「科技大蕭條」美股泡沫即將發生,康波週期低谷即將到來?

 6.4 高複雜度帶來的諸多惡果(more is different)
  1972年,諾貝爾獎獲得者,著名物理學家菲律普?安德森在國際上最著名的《科學》雜誌上發表了一篇論文 「More Is Different: Broken Symmetry and the Nature of the Hierarchical Structure of Science」 (Science, 177 (4047): 393-396)。文中指出,過去數百年取得輝煌成功的還原論思想不能無限擴展使用,打一個比方。按照還原論的思想,分子物理受基本粒子物理支配,化學受分子物理支配,生物學受化學,心理學受生理學支配,社會科學受心理學支配。如果按照這種理論,那麼,應用關於基本粒子物理的幾條規律就能推導人類複雜的行為,但人類直覺會發現不是這樣。Anderson指出,大型和複雜的基本粒子集合體的行為,並不能按照少數基本粒子性質的簡單外推來理解。事實上,在複雜性的每一個層次,都會有嶄新的性質出現。簡單一點,就是整體絕對不是部分的疊加,複雜度會改變一切,或者說:more is different。
  過去數百年中,人類發明了多種多樣的手段來處理技術複雜度,如模塊化和流水線化。但技術複雜度發展到如今這個地步,很有可能迎來了一個」more is different」的時代。


6.4.1 吾知也有涯和生死競賽
  當代科學體系、技術體系和工業體系的複雜度和規模性已經大大超出了二戰前的水平,這對於人類科學創造設定了悖論陷阱。前面已經指出,鑑於現代科學技術的龐大體系,像牛頓和費米那樣的全才已經不可能出現。就是對於一個狹小的領域,高複雜度帶來的一個很明顯的事實:人類大腦的學習速度跟不上複雜度的擴張,人類肉體的衰老速度超過了大腦的思考速度。
  大量的心理學研究表明,絕大部分人在50歲以後,都會變得日趨保守,查閱一下歷史書就知道,絕大部分突破性的科研成果,都是在科技工作者中青年時代取得的。正如一位網友指出的,現代科學和技術的龐大積累已經成為人類創造力的巨大負擔,在十八世紀、十九世紀和二十世紀前期,大多數科學家在很年輕的時候就做出了偉大的科學成就,而現在個人做出偉大成就的年齡已經越來越推遲。
  對於科技而言,人類的個人創造力的黃金期是在十八歲到三十五歲之間,因為這段時期最具思想奔放力,思想束縛也最少,許多最偉大的天才都是在這個年齡段奠定基礎的。牛頓和愛因斯坦的黃金創造就在這個年齡段,楊振寧獲得諾貝爾獎時是36歲,李政道是31歲,他們所獲獎的成就是在獲獎之前2年的發表成 果。數學群論天才伽羅華在極其短暫的生命中做出了偉大的數學貢獻,他死亡時年僅21歲。與牛頓齊名的麥克斯韋在34歲時完成電磁場理論的經典巨著《論電和磁》,將電與磁,電與光進行理論統一。而麥克斯韋從24歲開始就確定了自己的學術目標,為只能停留在實驗層面的法拉第進行理論層面的闡述。

