第 455 期·中文精读

亚当·弗兰克:外星文明与地外生命探索

Adam Frank: Alien Civilizations and the Search for Extraterrestrial Life

天体物理学家谈地外生命存在的概率、文明能否长久存续与技术痕迹,以及寻找它们的可行方式。

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Adam Frank 和同事 Woody Sullivan 在 2016 年算过一笔账。他们想知道,宇宙历史上究竟产生过多少个处在宜居带的行星。答案是 10 的 22 次方,也就是一万亿亿个。

每一个这样的行星,都是一次被自然跑过的实验。从无机物到生命,从生命到智慧,从智慧到能发射无线电的技术文明,整个过程究竟能不能走通,答案就藏在这一万亿亿次重复里。

能走通的唯一反例,是每一次实验都失败了。这就给出了一个下限,Frank 把它叫做悲观线:只有当每颗宜居带行星孕育技术文明的概率低于 10 的负 22 次方,人类才是宇宙中唯一的存在。只要这个概率比它哪怕高一点点,那么在其他地方、在宇宙历史的某个时刻,一定已经有过别的文明。

这并没有告诉我附近有谁。银河系完全可能是一片死寂。它只告诉我一件事:除非大自然真的对文明有某种偏见,否则我们不是第一次发生这种事。(亚当·弗兰克)

这是天体生物学第一次把一个延续了两千五百年的争论,压缩成一个可以标定位置的坐标。在弗兰克之前,乐观主义者和悲观主义者互相攻击,最激烈的一次是 1600 年布鲁诺被烧死在罗马鲜花广场。没人知道“乐观”和“悲观”到底意味着什么。现在有了一个数字,问题就从哲学变成了科学。

每一颗恒星都有行星,这条消息曾经是革命性的

弗兰克在访谈里反复强调,德雷克方程里其实只有两个量被真正钉死了,但它们被钉得极其彻底。

第一个是 F sub P,有行星的恒星比例。答案是一。你晚上看到的每一颗恒星,都带着一个行星家族。

第二个是 N sub E,平均每颗恒星位于宜居带内的行星数量。答案是五分之一左右。你朝天上随便数五颗星,其中一颗的宜居带里,就有一颗类地行星。

两个数字背后是几十年的计算天体物理积累。1995 年,人类第一次在一颗类太阳恒星周围发现了行星,弗兰克说那一刻是“大坝崩了”。在那之前,二十世纪初的主流理论认为行星是两颗恒星近距离交错、被引力挤出来的产物,而这种事件稀有到一万亿颗恒星里才发生一次。如果真是那样,地球就是天文级别的孤本。结果恰恰相反,行星遍地都是。

模拟从一个百万倍太阳质量的星际气体云开始,气体湍流翻滚,某些区域密度够高,引力抓住它往下塌,原恒星开始点火。因为角动量守恒,下落物质旋转加速,摊成吸积盘。尘埃(弗兰克纠正说,更准确的说法是“烟”,最细小的固体颗粒)在盘里凝结成卵石,卵石撞成岩石,岩石撞成巨石,一路级联到行星胚胎,胚胎互撞,最终形成行星。

温度决定了这一切的化学。靠近恒星的地方只凝结得出金属,所以水星基本是一颗大铁球。往外走温度降到某条“雪线”之外,水才能冻结,所以太阳系四颗巨行星的卫星上冰多得惊人。木卫二上的水,比地球上所有海洋加起来的还多一倍。

宇宙里最常见的行星,太阳系一颗都没有

这是弗兰克抛出的一个让人愣住的点。他说,现在系外行星的统计已经足够做一次“人口普查”,能看出谁正常、谁古怪。结果发现,怪的是我们。

宇宙里最普遍的行星,质量在地球的一倍到十倍之间,分别叫超级地球和亚海王星。太阳系在这段质量区间里,干干净净,什么都没有。

这些行星的内部到底是什么状态,人类完全没有数据。那里的压强是地表的几千万倍,物质会被压成什么样,只能靠实验去猜。弗兰克参与的一个项目就在罗切斯特大学的激光能量学实验室,用巨型激光轰击微小的二氧化硅样品,模拟地球核心乃至超级地球核心的极端条件。这些细节决定了那颗行星有没有板块运动,而板块运动可能是复杂生命的关键。

他特别强调,这个思路本身就是天体生物学的一次转向。生命遭遇的是一整颗行星,行星是这个过程的主体。这句话他归功于 David Grinspoon 和 Sara Walker。你不能说“那儿有个温暖的池塘,池塘里发生了有趣的化学”,你必须把整颗行星的历史一起算进来。

地球曾经是平的,这件事对演化至关重要

弗兰克刚完成一篇关于“难步骤模型”(Hard Steps Model)的论文,里面有一个细节特别有意思。

地球早期只有很微弱的板块运动。大约十亿年前,这种运动突然加强了。加强之后,山脉才开始真正隆起。弗兰克开玩笑说,这是平地球论者唯一可以兴奋一秒钟的时刻,因为在那之前,地球真的相当“平”,没有喜马拉雅级别的大山脉。

山脉隆起带来风化,风化带来侵蚀,侵蚀把海量的营养元素冲进海洋,那是微生物最想要的东西。结果是什么呢?净初级生产力,也就是食物链最底端的光合作用产糖量,暴涨了将近一千倍。

板块运动在某种意义上给演化加了超级燃料。我们不确定具体是怎么发生的,但很清楚,生命活动的总量确实被这种新的、更有活力的板块运动大幅推高了。(亚当·弗兰克)

更早的时候,地球还经历过几次“雪球地球”,整颗星球被冰封,海洋全部冻住。如果不是板块运动带来的火山活动不断往大气里泵二氧化碳,行星完全可能永远卡在那个状态里。就算生命已经出现,也只能停留在微生物阶段,再也上不去。

这里有一个反直觉的推论:动荡本身是演化的燃料。地球历史上有一段被叫做“无聊的十亿年”,整整十亿年只有微生物。它们发明了发酵,功不可没,但再没有别的进展。直到大陆开始互相碰撞,新的生态位不断打开、旧的不断关闭,生物才被迫回应。寒武纪大爆发大致就发生在这个窗口。

