本文来自微信公众号：新原理研究所（ID：newprincipia），作者：罗伯特·J·汉森（Robert J Hansen），设计：雯雯/岳岳，原文标题：《外星人眼中的我们》，题图来自：视觉中国
当人类最终成功地获取那些宜居的系外行星的直接图像时，想必定将收获巨大的欣喜：我们将不仅有机会看到那些预想中的画面，还有机会看到那些意想不到的景象。
假如，我们通过光谱分析发现，在一个理应出现甲烷气田的地方只含有少量甲烷，那么只有两种可能情况：要么是我们对行星形成的理解有误，要么是一个更让人浮想联翩的可能——那里有需要消耗甲烷的外星人存在，它们对甲烷进行了开采、使用和耗尽。
现在的问题是，天文学家要如何分辨这种区别呢？这是一个亟待了解的重要问题。幸运的是，我们有捷径可走：我们可以通过观察人类改变自己星球的方式，去想象我们在外星天文学家眼中的样子！
我们故事，要从机弦说起
核电站与农民耕种田地有何共同之处？这个问题的答案出乎意料的深刻。在回答这个问题之前，我们必须先谈谈一种古老的武器——机弦（又称投石锁或投石器）。
这可不是你小时候可能玩过的弹弓，而是真正能杀死动物和人的武器。试想一下你有一块重约150克的小石头。如果你把这颗小石头扔向一只奔跑着的鹿，即使打中了，结果除了惹恼了这只鹿之外，基本上不太可能造成更多的影响。虽然人类的手和手臂可施加很大的力，但无法总是高速地掷出石头。即使是身体条件处于巅峰状态的职业棒球运动员，也很难将球以超过每小时160公里的速度掷出。
现在，我们取一块宽布条，例如一条背面缝线散开着的旧领带。用手捏住两端，让其余的部分自由悬坠，然后将石头放置于最低的位置。将领带举过头顶转动，你能听到石头在空中呼呼作响的声音。如果你非常小心地松开领带的一端，那块石头会飞快地从这个“机弦”中飞出去，快过肉眼可以捕捉的速度，也远快于用手所能抛掷的速度。（如果你要做这个实验，切记要远离人群和任何易碎物品。毕竟你扔的是块石头！）
任何看到机弦的人类学家都能立刻反应过来，这是由能进行有目的地设计、聪明到足以发现问题并制定出解决方案的智慧生命所创造的。
请牢牢记住这一基本要点：智慧生命可通过利用和转移能量来解决问题。几乎所有人类用以改变这个星球的方式，以及所有我们期待外星人改变它们星球的方式，都与这种模式有关。
刺探地球情报的星芯片，会看到什么？
让我们来想象一下，假如在数十亿年前，围绕着牛郎星的第三颗行星上的天文学家发射了一个绕地球公转的星芯片探测器——它是一台由激光帆推进的重一克的计算机。可见牛郎星人已经有了非常先进的科技。
但即使是这样，它也很难识别出使用机弦来攻击羚羊的平原猿（假设类人猿和瞪羚在20亿年前就存在）。不过，它要寻找的基本模式是相同的，只是在更大规模上的模式。用一句来概括星芯片要寻找的模式就是，通过大规模地利用和转移能量来解决问题的证据。不幸的是，这可能比听起来复杂得多！
1. 天然核反应堆vs核电站
现在，让我们来思考下核能。人们可能会认为，分裂原子是一个极其困难的过程，这无疑可以成为先进文明的象征，但除了曾经发生过这样一件事：大约在17亿年前，在非洲的加蓬启动了地球上的第一个核反应堆。这一年代的久远程度不仅是要追溯到史前，还需追溯到真菌首次出现在地球上之前。
天然产生的铀是不同同位素的混合，其中只有铀-235可被轻易地用作为能源。铀-235不仅具有放射性，而且其放射性比更稳定的铀-238更强（半衰期更快），因此从长远来看，在天然的铀储量中，铀-235占的比例会下降。17亿年前，天然铀中具有足够多的铀-235，它们无需经过任何处理就能被用于核反应堆，只需要一些水来充当中子减速剂即可。
这一事件之所以在加蓬发生，是因为当时那里含有铀矿的多孔岩石被地下水饱和。当铀-235分裂时，释放出大量的热，水被加热转化为蒸汽。一旦水没有了，反应也就停止了，然后更多的水流入，使岩石重新饱和起来。这个过程以一种可预见的时刻表（裂变反应持续30分钟将水加热至蒸发，水再经历150分钟重新渗入岩石）重复了几十万年，直到所有的燃料铀-235消耗殆尽，地面就变成了一个天然的切尔诺贝利。
