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在地球之外，是否还有别的生物生存繁衍？是否也有和地球人类一样的智慧生命，在万里之外眺望着我们？
从月宫里的嫦娥，到火星上的“运河”，人类从古到今都不缺乏仰望星空、神游于凡俗之外的幻想家。对于外星生命的样貌，自然也有各种各样奇妙的想象。外星人科幻的开山之作当属科幻大师赫伯·乔治·威尔斯（Herbert George Wells）的《世界大战》（ The War of the Worlds ）。在这部小说中，来自火星的外星人长着一个硕大无比的脑袋，没有手脚，依靠两排长长的触须行走。而在大导演斯皮尔伯格的想象中，大脑袋、长脖子、小身体的外星人 E.T. 长得又丑又萌，只有一双巨大的眼睛流露出善意。在大多数科幻作品里，为了方便读者想象，外星人往往以类似地球人类的样貌出现。但是从能自动脱水卷成一个小卷儿的三体人，到能够与树木直接形成神经网络的阿凡达，我们还是能看到各种关于外星人样貌的神奇想象。
在我看来，对外星人的想象可能源自人类内心一种特别的孤独感。我们习惯生活在热闹的人群中，喜欢那种邻家鸡犬声、海内存知己的感觉。伴随着地理大发现和信息的全球流通，地球成了地球村，人类开始成为一个血脉相连的整体。作为一个群体概念出现的地球人类，当然也希望有自己的邻居和知己。而我们追寻的目光，必然在地球之外，在茫茫夜空，在宇宙深处。
1968 年，在阿波罗 8 号飞船离开地球、飞向月球的航程中，几位宇航员第一次亲眼目睹了我们这颗蓝色星球的全貌（见图 1）。于是在天文尺度上，全人类瞬间连接成了一个有机的整体，而那种孤独感可能也同时达到了顶峰：在这茫茫星海里，是否还有我们的同类和朋友？
图 1 著名的“地出”照片，拍摄于 1968 年12月24日平安夜，摄影师是正在月球轨道航行的阿波罗8号的宇航员。在这张照片里，我们蔚蓝色的母亲星球刚刚跃升过月球的“地平线”。许多人看到这张照片的第一感觉都是孤独，一种镶嵌在黑天鹅绒般的深邃宇宙背景中的孤独。甚至有人说，这张照片是世界性环境保护运动的发令枪和催化剂，因为它让我们看到自己的母亲星球是如此美丽、脆弱和孤独
那么，地球人类真的有邻居吗？如果有的话，他们在哪儿？
事实上，考虑到整个宇宙的时空尺度，我们可能需要极强的人类“沙文主义”情怀，才会不惮于认定地球人类是宇宙中唯一的智慧生物。从空间上说，地球人类所处的太阳系，不过是直径 10 万光年的银河系边缘一个黯淡的小小恒星系。在银河系里，类似太阳的恒星就有上千亿颗，围绕它们做椭圆运动的行星更是难以计数。而银河系及其所在的拥有上千个银河系的室女座超星系团，放在半径 460 亿光年的整个可观测宇宙中，同样显得平淡无奇。从时间上说，我们身处的宇宙从大爆炸至今已经走过了 138 亿年的漫长岁月。地球人类从诞生至今不过区区二三十万年，无比辉煌的恐龙时代也不过一两亿年，宇宙的寿命里足够兴起又湮灭数不清的生命奇迹。在这样一个年龄超过百亿年、恒星如恒河沙数（一种估计是 10 22 到 10 24 颗恒星）的宇宙，生命产生的概率哪怕只有亿万分之一，生命之花也应该早已盛开在天涯海角了。
但是如此想来，我们马上会碰到一个逻辑上的难题——他们在哪儿？
1950 年，著名的物理学家、原子反应堆之父恩利克·费米（Enrico Fermi）在一次闲聊中，提出了一个直白简单的问题：“（如果确实存在外星人的话）他们在哪儿？（Where are they?）”这个简单提问背后的思想是很深刻的。首先，考虑到宇宙的空间尺度和天文数字般的行星数量，存在生命的星球应该数量极其庞大；其次，宇宙的年龄又是如此古老，足以允许生命演化出智慧，并驾驶着他们各自的交通工具往来穿梭（毕竟地球人类从走出非洲故乡，到制造出能飞出太阳系的飞行器，只用了区区五六万年）。因此，我们地球人类应该每天都看得到外星人的航天器往来穿梭，有数不清的外星使者前来表达善意或是宣布战争才对啊！
当然，费米的提问也可以反过来理解：既然我们不能每天都看到 E.T. 的来访，那么是不是能够反推出其实外星生命（或者至少是智慧生命）并不存在，地球人实实在在就是浩瀚宇宙里的生命奇迹呢？
