为什么生物没有进化出以电磁波通信的机制？
让我们一层层剥开这个问题，看看它为什么如此复杂，以及其他通信方式为何更具优势。
1. 生物通信的基本需求与限制
首先，我们要明白生物通信的核心需求是什么：
传递信息： 让一个生物体告知另一个生物体一些有用的信息，比如位置、危险、食物来源、繁殖信号等等。
能量效率： 生物体的能量来源是有限的，任何通信机制都需要在能量消耗上具有一定的经济性。
特异性： 信号最好能被目标生物识别，而不太会被其他生物干扰。
环境适应性： 通信方式必须能在生物所处的环境中有效地工作，不受环境的过度影响。
可操作性： 从生物体的结构和化学组成上，必须能够产生和接收这种信号。
现在，我们看看电磁波通信在这几点上可能遇到的困难。
2. 电磁波通信的潜在优势与挑战
电磁波，尤其是可见光和无线电波，在物理学上拥有一些令人羡慕的特性：
传播速度快： 以光速传播，信息传递几乎是瞬时的。
穿透力： 某些频率的电磁波可以穿透介质。
方向性： 可以被聚焦和定向。
然而，正是这些看似强大的优势，在生物进化早期却带来了不小的门槛：
产生和调控电磁波的“成本”极高：
能量需求： 产生有意义的电磁波信号，尤其是有稳定频率和强度的信号，需要相当的能量输入。想象一下，生物体需要一个能够快速振荡的电荷系统。要达到可见光或无线电波的频率，所需的振荡速度和电荷移动强度是巨大的。生物体当前的能量获取和利用方式（主要是化学能转化），很难支持这种高频、高能的振荡。
复杂结构需求： 产生精确的电磁波需要高度组织化的结构，可以理解为一种“生物天线”和“生物振荡器”。例如，无线电波的产生通常需要一个振荡电路，而可见光的产生则与电子能级的跃迁有关。在生命早期，分子复杂性还非常低的情况下，构建出能产生稳定、可控电磁波的精细结构，难度系数堪比登天。
调控的复杂性： 不仅要产生电磁波，还要能够调制它，也就是根据需要改变信号的频率、幅度或相位来编码信息。这意味着需要一个能够精确控制这些高能物理过程的生物机制，这比简单的化学信号释放要复杂得多。
电磁波的“噪音”问题：
环境背景噪音： 地球环境充满了各种电磁辐射，比如闪电、地磁场变化，以及太阳的辐射。这些自然发生的电磁波会形成强大的背景“噪音”，使得微弱的生物信号很容易被淹没，难以被区分和识别。生物体需要一个极其灵敏且具有高度抗干扰能力的接收系统，才能从这片嘈杂的电磁海洋中捕获到有效的通信信号。
信息泄露： 电磁波一旦发出，就会向四面八方传播。这意味着任何能接收的生物体都能收到信号，缺乏特异性。在早期生命中，这种“广播式”的通信可能并不理想，因为它会暴露自己的位置给潜在的捕食者，或者将宝贵的信息泄露给不希望知晓的竞争者。
接收系统的挑战：
灵敏度： 要接收微弱的生物信号，需要非常灵敏的传感器。虽然生物已经进化出了非常精密的传感器（如眼睛、嗅觉受体），但它们通常是针对特定的化学分子或机械力的。设计一个能够接收特定频率范围的电磁波，并且还能从中解码信息的“生物接收器”，其复杂性同样是巨大的。
特异性解码： 即使接收到了电磁波，如何将其转化为生物体能够理解和响应的信号（比如引起某种生化反应或神经信号）也是一个难题。这需要一套精密的信号处理和翻译机制。
3. 生物通信的其他选择：化学信号与物理信号的优势
相较于电磁波通信，生物在早期进化中选择了更易于实现、成本更低且在特定环境下更有效的通信方式：
化学信号（如信息素）：
产生容易： 通过简单的生化反应就能合成和释放，能量消耗低。大多数生物体都能通过代谢过程产生各种化学物质。
特异性强： 特定分子往往只能被特定的受体识别，这使得信息传递具有很高的定向性和选择性，只有目标生物才能接收。
可控性高： 可以通过控制化学物质的浓度、释放时间和地点来实现信息的细致传递。