弗兰克的说法是,生命和行星在共同演化,随时间推移,一扇扇“演化窗口”被打开。二十多亿年前,生命发明了能打碎水分子的新型光合作用,把氧气泵进大气。这件事永久改变了行星的化学,也打开了全新的可能性。你我这样的大脑袋生物需要富氧大气,因为氧气对代谢极其高效。行星形成后一亿年,绝无可能出现智慧生物。

难步骤模型的致命缺陷:物理学家没问生物学家

Brandon Carter 是一位极出色的物理学家,他用“人择推理”提出:智能出现在地球上的时间,几乎贴着太阳寿命的终点,这两条时间尺度没有理由重合,所以一定是通往智能的某一步难到离谱。他把这类步骤叫做“难步骤”,还推算出大概有五到六步。

这套理论统治了天体生物学几十年,衍生出无数论文。弗兰克那篇论文里有一张图,把所有基于难步骤的论文列在一起,每条都提出一套不同的步骤清单。有的是内共生,有的是复杂多细胞,有的是眼睛的前体,有的是陆地生态系统。

然后他们把这张表推翻了。

Carter 是个绝顶聪明的物理学家,这个想法本身非常漂亮。真正研究演化、研究这颗行星的人,从头到尾没被叫进来过。你去跟一个演化生物学家或生物地球物理学家讲这套,他们会看着你说:你们到底在干什么?(亚当·弗兰克)

问题出在两个地方。

第一,Carter 假设行星和生命各自独立演化,可以当成两条互不相干的线。可是生物地球物理学家早就完全接受:行星和生物圈是缠在一起演化的。弗兰克说这已经超出小分歧的范畴,整套模型的地基裂了。

第二,“难”这个字本身的判定标准有问题。所谓难,是指每一代繁衍都要掷一次骰子,看这个突变会不会发生。但有两种情况会让一个步骤看起来很难,实际却不然。

一种是信息丢失。有些创新发生在太久以前,化石记录里已经找不到别的谱系也做过同样尝试的证据。你只看到一次,但那可能只是因为证据没了。

另一种叫“抽梯子”。某个物种做出了某项创新,然后它太成功,把生态位占满了,别的谱系再没有空间去重复发明。它确实只发生过一次,原因也许就是先到先得。

弗兰克还讲了一个 XTC 漫画:一个人在白板上苦苦推导,旁边一个物理学家探头说,“哦,我刚写了个方程,你这问题我解了。你们这行有期刊吗?”副标题是“为什么大家都讨厌物理学家”。他说这话时带着自嘲:物理学家确实擅长砍掉细节抓住核心,但面对复杂系统时,这种砍法经常把真正该看的东西也一起砍没了。

费米悖论的两半,其中一半根本不存在

弗兰克对费米悖论的态度非常干脆:根本不存在费米悖论。

故事是这样的。1950 年,费米和同事在洛斯阿拉莫斯吃完午饭往食堂走,路上聊起《纽约客》一幅漫画,讲的是纽约垃圾桶神秘消失,漫画解释说是 UFO 干的(1947 年刚发生第一次 UFO 热潮)。他们笑着聊起星际旅行和推进方式,然后话题转开了。四十分钟后,费米在午餐桌上突然冒出一句:“那大家都在哪儿呢?”

他心算了一下:如果智慧生命很常见,那么即使以亚光速在恒星间跳跃,一个文明也能在几十万年内铺满整个银河系。所以,他们为什么现在不在这儿?

这是直接的费米悖论。1975 年 Hart 把它写成正式论文,论证是:现在这儿没人,所以哪儿都没人。

但 SETI 开始之后,另一种说法流行起来,弗兰克叫它间接的费米悖论:我们找了几十年信号,什么都没找到,所以外面什么都没有。

间接的费米悖论绝对不存在,理由非常平庸:没钱。SETI 从来没有过经费,一直都是研究者从别的项目里抠一点望远镜时间出来瞄一眼。(亚当·弗兰克)

他的合作者 Jason Wright 和学生们做过一项研究,把 SETI 的整个搜索空间想象成一片海洋。要看的恒星、要扫的射电频段、观测的时长和频率,全算进去。然后他们统计了历史上所有 SETI 搜索,把文献翻了个遍。结论是:我们舀出来的那点海水,大概相当于一个热水浴缸。你在浴缸里没捞到鱼,然后说海洋里没有鱼,这个推理不成立。

至于直接的费米悖论,出路多得可以编一本书,叫《费米悖论的 77 种解法》。弗兰克的团队做过一个真正的模拟,让探测器以亚光速在恒星间飞行、开采资源、继续前往下一颗。只要给文明设定一个有限寿命,比如一万年或十万年,整个银河系就进入一种稳态:文明不断死亡、不断重生、不断旅行。结果是会出现大片的空洞,某些区域可能几百万年都没有任何存在。

我们可能正好住在这样一个空洞里。他们来过,但那是一亿年前。

他和 Gavin Schmidt 写过一篇论文,结论是:如果一亿年前地球上存在过文明,无论那是恐龙还是外星人,我们都无法知道。化石记录太稀疏,绝大多数东西根本不会变成化石。唯一可能留下的线索是同位素地层,看有没有工业文明的痕迹。至于想找到 iPhone 或者倒塌的建筑,一亿年足够把一切磨平。这篇论文叫《志留纪假说》,名字来自《神秘博士》里那集蜥蜴人。

有人拿这篇论文问弗兰克是不是在暗示地球上有过史前文明。他强调了很多次:

我们从没说过存在过志留纪文明。我们说的是,如果存在过,你没法知道。Gavin 的问题非常漂亮:你怎么才能看出来?(亚当·弗兰克)

一万亿亿次实验,人类只舀了一个浴缸

回到开头的那个数字。弗兰克和 Sullivan 那篇 2016 年的论文,核心思路是:既然德雷克方程里两个天文项已经被钉死,那就把时间这一项从方程里去掉。

不问文明能活多久,只问一件事:在宇宙整个历史中,曾经出现过技术文明的概率是多少。

因为有一万亿亿颗宜居带行星,就等于有一万亿亿次实验被跑过。要让人类成为唯一,必须每一次都失败。所以悲观线是 10 的负 22 次方。

我们觉得这差不多是天体生物学的普朗克尺度。它给了你一个真实的数字。只要概率高于这条线,那别的文明就一定在宇宙历史上出现过。(亚当·弗兰克)