费米悖论陆续衍生出了许多有趣的科学和哲学思考。有从正面进行解读的，认为费米悖论确实证明了地球人类是宇宙中独一无二的存在：宇宙中要么压根儿就不存在其他生命，要么其他生命还没有演化到地球人类这样的智慧水平，要么某些生命虽然曾经辉煌过但是早已在历史中烟消云散。也有从反面进行解读的，认为费米悖论并不能说明外星人不存在，反而可能说明地球人太愚蠢了。可能是由于短短几万年的地球文明还没有足够的时间等到来自外星文明的信息；可能是因为人类太过落后，压根儿就不知道怎么去检测外星文明的信息，更不知道怎么发射信息；也可能是因为其他高级文明很巧妙地隐藏甚至孤立了自己；等等。这个开放性的问题后来成了许多科幻作品的背景，包括读者熟悉的刘慈欣的《三体》。在《三体》中，大刘对费米悖论的解释是，大量的外星智慧生命确实存在，但是由于文明间的生存竞争和交流障碍，所有高级文明都很好地隐藏着自己。
费米悖论的一个著名衍生品就是美国康奈尔大学的天文学家弗兰克·德雷克（Frank Drake）于 1961 年提出的德雷克公式：
N = R * · f p · n e · f 1 · f i · f c · L
N =银河系中可能和我们建立交流的外星文明的数量（当然，我们现在对它究竟是几一无所知）；
R * =银河系内部的恒星生成速率；
f p =银河系内部的恒星当中，有行星系或者可能形成行星系的比例；
n e =对于每个有行星的恒星，其拥有宜居环境的（类地）行星的平均数量；
f 1 =上述行星中，确实有生命存在的行星的比例；
f i =上述行星中，出现智能和文明的行星的比例；
f c =上述行星中，拥有运用科技手段向外太空进行广播的比例；
L =上述行星中，向外太空进行传播的时间总量。
这个概念性的公式总结了影响智慧生命之间交流的各种因素，例如恒星数量、恒星是否有行星、生命出现的可能性，等等。严格来说，德雷克公式的目的倒不在于真正计算外星智慧生命的可能性和数量，而在于从逻辑上探讨什么东西影响了我们和外星智慧生命的交流。许多人（包括德雷克本人在内）都对公式的各个参数做过估计，得到的最终计算值 N 的预测范围极广，从仅有万亿分之一个到数百万个。顺便八卦一下，德雷克公式又叫绿岸（Green Bank）公式，是不是很熟悉？我们有足够理由相信，大刘《三体》中的“红岸基地”应该是在向它致敬。
费米的提问实际上也催生了许多搜索外星智慧生命甚至试图与之交流的努力。1960 年，弗兰克·德雷克将射电天文望远镜对准了两颗看起来类似太阳的恒星——天苑四和天仓五，并在 21 厘米波长频段上记录了数百个小时的电磁波信号。这项探索性研究被命名为奥兹玛计划（Project Ozma），令人毫不意外地一无所获，但它孕育了此后延续数十年、至今有成千上万名全球科学家参与的搜寻地外文明计划（search for extraterrestrial intelligence，SETI）。随着技术的发展，在可预见的未来，地球人类将会有能力同时持续监听千万颗量级的恒星信号，极大地提高发现外星智慧生命的能力。
当然，整个 SETI 计划都基于一个简单但并不显然的假设：那些外星智慧生命（如果真的存在的话）必须积极地、持续地用大功率向全宇宙发射一些容易被破译的无线电信号。从上面的讨论就能看到，这个假设是很有问题的：如果那些文明还没有能力发射高功率的无线电信号呢？如果他们的信号我们无法理解呢？如果他们故意隐藏自己不发射信号呢？因此，把找寻地外智慧生命的希望完全寄托在 SETI 或者类似的项目上是不明智的。
因此，2009 年升空、围绕太阳运行的开普勒空间望远镜（见图 2）用的就是完全不同的思路。该任务专注于寻找太阳系之外类似于地球的所谓“宜居”行星。它的逻辑是，我们先不谈外星人是不是会发来信息，看看是不是真能找到适合人类居住（因此也有可能适合类似地球生命的外星生命出现）的行星再说。等找到了这样的行星，我们再去有针对性地探测外星智慧生命。开普勒任务硕果累累，在几年时间内就发现了上千颗新行星；而主持开普勒任务的美国国家航空航天局（NASA）在过去几年里一次又一次地玩着发现了各种“另一个地球”的标题党游戏。当然，这些发现与其说解决了或者要解决费米悖论，不如说强化了费米悖论：一次任务就发现如此多的行星和类地行星，不就更能说明地球和地球人类在宇宙中其实并不特别，也并不孤单吗？