  除了科學領域,技術領域也一樣,愛迪生,比爾蓋茨和喬布斯都是在很年輕的時候就嶄露頭角,做出巨大貢獻。
  二戰後,高複雜度使得科學家和技術創造人員在人生創造力的黃金期仍然在學習而不是創造,很多人到30歲時才剛剛摸清楚本學科領域的框架,然後才開始起步進行科學研究,而這已經錯失了人生創造的黃金期,讓革命性的思想激盪越來越難產。
  儘管人類社會做出了種種努力來加速個體的學習速度(包括知識整理,路徑規劃,計算機輔助和模塊化處理),但不幸的是,學習的時間越來越長。30歲出頭才博士畢業已經是標配,真正弄懂前沿還要花上一段時間。學科必需的知識積累下去,總有一天,即使那些傳說中的天才,也要窮盡大半輩子功夫用於對舊有知識的學習。
  高複雜度讓現在的博士對不起「博」這個字,為了應付知識上的深度,很大程度上犧牲了知識的廣度。人類歷史上,許多科技突破都是觸類旁通,借用其它領域的進展來打破本領域的困境,最典型的就是愛因斯坦把黎曼幾何引入到廣義相對論中。現代研發工作者常常糾結於某個問題而不得其解,可能其它某個領域的方法或思想完全可以借鑑過來,但人性往往很容易陷入局部極值點這樣的困境而不得脫身,而高複雜度,把坑挖的比任何時候都深。
  知識積累轉變成負擔,目前看來沒有什麼好的解決辦法。至少到現在為止,人類大腦的思維能力還沒有表現出加速進化的苗頭,換句話說,人類大腦和500年前相比,沒有什麼變化。也許有人會提出異議,認為天才的學習速度和思考能力遠超常人,但技術的一大特點是,技術是人和社會互動的產物,要把想法變成現實,需要大量相關人員來配合工作,光有天才是遠遠不夠的。
  有不少人把希望寄託在人工智能上,甚至是具備創新能力的人工智能上,也有人認為人類大腦還可以進一步開發,說不定生物學方面的進展會讓大腦革命成為可能。但這是一場軍備競賽,可以預見,無論超級人工智能,還是大腦革命,所涉及的理論和技術複雜度都會奇高無比,那麼,人類在垂垂老矣之前,能夠克服這個高複雜度,造出「克服複雜度的工具」嗎?
  莊子說,吾生也有涯,而知也無涯,以有涯隨無涯,殆已!對於人類來說,目前是「生也有涯,而知也有涯,累矣!"。
 6.4.2 技術的維護成本
  前文提到過,可以把技術元素看成是生命體。生物需要定時進食和休息,技術元素一樣需要維護。低級生物可能一點渣滓也能活下去,高等生物,如人類,需要耗費巨額負熵流;早期的技術不需要人類付出過多精力,現今的複雜技術需要整個人類建立一個龐大的制度來維護。
  人類的技術演進流程好比在蘋果樹上摘蘋果,最容易發現,最好摘的蘋果一定率先被人們收入囊中,同樣,首先開發出來的技術都是低複雜度。以能源技術為例,木柴的能源密集度最低,但很容易獲取,動動手就可,無需太多的技巧。其它領域的技術也一樣,在工業化到來之前的古典社會,絕大部分技術產品的使用和維護都比較簡單,即使一個生手,目不識丁,經過簡單培訓後,很快就能上崗操作。
  但低垂的果實摘完之後,複雜度開始升高。煤礦的開採難度就遠大於木柴,需要一系列的配套設備和技巧。雖然煤炭提供的能源遠大於薪柴,但相關操作已經開始職業化。而石油開採難度進一步上升,具體需要進行勘測定位、方案設計、鑽井開採等一整套工作,這都需要人力與物力成本的投入,而且不是簡單的人力,是需要接受過一定教育程度的人力。
  這種趨勢一直未見減緩,二戰後,不少技術產品的複雜度到了一個驚人的高度,比如核電站。不經過長時間的專業學習,根本不能明白其中原理,要熟練的使用技術產品,也必須經過長時間的培訓。 
  與技術產品複雜度同步,社會其它方面也變得逐漸複雜起來,最典型的就是財務稅收體系,現代財務體系的複雜度也不是過往歷史所能想像的。
  即使不謀求技術的進一步發展,要維護現有的體系,人類社會也必須付出大量的成本。
  義務教育就是一個典型例子:資本的牟利建立在大眾的專業技能上,工業化帶來的技術複雜度是義務教育被推行的最大動力。反應在社會層面上,就是大眾受教育時間的延長(包括學校教育和職業培訓),工業革命前,人均受教育的時間可能還不到1年,後來變成3年,6年,9年, 到了現在,大部分國家都基本普及了12年教育,很多國家高等教育都進入了大眾化階段。
  另一方面,不少機構必須專業僱傭大量的人員來維護現有的設施,一個複雜產品涉及到方方面面的專業技術,並不是隨便拉一個人來就能幹活。比如筆者在公司幹活的時候,大部分時間竟然並不是在編新代碼,而是在維護前人留下的代碼,和系統其它方面的人進行聯調! 一個公司,尤其是大公司,真正展開探索性工作的微乎其微,公司的開銷大部分耗費在維護現有產品上。而對於使用這些產品的機構而言,不少開銷也來自對技術產品的維護上,最典型的,飛機發動機的壽命期維修保養費用竟然是購買費用的3倍以上。
  進入新世紀,NASA的年度經費雖然和高峰期不能相比,但絕對數目仍然嚇人,但為什麼NASA在前沿技術上似乎沉寂了?除了複雜度本身的原因,NASA的大部分經費都用來維護和養人!所以,很多時候看上去嚇人的研發技術費用,真正用到刀刃上的只佔一小部分。
  如果考慮到全世界都流行的經費挪用問題,比例會更小。
6.4.3 來自社會的負反饋
  現代社會,無論科學還是技術,都和所處社會有著複雜的糾纏關係,影響社會,也受社會反饋,這種反饋,早期可能更傾向於正反饋,但如今已經變成負反饋。