他说,这篇论文真正改变的是举证责任。两千五百年来,争论的双方都只有嘴。现在,举证责任在悲观主义者那边。

但弗兰克同时提醒,这个论证有它的边界。它说不出附近有没有人,银河系完全可能是 sterile 的。它只说,在宇宙历史的某个角落、某个时刻,这件事发生过不止一次。

生命可能很常见,文明可能很短命

弗兰克自己的判断是:傻生命,也就是微生物级别的生命,在宇宙里应该很常见。真正不确定的是两头,一头是生命起源本身有多难,另一头是技术文明能活多久。

关于第一头,他承认自己只有直觉:

看着地球的历史,我倾向于认为生命不难产生。基础生物学不难启动。这仍然是一个惊人的过程,我认为它要求我们重新思考“生命”这个概念本身,但我的直觉是,生命大概很容易制造。(亚当·弗兰克)

主持人的判断更激进:只要有了细菌,剩下的就是时间问题。中间那个“无聊的十亿年”确实费解,但一颗宜居行星有几亿到几十亿年的余量,等得起。

关于第二头,也就是 L 项,弗兰克觉得这是真正的大问题。人类造出射电望远镜只有一百年,就算再活十万年,放到银河系的尺度上也短得可以忽略。要让文明在银河系里足够稠密,需要的是上亿年乃至十亿年的文明。

那么问题来了:一个十亿年的技术文明,到底是什么样子?你要怎么系统地研究它?

他和 David Kipping、Caleb Scharf 做过一个贝叶斯计算,问:如果你探测到一个信号,那个文明比你年轻还是比你老?直觉上你会觉得五五开,但形式化算下来,答案是它大概率老得多。这意味着你不得不去思考,十亿年的文明会留下什么样的痕迹,会以什么形式存在。生物演化在那个尺度上早就面目全非,那社会形态呢?是连续的,还是崩了重建、重建再崩的断续演化?

他说这才是真正的前沿。这个尺度上,你被迫去“想象不可想象的东西”。

技术圈是个未成年:它正在拆掉自己脚下的地板

弗兰克和 Sara Walker、David Grinspoon 合写过一篇关于“行星级智能”的论文,核心概念借自神经生物学家 Francisco Varela 的“自创生”(autopoiesis)。Varela 给生命下的定义里有一条:自我创造、自我维持,不制造摧毁自己的条件。

从这个角度看,生物圈已经自创生了几十亿年。生命刚出现时,微生物太少,还形不成反馈,他们叫“不成熟的生物圈”。生命变得繁盛之后,它开始对行星施加反馈,把温度、大气成分维持在适合生命的状态,这就是“成熟的生物圈”。

然后,人类在最近几百年造出了技术圈。

我们在论文里论证的是,技术圈现在是不成熟的。因为气候变化,因为我们做的所有其他事情,技术圈正在摧毁自己赖以维持的条件。如果我们要在几十万、几百万年的地质尺度上存在,就必须成熟起来。就目前而言,我们不是自创生的。(亚当·弗兰克)

这里有一个容易被误读的地方。弗兰克明确说,“拯救地球”这个说法有点可笑,地球不是一只需要保护的小兔子。生物圈不会消失,人类做什么都灭不掉它。真正脆弱的,是人类赖以生存的那套条件。人类是从全新世这一万年的间冰期里长出来的,我们忍受不了差别太大的地球。

至于盖亚假说,他的评价很克制。1970 年代 Lovelock 和 Lynn Margulis 提出时,被新纪元运动拿去搞了不少盖亚舞蹈。核心其实很物理:生物圈能对行星状态施加反馈,让系统稳住。他说现在还不能确定存在“完整的盖亚反馈”,也就是说行星能被生物圈完全控制。但有一点是确定的:生物圈是地球历史上的主要玩家。

他举了一个很朴素的例子。外面一百华氏度,他走出去,体温不变。回到罗切斯特的冬天,零度,体温还是不变。这就是稳态。生物圈做的是类似的事,温度升了,它启动某些过程把温度压下来。

那么技术圈能不能也形成这种反馈?弗兰克说,这正是他那篇论文想说的:技术圈需要从不成熟走向成熟。而现在这一轮“大加速”,是技术圈诞生时对生物圈的一次巨大扰动。技术圈坐在生物圈上面,如果它为自身的存在条件去破坏生物圈,那就麻烦了。

人类现在连一级文明都不到,而且可能永远到不了

卡尔达肖夫在 1960 年代提出那个著名的三级尺度,逻辑完全是探测导向的:一个文明会依次掌握多大尺度的能量。

一级:用掉落在一颗行星上的全部星光。二级:用掉一整颗恒星的全部输出,也就是戴森球。三级:用掉一整个星系的全部星光。

人类现在处在对数尺度上的 0.7 级。有人算过,如果按现在的轨迹走,大约公元 2300 年能到一级。

但弗兰克指出卡尔达肖夫漏了一件事:热力学第二定律。卡尔达肖夫只想着能量获取,没想过当你使用能量时必然产生废热。你不可能百分百利用一箱汽油,剩下的必然去加热引擎。

所以我们很可能无法在不摧毁地球气候的前提下到达一级文明。这就是为什么太空变得重要。我们有个研究了一阵的想法叫“服务世界”:某个时刻,你得把大部分工业搬出行星。比如水星,水星上什么都没有,没有生命,为什么不把能量采集放在那儿?(亚当·弗兰克)

他说生物圈比人类强大。人类在地球上能采集多少能量去做功,是有上限的,超过这个上限就会严重伤害生物圈。想用十倍的能量,就别在地球上用。

这也回答了一个常见争论。应对气候变化的药方,指向更好的技术。弗兰克上一本书《星光》整本都在讲这个,他称之为“人类世的天体生物学”:把人类正在经历的这次转变,放进行星尺度天体生物学的框架里看。他们建模得出的结论是,几乎每一个技术文明都会触发自己的行星气候危机。真正的问题是,你有没有足够的聪明,去调整你的技术方式,让所有船一起浮起来,让生物圈变得更有生产力、更健康、更有韧性。