仔细想一下，核能作为现如今发电领域最先进的技术之一，也同样是通过分裂铀-235让水沸腾并产生蒸汽的……这和天然产生的核能一模一样。
因此，如果我们假想的那个绕地球运行的外星探测器正在收集信息，它该如何区分发生在加蓬的天然反应堆和美国爱荷华州的杜安·阿诺德能源中心？毕竟在基础层面上，它们是一样的事件，从遥远的牛郎星来看，它们都是相同的中微子信标：一个呈30分钟~150分钟的间断周期，另一个则与是否接收到太阳辐射密切相关。（核电站会在白天产出更多的电力以满足白天的电力需求，从而也产生更多的中微子。）
我们回到那个牛郎星天文学家的思想实验上，现在很容易理解为什么他们会向地球发射一个星芯片探测器。试想一下，当他们发现地球在定期重复地产生中微子脉冲时该有多兴奋。如果换作是我们在另一个星球上发现了中微子信标，又会作何反应？多数人或许会立刻认为，这个信标显然是一个先进社会向我们发出信号的证据；只有少数人会停下来多思考一下：“它真的是信标吗？如果它不能传达任何信息呢？”
加蓬的每一个核反应堆都产生了数百千瓦的电力，并持续了几十万年，但这又带来了什么呢？它们所做的无非就是不断地将水煮沸和污染土壤。如果正在观察我们的外星芯片探测器能够测量蒸汽形成的速率和铀被消耗的速率，就会发现这二者完全同步。整个系统中并没有提取出有用的功，这将是一个明确表明不存在智慧生命的信号。
记住我们从机弦中学到的：智慧生命可以通过利用和转移能量来解决问题。由于没有从系统中提取到有用的功，因此没有证据表明能源是否被利用或转移了。所以，我们的假想探测器——来自牛郎星的星芯片——将失落地得出加蓬反应堆纯属自然事件的结论。
在这颗星芯片观测到加蓬反应堆事件的17亿年后，当它俯瞰美国爱荷华州雪松河的河岸时，会看见截然不同的景象。如果星芯片要测量杜安·阿诺德能源中心消耗铀的速率，并将它与形成蒸汽和释放热量的速率进行比较，那么将会发现显而易见的巨大差距。星芯片探测器本应测得的与它实际测得的相比，将会相差600兆瓦。显然，这里的能源正在被利用；但它是用来解决某个问题的吗？
美国爱荷华州的锡达拉皮兹市就坐落于距离杜安·阿诺德能源中心外约15公里处。对星芯片来说，这座城市的能源特征是极其复杂的。星芯片必须从某个地方开始进行分析——不妨就从光的输出开始。尽管地球的大部分区域都在反射太阳的光线，而这座城市实际上在制造大量不同于太阳光的光线。产生如此多的光需要巨大的能量；而15公里之外又正好存在一个能量差异；星芯片的人工智能可能就会想，这之间或许存在某种联系；也许能量正在被有目的地利用并转移到别处！
2. 世界上最大的太阳能收集系统
除此之外，我们的这位星芯片天文学家还能寻找些什么？还有哪些人类利用并转移能量的方式，是能在太空中观测到的？
这枚星芯片已经观察我们超过20亿年了。它看到了加蓬的核反应堆，看到了恐龙的崛起，看到了陨石撞击地球引发的灾难。此时，它对地球上的生态系统已经有了成熟的了解。它懂得植物生命的存在及其基本的循环：它们吸收太阳能，再从土壤中吸收一些化学能，将二氧化碳重新转化为一种名为“纤维素”的多糖。
但是在过去的一万年间，发生了一些前所未见的事。一些枯萎病摧毁了大片自然生长的植物的生命，自此之后，单一栽培的植物出现了，它们的布局经过优化，使得单位面积内的植被能得到最大限度的利用。有某种东西改变了自然的秩序，这种东西并不仅仅满足于植物的自然生长：它们在努力确保某一特定的植物能尽可能多地生长，而不用管其他植物。
在爱荷华州东部柔和的山丘上，还有朝鲜半岛一阶阶平稳的梯田上，农民种植完数百英亩土地。“优化植被在每单位面积内的单一栽培”，意味着农民能从这些谷物——而非杂草——中获得报酬，并希望能尽可能多地将它们推向市场。
无论我们谈论的是玉米地还是稻田，人类已经以难以置信的规模对地球进行了改造——这是一种从太空中就能轻易识别的规模。当我们拍摄其他行星时，我们也可寻找这种有组织、成系统的农耕证据。