  前文提到過,二戰後的技術研發工作和以往有了很大不同,絕大部分領域,已經沒有了早期愛迪生那樣的「獨行俠」,一款新產品的開發,往往包含需求分析,方案設計,製作實現和測試評估等階段,大部分產品的研發費用,都超過了個人財力所能承受的範圍,必須依靠企業的力量來組織實施。而像大型粒子加速器這樣的科學研究設備,已經不是一個人或一群人能承擔得起了,只有國家出面,才可能建立相關的基礎設施。

  很多科研工作者抱有一種奇怪的理想:科技研發是很高尚的事,科技投入是社會和國家的一種義務。但事實是,高複雜度下,由於不能確保科技研發會一路順風,甚至不能確保研發方向是對的,社會和資本對於相關投入持謹慎態度。當科技工作者要依靠外部經費才能開展研究工作的時候,科技工作者會突然發現:進步的最大阻礙不是大自然,而是所處的社會。

  從知識進步的角度講,人類社會有義務提供無盡的資源來支持科技研發工作,畢竟要引進新的負熵流,離不開科技的躍進。但現實卻是另外一回事。


  首先,社會是由形形色色的團體構成,大部分團體有自己的利益訴求,不可能,也不願意長期為科技的巨額經費買單。比如,如果要投票削減福利來為科技研發籌集資金,即使宣傳者把未來描繪得比天堂還好,大部分人還是會投票否決該決議,同樣,企業的首要目的是利潤和維持經營,研發目的是為了賺錢。因此,撥款人思維的角度和科技工作者不同。撥款負責人必須考慮投入產出比。必須考慮來自公眾或董事會的壓力。

  其次,人類社會由將近200個國家和地區組成,離「全球大同」還差得遠,國與國之間充滿了競爭和鬥爭,這種競爭有時是科技的推動力(比如冷戰期間的航天競賽),但在資本日益佔據統治地位的21世紀,開始逐漸展現負面效應。

  而現代科技的高複雜度帶來了一個很要命的缺陷:花費巨大。愛迪生當年進行白熾燈改進的時候,進行了500多種材料的驗證或試錯,但沒關係,花費不大,個 人可以承擔。現代粒子加速器能進行500多次的實驗嗎?不經過一系列冗長的手續和準備,進行一次實驗都不可能。 這種巨額花費意味著科技研發最終取決於各個利益團體的博弈。


  下面給出幾段和技術有關的事實:
  (1)超導超級對撞機 (Superconducting Super Collider,簡稱SSC),1993年10月21日,美國眾議院和參議 院達成一致意見,停止修建SSC,1993年10月26日眾議院以332對81通過了最後的修正提案。該提案經過參議院程序性的步驟後,由克林頓總統簽署實施。至此,儘管 已經投資了20多億美元,SSC真正壽終正寢了。  計劃要花掉80億美元,但冷戰後的美國人承受不了,提前終止。

  (2)2011 年2月24日美國「發現」號航天飛機從佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空,前往國際空間站,服役近27年的「發現」號將最後一次執行飛行任務。2011年 7月21日美國「亞特蘭蒂斯」號航天飛機於美國東部時間21日晨5時57分 在佛羅里達州肯尼迪航天中心安全著陸,結束其「謝幕之旅」,這寓意著美國30年航天飛機時代宣告終結。
  1970年,在美國登月後,中 國才把第一顆人造衛星送上天,2003年,中國人第一次進入太空,比美國人晚了40多年。但隨著航天飛機這條技術道路的落幕,美國花了幾千億美元,進展不 大,中國在航天飛機上基本沒有投入。2011年後,中國和美國實際上站到了同一起跑線上,大家以後都得靠宇宙飛船。

  (3)美國為了造出原子彈,傾全國之力,花了20億美元(1942年的20億,當時一盎司黃金才38美元)。但後來的國家造原子彈越來越容易,比如巴基斯坦和朝鮮這樣的工業小國都能造。