图 2 开普勒空间望远镜的艺术想象。简单来说，当行星围绕恒星公转，恰好处于地球和该恒星之间时，就会部分地遮挡恒星的光信号。因此从地球上看，恒星的光信号就会出现周期性的波动，根据波动的频率和强弱可以推断出行星的公转周期、质量和半径等信息。同时，温度较低的行星在吸收恒星的光后会发射频率较低的信号，这个信息也可以帮助我们推断该行星的元素构成。2015 年 7 月，各大媒体都在热炒的所谓“第二个地球”，就是开普勒空间望远镜发现的新类地行星 Kepler-452B
如果把开普勒任务的逻辑推演到极致，就不得不引出另一个概念——“戴森球”（Dyson sphere）。1960 年，美国物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）在一篇学术论文中提出了一个想法：如果外星智慧生命演化到一定程度，行星本身的能量很可能已经不够用了，因此近乎必然地会试图利用整个恒星产生的能量。实际上人类已经在做了：在地球和太阳轨道运行的各种人造航天器都或多或少地需要利用太阳能。那么，当外星文明发达和扩张到一定程度，吸收和利用恒星能源的各种“人”造物体将会以极高的密度存在于恒星周围，在极端情况下甚至可以像一个“球”一样包裹住整个恒星（见图 3）。这样的所谓戴森球结构，可能会密集到足以像行星那样遮挡恒星的光线；与此同时，这些人造物体由于温度会大大低于恒星，因此在吸收恒星能量后会产生波长长得多的红外辐射。因此在戴森看来，利用这一点寻找戴森球，可以帮助我们定位那些遥远的高度文明的外星生命。
图 3 一种幻想中的戴森球。戴森球还有不少有趣的变种，比如戴森环、戴森网、戴森云，等等。它们的基本逻辑是类似的：大量用于采集恒星能量的“人”造物体包围在恒星周围，产生了可以在万里之外被检测到的光谱变化。从某种意义上说，人类已经处于建设戴森球的最初级阶段，我们所制造的上千颗人造地球卫星和太阳系内的飞行器，都会采集太阳能并产生微弱的红外辐射
这听起来特别科幻，但是开普勒空间望远镜其实就是依靠这个指标来寻找和分析行星的。那么自然就会有科学家利用开普勒发回的数据来分析和寻找可能存在的戴森球了。实际上，在 2015 年，科学家在世界各地的天文爱好者的帮助下，真的从浩如烟海的开普勒数据中找到了这么一个可能的戴森球！这颗被命名为 KIC 8462852、距离我们 1480 光年的恒星，似乎总是被形状不规则、轨道高低不同、周期也不固定的许多物体环绕和遮挡着，这一现象看起来无法用任何已知的天文现象（例如行星、巨大的彗星、星际尘埃等）所解释。难道这是一个并未完工的戴森球？如此震撼的发现当然需要更多更细致的研究，在这一发现的启发下，SETI 利用阿伦射电望远镜阵列对 KIC 8462852 进行了 180 小时的无线电监听。就在你读到这本书的时候，全世界还有许多大型的望远镜在持续追踪着这个奇怪的天体（当然，即便不是戴森球，科学家也希望能更好地理解这个反常的天文现象）。不过，目前并没有发现什么可疑信号，但是发现 KIC 8462852 的故事至少说明寻找戴森球已经不完全是个科幻概念，人类已经实实在在地具备了这个能力。在这个思路的指引下，我们寻找外星智慧生命的视野将会极大地拓宽，因为我们可以抛开解码无线电信号，或是寻找类地行星的局限，直接通过观测恒星光谱就可以尝试寻找一个高度先进的外星文明了。
在被动的寻找之外，人类更激进的尝试是干脆直接向太空广播，让“别人”听到或看到我们的存在。当然，这样我们需要解决的问题比被动地等待要多得多，地球人类目前的技术水平没办法对着全宇宙广播，因此需要挑选出极少一部分星体有针对性地发送信息。问题之一是我们怎么知道应该冲着哪些星星打招呼呢？而下一个问题就更麻烦了：我们怎么知道和“他们”说什么？要知道，即便是在同一个地球上生活、彼此分开不过短短几万年的人类，都已经发展出成百上千的语言类别，那么彼此远隔千万光年、所处环境截然不同的文明之间肯定有着巨大的交流障碍。
所以从某种意义上说，主动广播有点像行为艺术，与其说是要严肃地和外星智慧生命建立联系，倒不如说是在热热闹闹的现代生活里，给地球人类一个总结和反省的机会。
上点年纪的读者可能都记得著名的旅行者金唱片（见图 4）。1977 年，美国发射的两艘旅行者探测器（旅行者 1 号和旅行者 2 号）分别携带了一张镀金的唱片，里面记录了来自地球的声音和图像，有 55 种人类语言录制的问候语（包括了我们的普通话、粤语、闽南语和吴语），还有当时的美国总统和联合国秘书长的问候。难道我们还期待外星人能够理解巴赫的音乐有多美、什么是联合国、秘书长是干嘛的吗？