3. 生态破坏
在19世纪末之前，很多地方的石油都非常接近地表，石油甚至会自然地渗透到地面。过去，对房屋建造来说，地表石油曾被认为是一大缺陷，因为它削弱了土地在各种生产用途上的用处。直到现代化学的发展，我们才意识到石油能有多么大的用处，短短几十年间，人类就开采完了所有那些易被开采的石油储量。随着人类在整个北美追逐石油的踪迹，现代地质学也因此崭露头角。
我们首先开发的是表层的储量，再是浅层，最后到深层。今天，我们建造漂浮城市，而它们的存在只是为了将钻头钻入海底，通过水力压裂法来粉碎巨大的岩层区域，让锁定于其中的石油化学产品得到释放。无论人们对石油开采带来的经济繁荣有何看法，都不可能否认它对生态造成的大面积破坏。这种破坏能看作是利用和转移能量的证据吗？
或许，可以是可以，但也需谨慎。以加蓬的反应堆为例，它在铀-235耗尽后沉寂了几十万年。1972年，人类在勘探铀矿时发现了它们，还发现在加蓬的储量中，铀-235的含量低得出奇。耗尽本身并非存在智慧生命的标志，生态破坏也不是，因为一个运行10万年之久的没有屏蔽、不受监管的核反应，一定能把一个地方搞得一团糟。区别在于被耗尽的资源的可及性。加蓬的核反应堆耗尽的是地表的铀储量，但若耗尽的是海底两公里以下的一个油藏，那就值得深思了。
我们的星芯片天文学家将会发现，任何已知的自然过程远远无法解释地球上煤和石油储量被耗尽的程度，而且大气中的碳含量也同样在以令人费解的方式飙升。此外，煤和石油的消耗速度与大气中碳的增加息息相关。生态影响和能量的释放是地球生命存在的一个强有力指标——尽管鉴于我们对地球造成的破坏，我们是否算得上“智慧”还有待考量。
4. 生态复苏
加蓬的核反应堆是完全天然的，而且是灾难性的。试想看看，生态所背负的后果，就是数十万年的蒸汽爆炸将核废料喷得到处都是。当地的生态系统花了数亿年的时间才得以恢复，但它终究恢复了。也就是，只要时间足够长，地球几乎可以包容并修复任何破坏。
然而，智慧生命却没有那么耐心。我们等不了数十亿年的时间来让大自然处理我们的核废料，所以我们投入大量的研究和开发，以找到减少损害、重建共同家园的最佳方法。有人说我们应该将废料重新加工成新的燃料，有人主张将废料储存在尤卡山（尤卡山核废物处置库），有人还主张将核废料进行玻璃化处理。虽然我们至今还不知该如何处理核废料，但无法想象如果在下个世纪仍然没有好的核废料处理机制将会怎样。
蓬勃发展的回收产业、从植物材料中寻找制造塑料的方法、提高汽车效率标准、运用生物燃料等，都可用来应对石油开采所造成的生态破坏。我们已经开始研究如何减轻碳污染，人类的创造力足以为我们带来希望。或许在未来的几十年里，我们就能想出很好的办法。
正如从太空中可以看到生态枯竭一样，太空中也能看到生态的复苏。牛郎星的星芯片不仅能看到植被被清理的速度是否比自然允许的速度更快（收割），还能看到植被的恢复速度是否也变得更快（重新耕种）。
5. 只有智慧生命能做到的事
如果产自于地球上的核反应堆的“中微子信标”实际上只是噪音，那么什么才能构成真正的信标呢？有什么东西能够独特而有力地宣告——“这是只有智慧生命才能做到的事”？
认为加蓬反应堆是中微子信标的问题，就如同认为老忠实喷泉（黄石公园中最负盛名的景象，它会定期喷发）是视觉信标一样。它们都是周期性事件。周期性事件中出现的中断可被用来确定是否有智慧生命在其背后。
工程师伽利尔摩·马可尼（Guglielmo Marconi）在19世纪发明的无线电报，或许将要负责我们与外星人的首次接触。无线电报是由一个火花隙发射机（可传播无线电频谱中大部分电波的能量槽）和一个用来干扰发射机传输的开关组成。通过精密地控制中断的模式，马可尼可以向远处的无线电接收器发送信号。例如，一个短的中断后面接一个长一点的中断就代表字母“A”；通过这种方式，就能将整套摩斯密码通过无线电发送。
当然，马可尼不仅是把他的无线电报发送到了伦敦。三秒钟后，他的信息抵达了地球上的许多地方，还能往返于地月之间。无线电以光速朝着各个方向传向整个宇宙，因此任何一种复杂到拥有无线电接收器的外星文化，终有一天会听到一种夹杂着沉默的无线电噪音的长鸣。