如果我们能熬过气候变化,终点的奖品是整个太阳系。我们将真正开始工程化太阳系。(亚当·弗兰克)

怎么找到一个文明:从氯氟烃到城市灯光

弗兰克说他已经不太喜欢用 SETI 这个词了,因为 SETI 的传统形象是朱迪·福斯特戴着耳机听信号,那需要假设对方想被找到,还得假设对方造了一个超强的信标对准我们。假设太多。

他更喜欢“技术标志”(technosignature)。系外行星革命带来了一件礼物:我们知道该往哪儿看,也知道该怎么看。于是可以去找文明在正常过日子时留下的被动痕迹,完全不用管它想不想被联系。

生物标志的例子是氧气。地球大气里的氧气完全来自生命,一旦生命消失,氧气和甲烷会迅速反应掉。所以如果在一颗行星上同时看到氧气和甲烷,那大概率有生物圈。

技术标志的例子是氯氟烃。人类当年误打误撞往大气里灌了大量氯氟烃,破坏了臭氧层。弗兰克的团队算过,这种分子在星际距离上是可以探测的。把一颗遥远行星的光送进光谱仪,看到氯氟烃的光谱指纹,那就只剩一种解释:那里有工业过程。因为自然界没有任何途径能造出这东西。

他是 NASA 第一个系外行星技术标志项目的首席研究员。这个项目要做的事,是建立人类第一份技术标志库。以前没人系统想过这个问题。

候选清单里,有太阳能板的反光,有一种特定的反射光谱跳变,跟材料无关。有城市灯光:如果一颗行星上有《星球大战》里科洛桑那种规模的都市,或者《基地》里的川陀,城市灯光的光谱印记在二三十光年外是可以看到的。晚上从远处看地球,钠灯的谱线会打到地面上再反射回来,仪器够灵敏就能识别。

还有更有意思的一类,叫“不可知标志”(agnostic biosignature)。它不依赖地球经验,只问:生命这件事,在一般意义上会留下什么印记?一个思路是化学反应网络的结构:生物产生的反应网络,和岩石、水之间的反应网络,拓扑结构完全不同。另一个思路是信息论:测一测大气里各化合物携带的信息量,如果信息量高得离谱,就不太可能只是岩石在起作用。

还有一个更朴素的判据:远离平衡。生命是远离平衡的系统,一旦死亡就回到平衡。你可以用吉布斯自由能去测一整个大气的失衡程度。如果一颗行星的大气严重失衡,说明有什么东西在持续往里泵气体,不让整个系统松弛下来。

一像素的照片,和二十四公里的分辨率

聊到望远镜,弗兰克对詹姆斯·韦布的态度很坦白:他当初是真怀疑。“行吧伙计们,你们说得都对。”

韦布真正重要的地方在光谱。弗兰克说光谱不性感,画面就是一条弯弯曲曲的线,但要找生命,就必须先找到有大气层的行星,然后做“表征”,看光谱指纹里有没有碳、二氧化碳、氧气、甲烷。这是当前最关键的一步。

他举了 K2-18b 的例子。那颗行星距离地球 120 光年,韦布拿到的光谱好到可以推测它可能是一类全新的宜居世界,叫“氢海洋世界”(hycean world):质量约地球八倍,外面裹一层氢气大气。氢气是极强的温室气体,能把底下捂得足够暖,形成一片巨大的液态水海洋,水温可能只有六十摄氏度。甲烷的探测达到了五个 sigma,弗兰克说这是科学界的金标准。

再往前一步是直接成像。他解释得很清楚:即便下一代望远镜,拍到的也只是一个像素。那只是一个点,远远谈不上照片。你能拿到那个点的光,送进光谱仪,但没有分辨率。

然后是那个听起来像疯了的想法:太阳引力透镜望远镜。

广义相对论说大质量物体会弯曲时空,太阳就是一个巨大的透镜。方案是往奥尔特云方向发射一批望远镜,回头看太阳,让太阳把背后某颗系外行星的光聚焦到镜头上。距离大约是日地距离的五百倍。如果一切顺利,分辨率能到二十四公里,也就是说,你能在一颗系外行星上看见曼哈顿。

弗兰克说这个方案已经通过了 NASA 三轮评审,从“把最疯狂的想法交上来”到“告诉我们这玩意到底可不可行”。他说自己大概活不到那天,但主持人老了的时候,也许真能看到。

戴森球、克拉克带,和被证伪的外星巨构

1960 年,Freeman Dyson 提出那个著名的想法。他的出发点很实用:要找文明,得先想出一种能留下可探测痕迹的干法。文明越进步,需要的能量越多,太阳系里最大的能源就是那颗恒星。把恒星包起来采集全部光子,你就有能力重新工程化整个太阳系。

严格意义上,一个刚性的球是不稳定的,戴森本人想的其实是“swarm”,一大群独立的轨道采集结构。

这件事差点就有了候选。那颗著名的 Boyajian 星,光变曲线出现了极不规则的凹陷,一会儿一个“小恐龙的牙齿”,一会儿又没了,过一阵又来三个。论文里老老实实列了可能性:彗星、崩解的行星碎片,以及外星巨构。媒体只抓住了最后一条,第二天所有人的信息流都是“外星巨构被发现”。

后来证实,大概率是气体或尘埃云。

但这件事的价值在于,它证明这类东西是可以观测的。不需要直接成像,用凌日法就行。一颗行星从恒星前面过,光变曲线出现一个规整的凹陷。如果是成千上万个巨构,它们大部分时间会遮挡恒星,偶尔不遮挡,光变曲线就会变成“哔、哔、嘀、嘀、嘀”那种不规则信号。稳定的行星系统里只会有五到十颗行星,不可能出现这种密集的微凌日。

Jason Wright 那批人换了个思路找,找红外。热力学第二定律说,你采集了那么多星光,结构本身会升温,必然辐射红外废热。他们最近确实筛掉了大量候选,但留下了几个异常到“这就是它该有的样子”的目标。弗兰克强调,他们绝不会称之为“探测”,但那也不是“非探测”。

