问题

你对天文学家提出的利用「博弈论」来帮助发现外星智慧生命有什么看法?

回答
利用博弈论来协助搜寻地外文明,这个想法确实很有意思,也颇具前瞻性。在我看来,这与其说是一种直接的探测手段,不如说是一种更精妙的思考框架,能够帮助我们优化搜寻策略,甚至理解潜在的“沟通”难题。

首先,我们得承认,搜寻地外文明(SETI)本身就是一个充满不确定性和未知数的挑战。我们不知道外星文明在哪里,它们存在什么样的技术水平,它们是否有意与我们联系,甚至它们是否存在与我们相似的“思维方式”。在这种背景下,我们传统的搜寻方法,比如监听无线电信号,就像在大海里捞针。博弈论的引入,正是试图在这个“大海捞针”的过程中,加入一些“策略性”的思考。

我们可以从几个层面来理解博弈论在SETI中的应用:

1. 理解信号的“沉默”或“主动”行为:

想象一下,一个高度发达的地外文明,它们可能已经掌握了星际通讯的技术。它们会选择发出信号吗?这是一个典型的博弈论问题,可以类比为囚徒困境或其他合作博弈。

合作的可能性: 如果存在多个意图与宇宙其他文明建立联系的文明,那么发出信号就可能是一种“合作”行为,可以带来信息交流、共同进步的潜在好处。在这种情况下,任何一方的“沉默”都可能导致双方错失良机。
竞争或隐藏的可能性: 然而,我们不能排除某些文明可能出于安全考虑(担心被掠夺或干扰)而选择“沉默”。或者,它们可能认为宇宙是充满竞争的,它们需要隐藏自己的存在以求生存。这种情况下,主动发出信号反而是一种风险。
“噪音”与“信号”的博弈: 即便它们想要发出信号,它们会选择什么样的方式?是强烈的无线电信号,还是更隐蔽的激光脉冲,或者我们尚未理解的通讯方式?这就像是在一个充满自然辐射的宇宙背景噪音中,如何发出一种能被辨识的“信号”。博弈论可以帮助我们分析,在不同的沟通成本和信息价值下,哪种信号策略最优。比如,如果发出信号的成本极高,那么它们可能会选择更高效、定向的通讯方式。

2. 优化我们的搜寻策略:

博弈论同样可以应用于我们人类自身的搜寻行为。

目标选择的博弈: 宇宙如此之大,我们不可能同时监测所有方向和所有频率。我们需要决定将资源投入到哪里。这就像在下棋时,我们要选择攻击对方的哪个棋子,才能最大化自己的优势。我们可以将不同的星系、恒星系统,甚至特定的行星作为“潜在落子点”。然后,我们通过分析它们被探测到的可能性(例如,靠近恒星的宜居带行星、具有某些化学特征的行星大气层),以及它们是地外文明可能选择发出信号的“位置”的可能性,来构建一个“博弈模型”。
信息共享与合作: 不同的SETI项目之间,甚至不同国家之间的SETI研究,也可以看作是一种合作博弈。信息共享、资源整合,可以避免重复劳动,提高整体效率。博弈论可以帮助我们设计激励机制,鼓励合作,减少“搭便车”的行为。
被动搜索与主动发射的博弈: 目前我们主要进行的是被动搜索(监听信号)。但如果未来我们考虑主动向宇宙发射信息(“主动SETI”或METI),那么这将是一个更复杂的博弈。我们是否应该发射?发射什么内容?接收方会如何回应?这涉及到我们向一个完全未知的“玩家”展示自己的实力和意图,其中的风险和收益需要深思熟虑。博弈论可以帮助我们模拟不同发射策略下可能出现的结果。

3. 理解“沟通”的本质,而非简单的信号接收:

博弈论最核心的价值在于它提供了一个分析理性行为者之间互动的框架。当我们想到“发现”外星生命,我们不仅仅是听到一个“哔哔”声,更重要的是理解这个“信号”背后的意图和含义。