一开始，他们或许会认为这是自然的，直到他们意识到有些模式永远不会出现，而有些模式则会一遍又一遍地出现。他们可能认为无线电的来源或许是自然的，但这些干扰很奇怪。它们肯定不是随机的，那它们会是什么？
一旦他们接受了中断不是随机的，也不遵循某种重复的自然模式，那么坚不可摧的结论就摆在了眼前：有人利用了无线电能量，并将它用来进行交流！
在人类改变世界的所有方式中，最生动逼真的是那些我们根本无法看到的。从你笔记本电脑中的wifi信号、上班路上听的卫星广播早间节目、口袋里的手机，所有的这一切都在用载波中的中断所携带的信息来填充无线电频谱，并以光速在向宇宙中的其他世界告知我们的存在。
智慧生命的特征
现在，从一个星芯片的视角，我们已经有了一个简短的假想地球之旅。从这趟虚拟旅行中，关于地球，以及如何在其他星球上寻找智慧生命，我们能学到什么？
首先，地球上的智慧生命的历史就是能量以及我们如何使用能量的历史。从根本上看，每一丝食物都利用了叶绿素将阳光转化为能量。树叶将阳光转化成纤维素，为我们提供了纸张，而我们的灯能持续照明，因为核反应堆从原子中释放了能量，使蒸汽沸腾、驱动了涡轮机。人类以有益于我们自己的方式来优化能量的收集和分配，从而改变了地球，有时甚至还以牺牲其他生命为代价。
其次，并不是所有的能量都是生命的象征，如果说核反应堆有自然发生的可能，谁又能保证不会有自然产生的激光，或其他我们通常认为与智慧生命有关的东西呢？我们不能只看某一样特定的东西，不管它从表面看起来有多高科技：我们需要从它们与周围事物的关系来看待它们。加蓬的反应堆没有任何用途，但杜安·阿诺德能源中心与锡达拉皮兹市却有着相互依赖的关系。
第三，生态破坏，即使是如核废料般最严重的破坏，也并不是智慧生命的标志。但当它发生在某些无法解释的地方或以某种无法解释的程度发生时，那么就有可能就是智慧生命造成的结果。
第四，生态重建是生态破坏的镜子。与破坏相似，当重建发生在不寻常的地方或者以不寻常的速度发生时，我们就很有可能找到了智慧生命。
第五，能利用辐射过程（无线电、激光、中微子生成等等）对信息进行编码，与我们对拥有复杂技术的生命的预期非常一致。如果我们在遥远的星球上发现了一个中微子源，我们将会非常惊讶；如果我们看到有人正在编码斐波那契序列，我们就会意识到——刚刚我们接触到了智慧生命！
我们因何而寻找？
对地外文明的搜索一直是一个“极其成功的失败”，每次当我们以为发现了智慧生命存在的确凿证据时，最终都被引向了宇宙中其它的新事物，这些新的事物往往能改变我们对可能事物的理解。即便当我们的系外行星成像技术已经发展到能让我们看清它们的表面时，我们无疑还是会被再次愚弄。但我们不应惧怕这种错误。
在接下来的几十年里，我们将开始了解与外星世界有关的地质和生物过程的详细知识。要获得全面的综合理解或许会耗费一个世纪甚至更长的时间。我们也会有许多错误的开始，许多次我们以为已经发现了智慧生命，最终却意外发现了另一个我们无法想象的自然过程的经历。
然后，在某个普通的日子，一个研究小组会宣布他们对最近来自牛郎星的第三颗行星的成像数据的研究。发言人会说：“曾几何时，他们是一个复杂的外星人种，他们的行星外壳完全没有核燃料，这是自然过程无法解释的。我们提议发射一颗星芯片探测器前往牛郎星的第三颗行星……”
参考来源
https://medium.com/starts-with-a-bang/earths-first-nuclear-reactor-is-1-7-billion-years-old-and-was-made-naturally-146f58911357
http://science.sciencemag.org/content/212/4490/45
本文来自微信公众号：新原理研究所（ID：newprincipia），作者：罗伯特·J·汉森（Robert J Hansen），设计：雯雯/岳岳