提出者一般被认为是美国物理学家、数学家、著名的科幻小说家佛诺·文奇。当技术逐步累计达到某个极限时,整个人类社会将发生巨变,度过了奇点的社会就是后奇点社会,那时没有人能预测社会的走向,所以称之为奇点。通常认为,奇点的到来与AI技术发展相关。未来学家雷·库兹维尔在其畅销书《奇点来临》中预测,2045年将迎来人类社会的奇点。也有部分学者认为,我们此刻就在社会奇点之中,互联网带来的信息革命已经触发了奇点的到来。

**Landauer极限:物理学家Landauer证明,存在某种手段可以在不消耗能量的前提下,在内存中保存1bit信息(当然也可以保存很多bit,这里1只是一个例子)或者释放1bit信息,但是无论如何设计,抹掉1bit信息的时候都要消耗能量,所以会产生熵。Landauer借此证明将热力学的熵与信息学的熵确实是同一种东西。这一极限还被认为解决了拉普拉斯妖问题。

本文译自 IEEE,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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