  (4)相比歐洲,美國是一個低福利社會,但其每年在福利上的投入是可控核聚變研發投入的百倍以上。

  科技研發並不一定能保證成功,很多時候,前沿都是在試錯,探尋可行的技術道路。前文已經提過,精細化的技術方案和產品都是大量試錯後才會產生。在工業文明的早期階段,愛迪生進行燈絲試驗時,大部分試錯成本開銷不大,多試幾次沒關係。   但隨著技術複雜度的提高,開銷急劇增大,試錯變得越來越昂貴起來。尤其是在探尋下一條可行的技術道路的時候,一步失誤,幾十年都難挽回。上面提到美國航天飛機道路,NASA本來指望航天飛機大幅降低太空成本,結果航天飛機的成本不低,故障率反而更高,美國人在這上面30年的投入基本打了水漂。 
  如果單是自己試錯失敗了不要緊,對自己也是一種經驗的積累,但問題是自身的失敗反而給競爭對手指明此路不通,不必投錢。現今中國對於航天飛機沒有絲毫興趣,全心全意走宇宙飛船路徑,NASA原本對中國的40年優勢被抵消了30年,而中國的花費相對小得多。
  即使試錯成功,找到了一條技術路徑,但先行者的悲哀就是,巨額投入帶來的成功很容易被競爭對手模仿,而且往往是只需要耗費相對少得多的經費就能模仿,比如原子彈。

  美國人作為科技進步的領頭羊,後來也慢慢琢磨明白了,自己花錢進行科技投入,讓競爭對手沾光,冷戰時是迫不得已,但這種事還是越少越好。所以世界看到了美國終止超導超級對撞 機的修建。原因很簡單,如果SSS實驗不能提供基本粒子的有用信息,建了也白建,如果能提供有用信息(注意,只是信息,還遠沒有達到利益階段),那世界其 他國家豈不是白白分享?即使封鎖信息,但封鎖信息本身就是一種暗示,其它國家可以不慌不忙的建造自己的SSS,對其它國家而言,一點風險都沒有。

  對於美國納稅人而言,除非巨額投入能夠帶來可觀的現實利益回報,或者面臨冷戰那樣的生死競賽,不計成本的進行科技研發的確是一種愚蠢的行為。   

  總而言之, 西方在冷戰後通過各種手段(尤其是美國的金融手段)佔據了世界上的大部分財富,本應把這部分財富用於事關人類生死的前沿研發上,但沒有了蘇聯的威脅,面對高複雜度和預期不明朗,西方更願意把這部分財富轉為金融資本來繼續剝削第三世界。因此,現在西方發達國家的研發工作,大部分都是在公司層面上進行的。真正能夠開闢一條新技術道路的研發,往往需要國家出面組織或擔保,但現實是美國人處於猶豫不決狀態,其它國家也不是活雷鋒,於是,三個和尚沒水吃的情形出現了。
6.5 簡單的數學推導
  本節嘗試著用數學知識來解釋一下複雜度的變化趨勢。
  首先要表明,技術複雜度的發展是一個混沌系統,影響技術發展的因素太多,無法精確預測未來技術的走向,本節中的數學推導只是聊勝於無,用來解釋一下以往技術的發展流程。影響技術的因素很多,其中人類的好奇心和探索欲是一個很難給與數學描述的變量,而且往往是技術革命的起點。因此,下面的微分方程不能解釋技術如何緣起,只能描述出現後的變化趨勢,好在人類歷史一再表明,技術發展依賴於資源投入。
  從歷史上看出,在低複雜度的情況下,稍許的技術改進,都會帶來讓社會震驚的效果。在高複雜度的今天,技術開始遭遇社會的負反饋,改進效應在遞減。另一方面,社會資源有限,掌權者永遠關注的是社會的穩定,研發投入的份額有限。
  複雜度用變量C表示,C值大,代表社會技術水平高,K代表社會承受度(或最大資源投入比例。那麼,複雜度隨時間t演變的微分方程可以表示如下:  

  dC/dt = g(C,K,t)+f(C,K,t)  