另一个候选叫“克拉克带”。地球同步轨道是一个非常特殊的轨道,天然过程不会把物质堆在那里。如果一个文明大量使用同步轨道,卫星带会密到在凌日信号里留下痕迹。它没有戴森 swarm 那么“巨型”,但已经是行星尺度。

我们舀了一浴缸的海水,然后说海里没有鱼

关于怎么找,弗兰克有一套很朴素的排序。

如果给他一万亿美元,问他是往天上找还是往地球上看,他的答案毫不犹豫:往天上找。

我总爱这么打比方。你要是说“亚当,我想找几个内布拉斯加人”,我说“好啊,咱们去喜马拉雅山”。你会问“为什么要去那儿”。我说“也许喜马拉雅山里也有几个内布拉斯加人”。你会说“不不不,咱们去内布拉斯加”。我们要找外星人,为什么不去他们住的外星行星上找?我们现在有那个技术了。(亚当·弗兰克)

他还给 UFO 现象准备了一个“远光灯论证”。假设有一个高级文明定期造访地球,他们不想被发现,技术超级强大,但他们用得实在太烂了,我们老是看见他们,然后他们又消失了。这套说法要成立,得先解释一个自相矛盾的世界。

他 2021 年在《纽约时报》写过一篇关于 UAP 的评论,反响巨大,很多人来找他聊。他说自己专门去看了信号情报和电子情报圈子的分析,那些人谈的根本不是 UFO,谈的是“纯粹国家对手”,也就是他学到的那个词。逻辑是:用简单的无人机技术故意往对手的电子设备里灌假信号,对方把雷达开到最大去寻找,你正好把他们先进雷达的电磁特征全部收下来。

他对 UAP 的立场很清楚:完全支持用开放、中立、透明的方式做科学调查,但目前没有任何一份证据够得上“非人类技术”这个结论所需的证据标准。

他花了不少篇幅解释什么叫证据标准。科学界内部互相极其凶狠,因为有一套花了四百年建立起来的判据,用来判断一份证据能不能支撑一个主张。手机能用,正是因为这套标准严格到变态,不然每一部手机都是一块砖。他说如果他的团队宣布发现了某颗系外行星上的技术标志,他们会被撕碎,而且他们预期如此。

UAP、UFO 社群也应该预期同样的待遇。你不能因为话题很酷就获得豁免。(亚当·弗兰克)

要真正把这件事做科学,他的方案是“向上看、向下看、四周看”。地面探测器,就是已经在建的那种监测流星的设备;天基探测器,装在卫星上,这是 NASA UAP 专家组讨论过的方向;还有飞机上的探测器,或者至少一个告警系统,飞行员看到不明现象,按一下红色按钮,触发地面和太空的数据采集。

最容易被忽略的环节在这里:你必须把数据来源的每一个环节都刻画到极致。相机在各个波段的行为、软件的极限、设备最近有没有返修,全都要有记录。如果你想宣称“我的天,我看到了一个东西以五马赫右转”,那你最好先把这些全钉死。

科学的盲点:我们忘了温度是从体感来的

访谈后半段转向了弗兰克和 Marcelo Gleiser、Evan Thompson 合著的《盲

访谈后半段转向了弗兰克和 Marcelo Gleiser、Evan Thompson 合著的《盲点》。这本书的核心比喻来自眼睛本身。

视神经是视觉能够发生的前提,没有它就没有视觉。但你的视野里恰好有一个小洞,就在视神经接入的地方,你对它完全盲。

科学也有这样一个结构。有一样东西,没有它科学根本不可能存在,但科学在自己的配置过程中把它推了出去,然后忘了自己推过。

那样东西叫经验。

我在这里指的不是“观察者”。关于它有很多词:直接经验、临在、存在、生活世界,这是现象学里的说法。它就是你无法摆脱的原始在场,直到你死去。在那之前,它一直在那儿。(亚当·弗兰克)

他讲了一个“温度的寓言”,这是全书最好懂的入口。

人类先有冷热的体感。我觉得热,你觉得冷。科学做的事情,是从这些体感里提取哲学家 Michel Bitbol 所说的“结构不变量”,也就是你我能够达成一致的部分。于是我们造出装水银的刻度管,热的东西液柱高,冷的东西液柱低,双方约定一套标准。然后有了测温术,有了热力学,有了今天早上你打开手机看到“今天六十华氏度,不错”。

问题在于,我们逐渐开始觉得六十度比冷热更真实,热力学的形式结构比“今天真冷啊”这句体感更真实。弗兰克把这个叫做“经验的失忆症”。

我们取出了这些极薄的东西,这些抽象,因为那是做科学的唯一方式。然后你以为,哦,我可以把经验塞回去,为经验提供一个解释。(亚当·弗兰克)

他把这个错误叫“偷偷替换”(surreptitious substitution),这个词来自胡塞尔。还有一个更好记的比喻:别把地图当成地形。此刻两人之间发生的事情,连同它的全部怪异,那是地形。地图是他能写在纸上的方程,能在实验室里拿来做实验。地图极其强大,需要被认真对待,但经验远远溢出地图的边界。

他认为这个盲点跟科学本身已经关系不大。它是一整套被粘在科学上的形而上学。具体包括几件东西:还原论,你不过是神经元,神经元不过是化学,一路往下到夸克;客观视角,科学给我们一个上帝视角的第三人称;物理主义,世界里只有物质,别的东西没什么好谈的;以及数学的物化,认为数学比经验更真实。

这套东西在历史上是合理的,弗兰克说“在当时它讲得通”。机械宇宙观、完美的钟表,很有说服力。但到了二十世纪初,科学自己开始反驳它,最明显的就是量子力学。

量子力学给了你薛定谔方程。你输入初始条件,它给你未来的预测,和牛顿物理一模一样。然后它又说:一旦进行测量,我另有一套规则,叫玻恩定则。弗兰克说,量子力学从一开始就在告诉你,测量很重要。

于是出现了各种诠释,其中很多拼命假装测量问题不存在。多世界诠释甚至不惜发明无穷多个不可观测的平行宇宙,只为了绕开量子力学正在告诉他们的事。(亚当·弗兰克)