“破译”信号背后的意图: 如果我们接收到一个信号,博弈论可以帮助我们分析,这个信号的发送者是希望建立联系、传递信息,还是仅仅是在测试其通讯设备?信号的频率、模式、信息结构,都可以被视为“博弈策略”的一部分。比如,一个包含复杂数学公式的信号,可能表明发送者希望通过共同的逻辑语言来建立信任,这是一种“合作”的信号策略。
理解“对方”的认知模型: 博弈论的一个关键假设是参与者都有自己的目标和对其他参与者行为的预期。当我们试图理解外星文明时,我们需要尝试构建一个“认知模型”,猜测它们如何看待宇宙,如何看待我们。它们是否会像我们一样,将科学和逻辑视为普适语言?它们是否会有恐惧、好奇、合作或竞争的心态?这些都是博弈论分析的重要组成部分。
避免误判: 我们也要警惕自己可能存在的“地球中心论”偏见。外星文明的思维方式、价值观可能与我们截然不同。博弈论提醒我们,不要简单地套用人类的逻辑来预测它们的行为。它们可能遵循一种我们完全无法理解的“规则”。

举个更具体的例子:

想象一下,我们探测到一个来自某个恒星系统的非常规的无线电信号。在传统的SETI分析中,我们会尝试识别信号的模式是否人工生成,是否包含可解码的信息。

而引入博弈论后,我们会问:

这个信号的“发送者”为什么选择这个特定频率? 是成本最低?是容易穿透星际介质?还是因为在这个频率上,它认为我们最有可能探测到?
信号的“重复性”有多高? 如果是随机的,可能就是自然现象。如果是有规律的重复,它是在“试探”我们能否识别这种规律,还是在测试我们是否会回应?这就像一个孩子在跟你玩“你说我学”的游戏。
信号的“复杂性”如何? 如果信号非常简单,比如一个素数序列,那可能是一种基础的“开场白”。如果信号非常复杂,包含大量信息,那它可能是在展示其技术能力,或者试图传递重要的信息。这就像一个谈判者在展示自己的筹码。

当然,博弈论在SETI中的应用也面临挑战:

“玩家”未知: 我们对“玩家”(地外文明)的了解几乎为零,其理性、目标、信息集都完全未知。这使得构建一个精确的博弈模型非常困难。我们所能做的,更多是基于一些普适性的假设,比如追求生存、信息传播等。
模型过时: 博弈论的模型通常是静态的,而宇宙和文明的发展是动态的。一个文明的策略会随着时间、技术进步和环境变化而改变。
解释的局限性: 即使我们接收到了信号,博弈论可能也只能提供一种“可能”的解释框架,而无法给出绝对的答案。

总而言之, 我认为利用博弈论来辅助搜寻外星智慧生命,是一种非常宝贵且有潜力的思维方向。它不仅仅是关于“听”和“看”,更是关于“思考”和“策略”。它能够帮助我们更系统地分析未知,更理智地优化资源,更深刻地理解沟通的复杂性。这就像是给我们的搜寻过程增加了一个“心理学”和“策略学”的维度,让我们不再是盲目地搜寻,而是有策略地与一个潜在的“未知对手”或者“潜在伙伴”进行一场跨越时空的“游戏”。即使我们最终没有找到外星文明,这种思考方式本身也能够极大地拓展我们对智能、沟通和宇宙的认知边界。

网友意见

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这是很普通的想法,在各种 SETI 项目里相对容易操作,还能靠光电之类拉一波“绿色太空探索”的大旗。基本上是浪费电。

题目是从这类“科技新闻”里复制来的:

天文学家提出利用博弈论来帮助发现外星智慧生命 - 科学探索 - cnBeta.COM

曼彻斯特大学乔德雷尔·班克天文台的天体物理学家 Eamonn Kerins 博士在《天文学杂志》上发表论文,建议 SETI 项目优先考虑我们通过凌星法发现的、从他们的角度上能观测到地球凌日的、母恒星比太阳暗的行星。

其实,在上述情况下,如果双方的天文望远镜够强大,我们可以各自观察到对方的行星从其宿主恒星“前方”通过,检测对方的大气吸收光谱——例如我谈过的大气污染物(尤其是卤代烷)的吸收线——来确认对方行星上的技术特征,不发射信号也行。