  g代表初期的正反饋效應,但要注意,這種正反饋效應會隨時間變化而快速遞減。f表示中後期的資源投入比例,這個資源投入隨複雜度增長而下降。
  對於技術發展而言,最好的情況是dC/dt=qC(q為一個比例常數),用複雜度來推動複雜度,C的曲線變化呈指數增長,這是理想的技術發展軌跡,技術永遠處於爆炸中,但實際不可能出現這樣的情況。
  如果能夠dC/dt=q,那麼,複雜度從頭開始就是線性增長,且永無盡頭,這也不符合人類的觀察事實。
  綜合前面各節,可以看到,複雜度的變化有如下特點:
  (1) 技術的發展受資源(廣義上)推動,原則上,一個社會投入的資源比例越大,越能推動技術發展。
  (2) 能夠「利其然」的技術出現初期,往往具有正反饋效應。舉一個例子,原始社會中,原本 絕部分資源用於捕食,但弓箭技術的稍許改進可能導致捕獵效益上升,部落會自願投入更多資源來改進弓箭技術。也就是說,初期的複雜度增長,能夠反過來進一步推動複雜度增長。
  (3)考慮到邊際效用遞減規律,中後期的複雜度上升,意味著社會維護成本的提高,進而擠佔其它社會資源。繼續上面的例子,弓箭技術改進到一定程度後,一方面,部落需要分配較多的人手來生產弓箭,另一方面,容易捕獵的小動物都被捕光了,動物界剩下的動物很難捕捉。生態系統會給予負反饋。
  (4) 不考慮地球環境約束,不管複雜度有多高,社會總是能擠出一點資源來繼續提高複雜度,不會出現複雜度下降的情況。
  考慮到以上特點,雖然無法精確得g,f的具體表達式,但如果只是觀察趨勢,可以簡化如下: 
  dc/dt=a*c*exp(-b*t)+k*(1-c/(c+d));
  其中,a,b,k,d是比例係數,值一般為正。 a*c*exp(-b*t)代表正反饋項,初期上升,但衰減很快;k*(1-c/(c+d))代表中後期的社會資源投入比例(c很小的時候幾乎為常數k),C越大。比例越小,k為社會所能容忍的最大投入比例。
  好了,取a=5,b=1,d=5,把這個方程用Matlab仿真一下,得到的大致曲線如下:




  再次強調下,上面的模型推導很粗糙。f,g的表達式完全可以是其它形式,a,b,k,d可以是其它值,但本文只是發表個人觀點,表達趨勢即可,不強求大眾認同。
  從上面曲線可以看到,C的上升不是永恆持續下去,剛開始的時候,由於正反饋效應,C會快速上升,但之後,C的上升速度會減緩,最後,C的上升速度會趨於0,而C的值會接近某個「天花板」,這個上限值由a,b,K,d等參數決定。
  要想把天花板這個上限值提高,最好的辦法是提高k,也就是社會承受度,比如世界大戰期間技術突飛猛進,關鍵就在於戰爭期間,各個政府面臨生死關卡,全力以赴,所有的社會資源都用於武器方面的研發,民生放到了最後,K值大大增加。
  二戰的成果包括材料技術,電子計算機,雷達,核技術,噴氣式飛機和火箭技術,直到今天,人類還未脫離二戰所開闢的技術道路。 
  但K值的提升是有限的,在極限情況下,全社會所有的資源都用來進行科技研發,在和平時期,這是不敢想像的情景。而在核武當道的現今社會,不敢想像地球再度爆發世界大戰。
 7 寂靜星空所隱含的恐怖前景
  上面論述了這麼多,可能很多人仍然認為,技術大進步的停滯,你有證據嗎?在國觀第一版帖子中,很多從事技術工作的網友給出了各自領域的類似結論,但這些觀點可能文科類畢業的網友難以理解,因此,再給出兩個間接證據。