图 4 旅行者金唱片的封面。图案上半部分提供了简单的解读唱片内信息的方法（例如左上部分就是介绍如何置放唱片针、转速多快，等等；右上部分介绍的是如何将唱片里的模拟信号转换为二进制信号，从而读出图片、音乐等信息）。下半部分的信息是太阳系在银河系中的位置（左下）和氢原子的能级转换时间（右下）。2013 年，旅行者 1 号历经 36 年 187 亿千米的远行，终于离开太阳系，进入人类从未涉足过的恒星际空间，带着全人类的光荣和梦想向银河系深处挺进。尽管电池失效的它再也不会向地球发回任何信号，但是想到在茫茫宇宙中还有这么一颗人类文明的小小种子，全人类都应该感到骄傲和温暖，并更加团结
其实，不管是思辨式的费米悖论和德雷克公式，还是实践中的 SETI 和各种主动广播，都还没有提供任何线索，能够哪怕稍微提示一下外星生命是否存在，更不要说外星智慧生命了。据悲观的估计，在我们这几代人的生命历程里，我们可能难以得到任何一点点有意义的线索。毕竟，前后几十年的光阴、直径一万多千米的地球，在大宇宙里实在是太微不足道了。
1974 年，位于加勒比海波多黎各的阿雷西博射电望远镜（见图 5）向两万五千光年以外的 M13 星系团发射了著名的“阿雷西博信息”，这条长约 210 比特、功率 1000 千瓦的信息描述了十进制、DNA 的化学构成、人类的外貌、太阳系的结构以及阿雷西博望远镜的样貌——这些信息浓缩了当时人类文明的最高成就。然而，即便微弱的信号真的能跨越两万五千光年的距离，即便 M13 星系团上真的有智慧生命解读了这条信息，即便他们当真充满善意地回复了地球人的呼叫，地球人类也还需要等待往复五万年才能听到他们的答复！要知道在五万年前，人类的祖先还在源源不断地走出非洲，现代中国人的祖先还在漫漫迁徙路上。那个时候，祖先无时无刻不面临着猛兽、疾病和自然灾害的威胁，应该还没有什么闲情逸致仰望星空或者钻研数字。又有谁能够估计，五万年后的人类相比今天的我们会有怎样的变化，当他们（万一）接收到了来自 M13 星系团的回答，会是怎样的心情？我们需要担心吗？我们应该感到高兴吗？我们真的可以找到同类，真的可以被其他文明所理解吗？
图 5 阿雷西博射电望远镜，直径 350 米，曾经是全世界最大的射电望远镜，但是如今已经被中国正在建设的 500 米口径球面射电望远镜（FAST）超越
不管地球人类寻找同类的愿望有多么热切，在我们这一代人的短短几十年生命中，估计很难得到任何确定性的“有”或者“没有”的答案。既然很多时候我们只能被动等待外星生命的出现，那么我们倒不如反求诸己，先追问一下地球上的智慧生命——我们自身——到底是怎么来的，又是如何演变成今天这个样子的。这样的追问也许可以帮助我们更好地理解外星生命是否存在，如果真的存在，大致会是什么样子的。
带着这个目的，我们来讲讲人类的生命到底是什么以及人类智慧背后的生物学故事。
在 46 亿年前，炽热的原始地球在宇宙尘埃的余烬中逐渐成形，并慢慢冷却形成坚硬的外壳。外壳不断地被撕裂又闭合，岩浆从地底深处带来的浓烟笼罩大地，而彗星这样的宇宙流浪者为地球带来了最早的水。在这个表面被沸腾的海洋覆盖、终日雷鸣电闪、饱受火山喷发和陨石雨摧残的地球上，生命开始了漫长的旅程。今天人们找到的化石证据证明，最晚在 35 亿年前地球上已经出现了细菌，而间接的证据（例如碳同位素检测技术）提示我们，哪怕是在更早的 40 多亿年前，在那个我们今天的人类难以想象的人间炼狱中，已经有了生命的最初痕迹。
斗转星移，沧海桑田，40 多亿年过去，我们这种在分类学上被归入脊索动物门、脊椎动物亚门、哺乳纲、真兽亚纲、灵长目、类人猿亚目、人科、人属、智人种（ Homo sapiens ）的生物，作为我们星球上唯一一种智慧生命“君临天下”。40 多亿年太久太久，我们也许永远都不可能真正地为我们的生命和智慧寻根溯源，但是这段壮丽历史中的许多重要事件，却早已成为了我们的一部分。因此，如果能对这些构成“我们”的要素做一点回顾，也许能让我们更好地理解生命和智慧生命，更好地帮助我们猜测在茫茫宇宙中到底有没有我们的同类。
让我们开始吧！