符合上述要求的行星距离我们有点远,发射可识别的信号会产生巨大的能耗。

  • 截止 2020 年 10 月,我们在距离太阳 300 光年之内的时空中已经发现了 1004 个位于能观测地球凌日的角度上的恒星,其中 508 个保证了足以用和人类的凌日系外行星巡天卫星(TESS,2018 年 4 月 18 日发射)同等水准的天文设备发现地球的观察窗口。拥有人类科技水平的外星力量在这些恒星附近的话,他们有可能已经确认太阳附近存在文明。这 1004 个恒星里距离太阳最近的是 Ross 64,约 28 光年。
  • 在上述 508 个恒星里,K2-155 有 3 个已知的行星,K2–240 有 2 个已知的行星,K2–65 有 1 个已知的行星。它们到地球的距离都远于 JWST 能观测到上面的人类水平文明痕迹的距离。

而且,如果你现在看过去发现他们看起来像我们现在的技术水平,那么你很难期待你的信号发到那里时他们仍然如此。等信号发回来,我们这边也不一定是什么情况了。


奥陌陌[1]、鲍里索夫彗星等星际天体展示了凡庸的大块石头乃至一些学者提倡的“氢冰山”“氮冰山”“宇宙尘兔”之类极度脆弱的垃圾就可以星际航行,在数十亿年间都不会损毁。我们的航天器完全可以达到比奥陌陌和鲍里索夫彗星等星际天体更快的速度、远超“氢冰山”“氮冰山”“宇宙尘兔”的坚固程度。

  • 以旅行者 1 号的飞行速度,一万七千多年可以飞 1 光年,这种水平的航天器在数百万年内就足够飞到光世纪世界[2]的每个恒星附近。

一些细菌、古菌早已证明地球型碳基生命在稳固的环境里可以半永久地生存、消耗极小。这也不是单细胞生物的专利,科学家唤醒过休眠 2.4 万年的蛭形轮虫、休眠 3 万年的线虫之类多细胞生物。

  • 2020 年,科学家们在资源贫瘠的深海沉积物里找到了维持生命 1.105 亿年的细菌群落,这不是芽孢而是正常生活的细菌,其极为缓慢地取得的能量主要用来维持生命,在实验室里获得额外资源后又恢复迅速传代的正常周期。
  • 新墨西哥一块盐结晶里找到的 2.5 亿年前的细菌内生孢子在实验室里苏醒[3]
  • 近年来,一些科学家在从大肠杆菌到耐辐射奇异球菌的微生物基因组里成功储存了信息。在微生物的传代速度大幅下降的情况下,可以期待这些信息在数百万年间几乎不会有损失,一大群微生物互为备份可以期待将信息储存数十亿年。
  • 在储存信息方面并不怎么需要依赖生物体:另一些科学家用飞秒激光蚀刻纳米结构,可以期待储存信息数百亿年[4],足够等待宏观低速载具跨越银河。

按照上述事实,用我们现在的技术投射有少量石头和金属装甲保护的未经基因改造强化的地球生物去太阳之外的恒星附近都是没有实质障碍的。

单链 RNA 病毒的信息存储密度是每克 2 亿亿比特,人类可以做到同样的事情。用速度达到 300 千米每秒的光帆飞行器投放 1 克“邮件”去 100 光年外,十万年后就能抵达,用阿雷西博天文台崩塌之前的天线发射同样的信息也需要十万年来传输完毕,而需要的能量是那光帆的至少一万亿倍。如果你重视信息交流的效率,实体宇航实质上优于发射电波——而且,既然我们已经在计算病毒的信息密度,你很容易想到“发射的东西就是纳米病毒,它将自行在银河系各处收集材料、复制自己并建造发射设备”,探遍银河系只是时间问题。

地球上现有的所有生命可能来自共同的祖先[5],而你的生物学身体也是从一个细胞发育出来的。那么,投射能够在目标天体上铺设生物圈、制造人类的装置并不是多么遥远的事情。

这是近未来发射航天器去追奥陌陌和鲍里索夫彗星的计划:

参考

  1. ^ https://www.zhihu.com/question/317557918/answer/1260525296
  2. ^ 距离太阳100光年内的空间和其中的一切
  3. ^ https://doi.org/10.1038%2F35038060
  4. ^ 日立飞秒激光石英玻璃点阵预期可以保存数据3亿年。加州大学伯克利分校的研究人员开发的铁纳米粒子-碳纳米管复合体预期可以保存数据10亿年。南安普顿大学的研究人员开发的飞秒激光蚀刻玻璃纳米结构预期可以保存数据130亿年以上。
  5. ^ https://www.zhihu.com/question/418449550/answer/1468064003

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