  第一個是歷史上的,古代中國文明的停滯。
  《全球通史》上談到,古代中國文明所處的地理環境很特別,西北的沙漠,西部的青藏高原,西南的熱帶密林,北部的冰雪苔原和東部的大海,讓中國文明和其它同層次文明很難進行大規模交流,相比之下,地中海和印度洋周邊的交流就頻繁得多,因此,古代中國文明和其它各大文明的隔絕程度在亞歐大陸上首屈一指,導致中國文明和他們之間的差異遠大於其餘文明彼此之間的差異(滅絕的美洲文明除外)。
  從原始社會到古代社會的轉換過程中,農業,馬匹,車輪,冶金,文字所代表的第一次技術革命,把人類從矇昧時代解放出來。而古代中國文明,尤其是秦漢以後的中國文明,在東亞區域內遙遙領先,中國文明很早就進入了一種技術停滯時代。1000多年的歷史中,由於中國文明所固有的結構特點,中國文明始終沒有開啟大航海時代和工業化大門。空間極限和技術停滯最終導致唐代中期以後,中國文明開始陷入馬爾薩斯困境,治亂循環一再出現。按照一位網友的說法,技術停滯以後,緊接著的是技術擴散,周邊的蠻族在軍事技術上縮小了與中原王朝的差距。因此,唐朝以後的蠻族政權,其戰鬥力和難纏程度遠超之前的匈奴和突厥。
  細讀歷史會發現,唐以後的歷代政權,都在加強農業化和中央集權制度上力度加碼,滿清的僵硬科舉制和軍機處就是最後的產物。收盡天下之權和財,階層固化,確保中央穩固,這和近代技術爆炸的理念是背道而馳。如果沒有外來介入(西方擴張),中國文明會被困死在自己的範式牢籠中,直至農耕環境徹底崩潰為止。


  第二個是空間上的,從費米悖論推導得出的。

  1950年,意大利物理學家費米提出了這樣一個問題:如果宇宙中存在技術遠遠超出人類的外星智慧文明,那麼,為什麼我們還未能觀察到這種超級文明?這個問題現在被稱為費米悖論。

  過去半個世紀,大量的觀點被提出來解釋費米悖論,最近國內比較有影響力的是劉慈欣的「黑暗森林」理論。
  個人觀點是技術進步並不是大眾所認為的加速進行,可能某些技術門檻過高,導致絕大部分文明無力越過,無法進行恆星際航行。

7.1 大寂靜和費米悖論

  來做這樣一項粗糙的估計:銀河系直徑約為10萬光年,一個高度智慧的文明,即使以千分之一的光速的速度飛行,也只需要一億年即可橫穿銀河系,這個時間遠小於銀河系的年齡(100億年)。因此,比人類早出現的智慧文明,如果向外傳播的話,到今天應該早已遍及銀河系甚至整個宇宙了。
  其中一個可能的實現方式是馮·諾依曼自動機,一種可以自我複製的機器:外星文明向外發射許多微型自動機,遇到合適的環境比如行星和衛星,彗星等後降落,採集原材料並製造出下一代自動機;然後以降落點為出發點,繼續向外擴張。這樣的自動機如果有5%的光速,在50萬年內就可以探測完銀河系大小的星系。如果銀河系內有文明比地球領先哪怕50萬年,人類也應該已觀察到該智慧文明。
  到今天為止,人類對宇宙的探索已經取得長足發展,在太陽系以內,所有行星和多個重要衛星都有飛船去勘察,對於小行星和彗星人類也發射過專門的探測器去進行研究;對太陽系以外的星體,人類一直在聆聽來自它們的無線電信號;人類甚至可以直接用望遠鏡觀測比較近的一些恆星,從恆星的光強和光譜中發現繞它們運行的行星,分析行星的大小,結構,大氣成分,表面溫度等信息。所有這些搜尋行動至今都沒有發現外星文明的跡象。

  用一位科學家的話說,宇宙充滿了大寂靜,幾千年來人類不斷通過各種手段都未能發現其他外星文明,感覺浩瀚宇宙就像一片大荒原,除了人類,啥也沒有,一片寂靜;
  稍微按常理推想就可發現這樣大寂靜的現象是非常不合理的:地球產生地球文明的條件並不苛刻,時間也不長,宇宙那麼大、產生的時間那麼長,怎麼可能只有一個地球產生了文明?從概率上來說,這是極不可能的,整個宇宙人類一枝獨秀的概率無限趨近於零。