适应环境： 在水生环境中尤其有效，化学物质可以在水中扩散，传递信息。即使在空气中，也能形成定向的扩散梯度。
“内置”性： 生物体天生就有一套处理化学信号的机制，如细胞膜上的受体、信号转导通路等，这为化学通信奠定了基础。
物理信号（如触碰、振动、声音）：
触碰： 最直接的通信方式，用于近距离的互动，如社交行为、求偶等。
振动： 通过基质（土壤、水、植物）传递，可以被一些生物体感知，如某些昆虫、鱼类。这是一种“定向”但传播距离有限的方式。
声音（声波）： 这是生物进化出的一种非常重要的通信方式。声波的产生（如声带、膜翼）和接收（如耳朵）虽然也需要复杂的结构，但相对而言，在许多环境下比产生精确的电磁波更容易实现。而且声波在许多介质中（特别是空气和水）传播效率较高，信息携带量也大。
4. 从起源到复杂性的递进
生命进化的历程是一个从简单到复杂、从低效到高效的逐步过程。在生命的最初阶段，简单的化学反应、物质交换就足以满足生存需求。随着生命体变得更复杂，需要更精细的互动和信息传递，化学信号和声音等方式应运而生，并且在各自的领域内被不断优化。
想象一下，一个单细胞生物，如何才能“制造”一个振荡的电荷系统，并能控制其频率？这需要细胞内有高度有序的电子流动，以及能够“发射”这些能量的特定结构。在能量获取和利用都非常基础的早期，这种能力几乎是不可能出现的。即使勉强产生了一点点电磁信号，也可能微弱到无法被同类感知，或者被环境的强大电磁干扰所淹没。
而释放一点点化学物质，比如一种吸引食物的分子，或者一种警示性的分子，却是相对容易做到的。这些分子可以在水中扩散，被其他生物感知到，从而达到通信的目的。
5. 少数特例与误解的澄清
有人可能会提到生物体内的一些“电”的现象，比如神经冲动。神经冲动确实是电信号，但它是在细胞内部通过离子跨膜运动产生的电位差，并非对外传播的电磁波。它的传播距离非常有限，而且是用来在细胞内部或细胞间进行快速信号传递，而不是远距离通信。
另外，一些生物能够产生微弱的电场用于感知环境（如某些鱼类），甚至产生电击（如电鳗）。但这些电能的产生和控制方式，仍然与定向发射、接收和解码高频电磁波的通信方式有本质区别。它们更多是利用电能的力学效应（电击）或感知环境的物理特性。
总结一下，生物没有进化出以电磁波通信的机制，主要是因为：
早期产生的生物技术门槛极高： 生成、调控和接收电磁波需要高度复杂的生物结构和能量支持，这在生命进化的早期阶段是难以实现的。
环境干扰严重： 自然环境中的电磁噪声会淹没微弱的生物信号，并且电磁波缺乏内在的特异性，容易造成信息泄露。
更优的替代方案： 化学信号和声波等方式，在生物进化早期更容易实现，能量效率高，特异性强，并且在特定环境中更具优势。
生命进化总是选择那些最容易实现、最有效、最经济的路径。在“通信”这个维度上，电磁波通信的门槛太高，而化学信号和声音则提供了更现实可行的解决方案，并且它们已被生物界充分地利用和发展到了令人惊叹的程度。
网友意见
首先，必须强调的是可见光也是电磁波，我们视网膜细胞中的色素就是接收它们的天线。
我想题主想要指的是波长较长的类似于无线电技术使用的电磁波，为了回答这个问题，以下翻译我在Quora上的一篇回答：
超过一米的电磁波需要一个巨大的天线，相应的生物的大小也必须非常巨大。
因此，我们在这里谈论的无线电是指微波无线电。
首先需要分析的是电磁波传播的性质：
电磁波在真空中传播最快，在致密物质粒子中，光子被颗粒吸收然后释放，这将导致电磁波传播速度变慢并被散射。
因此，电磁波在稀薄气体中的传播比真空传播的速度慢；在浓密的气体和液体中的传播速度更慢，并且迅速衰减；在固体中的传播速度最慢的，甚至被完全吸收。
微波相对于可见光的主要优势在于它的波长可以使它绕过一些固体障碍物。
然后来分析生物的生存环境：