他明确站 QBism,量子贝叶斯主义。这个诠释把玻恩定则放到中心,不问薛定谔方程推出的那些怪东西,比如薛定谔的猫,而是问:一个能动者对这个世界的行动,以及他从行动中获得的信息,如何更新他的先验。这就是 Quantum Bayesianism 里 Bayesian 的来源。

细胞沿着梯度爬,和量子测量,用的是同一套语法

让弗兰克兴奋的是,QBism 的语言和另一个领域高度重合。

他参与了一个坦普尔顿基金会资助的项目,研究语义信息在细胞这类生命系统里的作用。香农信息衡量一条消息的“意外程度”,是一个概率分布的事。语义信息衡量“意义”,而意义最基础的定义极其朴素:这份信息能不能帮这个生物活下去。你当然可以把意义谈得很哲学,但最底层就是这个。

于是一个细胞沿着化学梯度往上爬去找食物,和 QBism 里一个能动者对世界采取行动、获取信息、更新信念,在架构上有一种奇特的相似。都在讲一个主体,向世界施加一个动作,从世界拿到反馈,然后改变自己。

弗兰克说,这就是他想要的那种新物理学:把能动者、信息、经验放在中心,同时仍然是硬核的、可做实验的科学。科学凯旋主义的吸引力他很理解,我手上有一组方程,方程代表一个柏拉图式的理想,永恒地独立存在,某种意义上是你在读上帝的心智。另一条路在他看来同样激动人心:这里有一个我们,有一个世界,两者不可分离,而我们要研究的是这场共同创生。

他明确说了,这些物理定律极其重要,将来也需要被解释。需要的是一种把能动者留在故事中心的解释。

石头和细胞之间,横着一个没人回答的问题

这个思路往下推,会撞上一个更硬的问题:生命到底是什么。

弗兰克说,他做了一辈子天体物理,现在觉得物理学最重要的未解问题不在黑洞,不在暗物质,而在一块石头和一个细胞,本质区别在哪儿。

他描述问题时,把矛头引向了能动性。什么叫一个自主的能动者?这件事到底是怎么发生的?他明确表示自己不是还原论者,也不相信“把足够多的化学物质堆在一起,砰的一声,它就出现了”。他认为这个问题会迫使人类重新构想自然本身是什么。

为了说明难在哪儿,他讲了自创生的那个“怪圈”。细胞膜是理解这件事最好的入口:没有膜就没有细胞,膜选择性地让某些东西进、某些东西出。膜本身是细胞内部过程的产物,而细胞内部的过程又必须依赖膜才能发生。膜创造了自己。生命里总有这种循环,你找不到一条线性因果链的起点。

他提到理论生物学家 Robert Rosen 的工作。Rosen 提出“有效因闭合”(closure to efficient cause),认为生命系统在组织上闭合、在因果上闭合,因此不再依赖微观状态。他还有一个证明,争议极大,没人能确定它对不对:生命系统不是丘奇-图灵完备的,它不能被完全表示为形式系统,只能被算法部分捕捉。

弗兰克在这里的态度很谨慎。他说自己不打包票这个证明成立,他看重的是这个方向:一旦承认盲点存在,就会打开一整类全新的科学问题,而不是只能摊手说“不知道,没法谈”。

他还提到一篇自己很喜欢的论文,用 ε-machine 这类信息论工具论证:系统可以自我组织到与微观状态解耦的程度。宏观状态在描述自身、在陈述自身规律时,已经不需要微观状态了。这就是向下因果。还原论认为一切只取决于微观状态,知道标准模型的拉格朗日量就完事了。这个论证说,不对,宏观层面可以自己长出一套规律。

他写这一章时,小标题是“当时它讲得通”。这是对历史的理解:第三人称、上帝视角、决定论的世界观,在十七世纪是有道理的。机械宇宙,完美的钟表,非常自洽。问题是到了二十世纪,科学自己开始说“不”。

他还讲了自己读博时的经历。他做的是磁流体力学、恒星形成的数值模拟。给一个简化模型,写几个动力学方程,配上初始条件,他就很满足。这套办法有时候极其有效,物理学家擅长砍掉细节抓住核心。他自己承认,另一些时候这种砍法会把真正该盯着的东西一起砍没,尤其在涉及复杂系统的时候。

时间:我们拿地图替换了地形

这个话题自然引到时间。

弗兰克说,我们对时间的理解,是“偷偷替换”最典型的案例。人类把爱因斯坦那套极其优美、极其强大的形式系统,替换掉了对时间的实际经验。于是有了块状宇宙:下周二已经写在四维宇宙的块里了,所有事件都已经在那儿。

这套框架对做某些预测极其有效。但它不是被活着的时间。

他讲了那场著名的会面。二十世纪初最出名的哲学家柏格森和爱因斯坦对谈。柏格森一辈子研究时间,他要区分时间的科学图像和时间本身的地形,他用的词是“绵延”(duration)。绵延对人类来说是充实的,它被拉开,里面有一点点过去、一点点未来、一点点现在。

音乐是最好的例子。你听一段旋律的时候,既在预期接下来会发生什么,也在记住刚才发生了什么。这个现象学结构,和形式数学里的时间表示,根本不是一回事。

时钟不告诉我们时间。是我们用时钟去告诉时间。(亚当·弗兰克)

他说这块阵地特别值得争。如果能从能动者、信息、计算这个角度长出一套新物理学,那么时间问题可能是第一个被撬动的。现在的困境是:块状宇宙里下周二已经写好了,那自由意志往哪儿放?