 7.2 細思極恐的三種情景
  費米悖論有多種解釋,其中一種比較流行的觀點是人類過高估計了自己的觀察能力。為什麼無法觀測到外星文明蹤跡?因為人類太弱小。很多人認為人類科技文明才大約300年歷史,而具備稍好觀察能力也就是幾十年的時間。宇宙如此之大,這麼短的時間段內,觀察不到蹤跡是很正常的。畢竟人類文明才能初步到達大氣層以外,所能具備的觀測手段在宇宙層次可能極其原始。
  但反過來想一想,人類可能因為手段有限沒有發現外星人,但為什麼外星人沒有發現人類?或者說,為什麼外星人沒有毀滅地球人類?
  目前公認的地球最早文明是兩河流域的蘇美爾文明,距今大約5000年歷史。如果存在大量能夠自由航行於恆星際的文明,他們的觀測手段應該遠超目前人類的技術水平,在5000年的信史中,為什麼沒有外星人或者外形探測器的造訪記錄?人類可以鄙視古人的技術水平,但不能低估古人的智慧,古代文明只是技術積累有限,古代人的大腦和思維能力可並不比現代人差。迄今為止,人類歷史中並沒有留下遵循理性規則的歷史記錄,表明有外星文明的存在。
  把這歸咎於「動物園保護計劃」(地球被外星人設定為動物園),認為所有的外星文明都能遵循同樣的規則,只是一廂情願的美好設想。

  而費米悖論的另外一種流行解釋,就是能夠存在文明的行星很少。
  美國天文學家法蘭克·德雷克(Frank Drake)於1960年代在綠岸鎮提出的一條公式,用來推測「可能與我們接觸的銀河系內外星球高智文明的數量」。德雷克公式
  N=Ng×Fp×Ne×Fl×Fi×Fc×FL
  意思為:
  銀河系內可能與我們通訊的文明數量=銀河系內恆星數目×恆星有行星的比例×每個行星系中類地行星數目×有生命進化可居住行星比例×演化出高智生物的概率×高智生命能夠進行通訊的概率×科技文明持續時間在行星生命週期中佔的比例。
  曾經有很長一段時間,不少學者認為地球是一個特殊存在,類似地球這樣的存在可能在宇宙中獨一無二。也就是說,德雷克方程的前面幾項相乘後,數值小到微乎其微的地步。但最近天文學的進展給了這種觀點致命一擊。

  http://www.nasa.gov/press-release/nasa-kepler-mission-discovers-bigger-older-cousin-to-earth
  北京時間7月24日凌晨0點NASA公佈了一則消息,天文學家確認發現首顆太陽系外位於「宜居帶」上體積最接近地球大小的行星(代號為「開普勒-452b」),這是人類在尋找太陽系外「第二地球」道路上的重要里程碑。「開普勒-452b」的發現使已確認的系外行星數量增加到1030顆。
  天文學家表示,迄今發現最接近「另一個地球」的系外行星名稱為Kepler 452b,這個跟地球的相似指數為0.98。這是至今為止發現的最接近地球的「孿生星球」,有可能擁有大氣層和流動水。目前沒有證據證明開普勒452b上面有生命,因為開普勒望遠鏡只負責照相,沒有辦法近距離觀測行星,這需要後期技術手段跟進,可能需要把工具送入軌道內。

  首先要說明一下,發現這東西的望遠鏡叫開普勒,以「掩食法」搜尋系外行星,在2009年發射之後發現了上千顆系外行星,幾乎把已知的系外行星數提升了一個量級。必須指出的是,「掩食法」只能搜尋宇宙空間中極小的一部分區域,掩食法能發現的只是行星軌道平面正對著地球的那一小部分,並且對於恆星光照強度還有很苛刻的要求。但就在這麼小的區域內,在這麼短的時間內(開普勒望遠鏡只工作了幾年,掩食法確定一顆行星很耗時間),在距離地球並不遙遠(考慮宇宙尺度)的距離內,就發現了大量的行星,其中有不少行星和地球所處環境類似(除了上面提到的開普勒-452b,還有
  Kepler-186F等)。
  可以合理推測,如果時間更長一點,或者在掩食法所不能觀測的區域內(成百上千倍於可觀測區域),潛在的合適行星數目會是一個天文數字。
  地球的特殊性在持續下降中。