在近地空间中发已经现了细菌孢子和水熊虫，它们可能附着在彗星上并被带到宇宙的其他部分。但是休眠和繁衍之间仍然有很大的差异。
在土星这样的气态行星的高空大气层中，或者在金星这样的类地行星的高压大气层中，生命很难从低等自然地演化的复杂，有些类似于单细胞细菌或多细胞水母的生物有可能在以前的类似生活环境中可能已经产生了抗性并被彗星带到这里，但它们也很难继续演化得更加复杂。
在表面缺少水，而覆盖着甲烷、液氨等有机溶剂的类地行星上，由于有机溶剂会破坏细胞膜结构，因此在这里生命也很难自发地变得复杂。
因此，我们必须考虑的与地球非常相似的环境。
如前所述，电磁波在水下会很快衰减。水中的一部分生物具有充满胶体的电感受器。其中的少数生物甚至还可以通过大量肌肉的同时收缩来放电并电击周围的生物。
尽管如此，这主要是利用了水中的离子和自由电子来产生电流，而不是通过电磁波。电磁波在水中传输信息的效率远低于声波。
在陆地上的空气环境中，生物更可能会使用电磁波来传输信息。
但这需要生物首先在体表上形成天线状的突起并覆盖有导电外壳。导电外壳很难被生物产生，因为它几乎必须是金属单质，合金或导电石墨。
大多数生物的外壳是几丁质或石灰石，因为这些物质很容易被细胞分泌并形成沉淀物。 而将未化合的金属沉积在细胞外基质上是几乎不可能的。
石墨似乎更有可能，但是由有机物形成石墨的温度条件非常苛刻。在进化出足够的智能并生产人造石墨之前，这些生物必须生活在天然石墨矿的边缘。他们需要能够分泌高氧酸类以氧化和剥离石墨，然后分泌酶以还原石墨，并通过化学键将石墨片结合到细胞表面的蛋白上。
此外，这些天线需要从其他突起（例如书肺、昆虫嗅觉触角等）演变而来。这些结构都需要大而柔软的表面才能发挥作用，因此自然选择难以促进将导电层附着到天线表面上上的特征稳定下来。
还有一种特殊的可能性，即性选择，在性选择中，由于吸引异性，可以使自然选择偏向于一些对生存本身没有意义的特征。在大多数情况下，雄性吸引雌性，而常染色体遗传会同时影响两性。此外，有时因为雄性对后代的投入，会倾向于雌性会吸引雄性，例如在海马中。即便是雌雄同体的生物，在每次特定的交配中也还具有提供精子或卵子的区别。
闪闪发光可放电的天线看起来像一个不错的性选择特征。但是为这些生物获得石墨壳仍然有非常高的代价的，仅通过性别选择来维持这种性状仍然非常困难。
另外，天线的内部需要能够产生电流的神经或肌肉，这会使天线变粗，变重。
细胞膜上的受体将钾转运到神经元中，而将钠转运出神经元外，这一过程维持了细胞膜电位差。人类消耗大约20％的能量只是为了维持大脑大多数神经元的这种细胞膜电位差。而这个天线所消耗的能量几乎将与大脑消耗的能量相同，很难想象在能够通过这些天线进行的无线电通信之前可以保持这种特征。
总而言之，生物进化出无线电的能力是非常困难的。它的效率远不及听觉。
但是，对于能够产生文字和制作工具的智能生物，运动皮层和视觉皮层通常具有很高的可塑性。
因此，当他们发明无线电和计算机后，他们将尝试使这些设备小型化，并将电极植入大脑表面以形成脑机接口，并连接身体表面的天线。
经过这个过程后，他们可能不再需要听觉，甚至不需要单词和句子，而是可以直接将图像传递给彼此。
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你既然知道视觉是利用电磁波，难道你不能用视觉来接受信息吗？
看书会吗？手势会吗？
当然，你想表达的是，为什么生物不发射电磁波来进行沟通。
大哥，天上有那么大个电磁波发射器，我们反射反射就能沟通信息了，为什么一定要发射电磁波呢？
再说了，你的发射功率能比得过天上那个？那白天有卵用啊……
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