他对自由意志的回答很干脆:自由意志是给定的。他引怀特海的话,科学和哲学的任务是解释抽象,具体就是那样摆在那儿,每天摆在你面前。你要解释当然可以,但解释不会给具体增添任何东西。

至于“自由意志是幻觉”这个说法,他的反驳是:幻觉是从哪儿看的?你要说它是幻觉,你已经把自己推到第三人称视角去了,而那个视角本身才是需要被解释的东西。

有人追问他,如果经验是幻觉呢?他的回答把问题顶了回去:那这个“幻觉”是对谁而言的?你总得在某处安放一个观察者。这就像层层叠叠的乌龟,你永远得在某个地方找到一个观察者。

他认为科学凯旋主义在骨子里带着一种宗教冲动,它想要那个上帝视角。那种感觉已经超出无神论,更接近某种隐蔽的一神论:真理永远在某个脱离肉身的视角里,等着被发现。

另一种哲学传统,从没进过这场讨论

弗兰克指出了一个有意思的空白。关于意识的公共讨论,用的语言几乎全部来自分析哲学传统。但在西方哲学内部,还有一整支现象学传统,胡塞尔、海德格尔、梅洛-庞蒂,他们全部的工作就是试图理解经验的结构,试图发展出一套能爬进经验这个圆圈内部的语言。

他调侃说,你几乎找不到一个视频,是某个著名科学家从现象学角度谈科学的,尽管那是哲学里极大的一支。

再往外,还有从其他文明核心生长出来的哲学。西方这一支从希腊、从犹太-基督教-伊斯兰传统长出来。印度和东亚是高度复杂的文明,它们对同样的问题发展出了自己的回应,而且因为长期有默观修行,它们非常专注于直接探查注意力和经验本身。

他点了两个名字:龙树和世亲。他说这两个人在那些传统里的地位,大致相当于柏拉图和亚里士多德。

他们的全部哲学、逻辑和论证,都从一个前提出发:我有这个经验,我出不去,那我该怎么从这里推理?所以有大量其他哲学传统可以借鉴。不必照搬,不是说要大家都变成佛教徒才能做这件事。(亚当·弗兰克)

他也承认现实的困难:在经验之上建立逻辑体系很难,在经验之上建立科学的严格性很难。他只是不认为这不可能,只是说这是下一代科学的活儿。

他还补充了一个对“客观性”的重新理解。通常人们说科学给出第三人称的客观视角。客观性还有另一种版本:我做这个实验,你做这个实验,我们互相讨论,对方法达成一致,各自得到相同的结果。这个版本的客观性本身就承认了能动者、承认了交流,而且它承认个体性是流动的。

他引了 David Krakauer 在圣塔菲研究所的一篇论文,用信息论的办法测量个体性,结果发现它是流动的。他的肝细胞是个体,但它其实是肝脏的一部分。肝脏是独立系统,但它其实是他的一部分。他是独立的,但没有整个语言使用者共同体,他连一个问题都提不出来。而这个共同体又嵌在活的生态系统里,生态系统又嵌在生物圈里。

他说,这跟那种原子化的科学视角正相反,那种视角最后会把你带到“缸中之脑”,或者“玻尔兹曼大脑”,一个漂浮在太空里的脑子。

他还提到康德。人们普遍认为是康德造了“有机体”这个词,而他注意到生命有一种奇怪的 organization,这种东西跟机器有本质区别。弗兰克说这可能是条出路:组织、架构、信息流的关系,本身需要被当作研究对象。它必须实现在物理之中,但它多出来的那一层,是约束与信息流之间的关系。

机器能有能动性吗

话题转到机器。弗兰克说他不会排除这个可能性。没有理由认为,那个自创生的怪圈不能在硅里发生。但他强调,那会和我们非常不同,不会是科幻片里那种“它跟我们一样,只是被造出来了”。它会有一套很不一样的体验性质。

他对现在的大语言模型态度保留。他引的是认知科学的 4E 理论:具身(embodied)、嵌入(embedded)、生成(enacted)、延展(extended)。核心意思是,认知不只发生在头颅里,它必须有身体,身体必须在环境里,还必须与其他生命系统延展耦合。

他讲了一个故事。还原论的大生物学家 Jonas Salk 和控制论学者 Gregory Bateson 对话。Bateson 爱挑事,他问 Salk:“你的心智在哪儿?”Salk 指指脑袋,说:“这儿。”Bateson 说:“不不不,在外面。”

经验在某种意义上不是你拥有的东西,是你做的事情。你几乎是在表演它。这就是为什么有一个身体、而且这个身体处在一个有其他身体的世界里,从这个角度看是至关重要的。(亚当·弗兰克)

有一个关于“缸中之脑”的论证,他的转述大意是:要让一个缸中之脑真的成立,你最终必须给它一个身体。可以是机器身体,但仍然得有身体。纯粹悬空的认知,在他看来不成立。

主持人在这里提了一个很有分量的反驳:人类婴儿本质上也是模仿机器,从出生开始就在学别人,靠模仿和模仿之间的张力长出人格和视角。弗兰克承认有可能,但他的立场是,光靠模仿拿不到那个怪圈。你必须嵌在一个世界里。

三十年的默观:我其实没那么重要

访谈走到这里,气氛变了。弗兰克主动交底:他在禅宗传统里做了三十年默观修行。他的原话是“我对着一堵墙看了三十年”。

主持人问他,作为一个观察者,你只有有限的时间存在于这个世界上,这件事会让你难过吗?

他说不会。

修行教给我的一件事是,我其实没那么重要。这个叫亚当·弗兰克的东西,很大程度上是一个构造。有一个过程在发生,我根本上属于它,这很酷,但它会过去。我不知道它从哪儿来,它会走,我并不真的需要它留下,然后天知道会怎样。(亚当·弗兰克)

他说禅宗里有个说法叫“超越生死”,意思跟轮回无关。意思是:老兄,你连生命是什么都没搞明白。在最核心的那层经验上,你对死亡的看法和那个一样,是不成形的。

他描述了一次完整禅七的体验。从早上七点坐到晚上九点,中间有休息。头半个小时,脑子里全是杂念:税、待办事项、那个人为什么穿那双鞋。他讲了一个特别具体的细节:第一次参加两天禅七,他脑子里从头到尾完整播放了一遍 Bruce Springsteen 的《Born to Run》专辑,连当年黑胶唱片上的停顿都放出来了。他说那一刻他真的看见了自己心智的运作方式。

然后他说,他曾经非常讨厌打坐,但还是坐着。坐上很久之后,心智会累,那层屋顶上的喋喋不休终于没东西可说了,人就无聊了。他说,那才是真正有意思的事情要开始的地方。

再往下,修行变得非常身体化。你做的只是跟着呼吸,骑着呼吸,变得非常安静。佛教的文献一直在说“不要思考”,但他们写了那么多东西,那些是指月的手指。

他描述了三个阶段。先是散乱,念头依然在,但你不在念头里,你甚至不去管它。然后是心的统一,自我脱落,只剩下一种原始的在場。那种喜悦常常从这儿涌出来。你也可能坐上整整一小时,只是沉浸在母亲去世的悲伤里。你就是在跟出现的任何东西一起坐着。

这就是为什么坐着这个动作本身很重要。你在做一个承诺:我要坐在这儿,不管出现什么,我不动。(亚当·弗兰克)

他说这真的会改变一个人。他的说法很自嘲:“我还是当年那个新泽西的混蛋,只是现在心里空间更大了。”

他讲公案的时候更来劲。公案是一千年前建立的禅宗教学方法,一本一本的题库。他举了一个例子:“让远处寺庙的钟声停下来。”他说每次老师给他这个,他都在想“你在说什么”。

公案的关键是你不能给答案。第一次参公案,老师说:“别告诉我答案,做给我看。”他当时懵了。但做了几年之后,他学会了那套语言。答案不在文字里。你给一百个人讲答案,他们都会一脸茫然。真正的东西是经验。

他说,随着修行年复一年地加深,那种关于“一切都在流动”的理解不再是嘴上说说,而是真的能感觉到,一呼一吸之间都能感觉到。

有时候会有一种感觉,这么说有点奇怪,就是纯粹的喜悦,它不依附于任何东西。那种一刻接一刻的、无限的流逝,那确实是事物本来的样子。而它是可以的。并非因为我希望它可以,它就是可以。(亚当·弗兰克)

主持人回应说,他也有那种无名的喜悦,但旁边总坐着一点忧郁,可能来自东欧的血统。喜悦关于经验的美,忧郁关于经验的有限,两者纠缠在一起,像一对分不开的兄弟。

弗兰克说他祖上也是东欧,他懂。“那就是它本来的样子。你不必去做什么,不必去操纵它,不必挪动它。”

最后那个问题:为什么我们在这儿

主持人问了最后那个问题。弗兰克说,幸好刚聊完上一段,因为他要给出的答案非常俗气。

是爱。

他马上补了一句:“我不是在开玩笑。”

他解释,佛教里有菩萨原则:你在这儿是为了帮忙,只是为了帮忙,这就是慈悲。他坦白自己刚开始修行的时候完全不买账,他的原话是:“我不在乎慈悲,我来是为了求知识。”他修行是因为痛苦,这是所有人走上这条路的常规理由,生活难,他当时正在经历一些事。但他也想要知识,想理解现实的根本性质。慈悲什么的,先放一边。

然后他发现,你拿不到那个东西。你走不到那个深度,除非有慈悲。不知道为什么,在这个过程里你会意识到,它真的是关于帮助一切有情众生。他说这听起来很老套,尤其对一个来自新泽西的人来说,那儿的人生第一要务是“混出头”。但那就是他找到的东西。

他描述了一种从修行里带出来的体验:对世界的一种感激,因为世界把一切都给你了。蓝天、呼吸,世界毫无保留地把自己完全交出来,什么都不留。

然后你会有一种感觉:我得帮上忙。因为有人没有得到这个。(亚当·弗兰克)

主持人问:所以就是对世界本然样子的爱?

弗兰克说:对世界,以及对所有正在受苦的众生。每个人都在受苦,包括你最难缠的政治对手,他们也在受苦。我们的任务就是放下自己的偏见和故事,去看生命发生的那个最底层的层面。

主持人收尾说,希望宇宙中那些外星文明也在走同样的旅程,从苦走向爱。

弗兰克说:“希望如此。要么就是他们来吃我们。”

主持人补了一句:“尤其是如果他们三级文明的话。”

弗兰克说:“对,而且他们枪还特别大。”

这三句玩笑收在整场对话的末尾,其实是有讲究的。前面三个小时聊的是概率、光谱、板块运动、禅七,最后落回到一个无法用望远镜验证的分岔:宇宙深处那些存在,究竟是在学着爱,还是在学着吃。弗兰克没有假装自己知道答案,他只是把两个可能性并排放在桌上,然后笑了。

如果这些讨论对你有点用

这期对话跨度从行星形成一路走到禅宗公案,信息密度很高。如果要挑出几件普通人真的能上手做的事,大概是这些。

  • 下次看到“科学家发现外星文明”的标题,先看两件事:这是同行评议的论文,还是会议摘要或预印本;这个结论的统计显著性是多少。弗兰克反复提到的五个 sigma,能当一把尺子用。
  • 理解费米悖论时,把“直接的”和“间接的”分开。间接那一半站不住脚,人类舀了一浴缸的海水就说海里没鱼。真正的谜题只在“他们现在为什么不在”,而这个问题有七十多种解法。
  • 记住那个数字:一万亿亿颗宜居带行星。它证明不了附近有人,但它把“人类是宇宙唯一”这个主张的举证责任,推到了持孤独论的那一边。
  • 听到“意识只是神经元的放电”这类说法时,可以追问一句:这个判断是从哪个视角做出的?弗兰克的立场并非反对科学,他要指出的是科学有一个自己看不见的盲点,那个盲点就是经验本身。
  • 练习区分地图和地形。GDP、KPI、论文影响因子、手机上的气温数字,全是地图。地图极其有用,但地图不是地形。弗兰克说我们对温度犯的那个错,我们在别的领域天天都在犯。
  • 关于气候和技术圈,他的框架可以直接借用:问题不在技术太多,而在于技术圈还处在未成年阶段,正在拆自己脚下的地板。成熟的标志是自创生,不制造摧毁自身的条件。
  • 如果对冥想好奇,可以从他描述的那个顺序入手:先接受前半小时脑子里全是废话,这很正常。真正有意思的事情,发生在心智终于累得没词儿了、你开始觉得无聊的那一刻。
  • 最后一条,也是最不像建议的一条。他花三十年对着一堵墙,最后想说的并非什么玄妙洞见,只是:你其实没那么重要,而这件事并不令人难过。世界的每一刻都在毫无保留地把自己交给你。剩下的,是想办法帮上别人的忙。

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