  讓人細思恐極的第三種情景,外星探測器在哪裡?
  如果說資本原則在所有文明中都存在,載人航行經濟上很困難,那麼無人探測儀器成本應該很低。人類載人航行只能夠到達區區38萬公里外,但旅行者1號已經到了地球外200億公里。短短幾十年,人類前前後後已經發射了很多探測器。
  首先表明本人對宇宙文明的一些基本觀點:
  1 宇宙是平庸的,宇宙太大,恆星繁多,絕對不單是地球能進化出文明。
  也許有人說地球軌道離太陽近10%,或遠10%,人類都要滅絕,因此人類文明很特殊。但個人認為,不能用現在人類的身體結構來認為其他智慧生物的身體結構應當與人類類似。在其它種族認為惡劣的條件下,進化出來的智慧物種應該是適應其環境的,他們反過來可能認為地球很惡劣。
  2 智慧生物的認知能力應該可以輕易的區分自然和人工。
  任何一個心智正常的人(即使是未開化的原始人或未曾見識過現代文明的人)在原始深林裡走著,忽然撿到一塊手錶,看到指針在有規律的轉動,一定知道,這塊表不是天生的,不是大自然構造的,一定是某個智慧人創造的。
  同樣,人類也可以輕而易舉地區分其它智慧文明的造物,而其它智慧文明,絕對可以判斷人類發射的造物不是天生的。
  3 任何文明都有探索的慾望。
  外星智慧生命或許已經由於自己的原因導致了毀滅。這些原因可能包括核戰爭,生物恐怖主義或者文明的逆向淘汰。但即便如此,他們的一部分技術成果應該還會保存下來。這並不是科幻,而是現實。事實上人類已經這樣做了:即便有朝一日人類作為一個種族徹底滅亡,我們至少還將有5個人工探測設備遊蕩在星系之外,述說著曾經的人類文明的故事
  人類文明在未來肯定會繼續向宇宙發射探測器,數目還不會少。
  宇宙天文數字的恆星,天文數字般的文明,只要能進化到比人類目前這個技術水平高一籌,發射成本大幅降低,發射的探測器數目會把宇宙塞滿。

  那外星文明為什麼不見蹤跡?
  7.3 宇宙大篩子
  美國學者Robin Hanson對於費米悖論做了深入研究,寫了一篇關於宇宙智慧文明的論文《大篩選,我們在其中走了多遠?》。大致意思如下:從宇宙的外觀上看,宇宙處於大寂靜(Great silence)狀態,沒有發現任何生命和文明的跡象。由此可以推知,能夠在宇宙中大規模擴散從而長久延續下去的文明極其稀少,甚至可能根本不存在。那就有一個推論:在宇宙中的無生命物質和可持續擴散的智慧文明之間有一個巨大的篩選機制(Great filter,也有人翻譯為大過濾器),智慧文明通過這個篩選極其困難。可能有許多層篩子,比如進化出可複製的細胞是一層,製造工具是一層,避免核戰爭毀
  滅是一層等等,作者列出了九層可能的篩子,逐層進行了分析。

  大篩選,像自然篩選一樣,人類之所以無法發現其他文明,一個更合理、更可能的解釋是某個篩子特別難過,能夠通過的宇宙文明將變得極少,絕大部分文明都在此處折戟沉沙,所以人類也就至今未能輕易發現其他外星文明。
  個人認為,文明層次的劃分可以用群體能到達的距離來標記
  第一級,原始層次,個人體力所能到達的距離大致為100公里,典型就是原始社會
  第二級,借助初級工具所能到達的距離,最遠為行星直徑,麥哲倫的環球航行做到了這一點。這也是農業社會的極限
  第三級,借助化學能引擎所能達到的距離,最遠為行星所在的衛星,1969年人類做到了這一點。
  第四級,自由航行於所在恆星系內,人類目前還無能為力。
  第五級,恆星際航行。

  人類目前可以說是達到了第三級,傾其所能,借助化學火箭勉強能到達火星,但其它行星是無能為力的,飛出太陽系更是遙不可及。
  理論上,只要人類能達到第四級,即使最終被困死在太陽系內,但發射無人探測器的成本將會很低,人類在宇宙中會留下大量的痕跡。
  其它文明也一樣。
  現在問題來了,為什麼宇宙如此寂靜?

  個人認為,從目前的理論儲備,技術水平和複雜度發展趨勢來看,難以通過的篩子就是從第三級文明躍進到第四級的關鍵技術:可控核聚變。

  考慮到宇宙中的資源分佈(絕大部分是輕元素),任何文明在認識到恆星發光原理後,可控核聚變都是解決能源和動力的理性選擇。
  可控核聚變的意義無論如何敘說都不過分。
  一方面,任何能夠實現可控核聚變的文明,理論上獲得了幾乎無限的負熵流,即使技術層次上沒有再度發生質變,也可以近乎永遠的生存下去,到達此階段的文明,發射無人探測器的成本會變得很低,在近乎無限的文明延續時間裡,最終發射的探測器數目將會達到一個驚人的地步。

  另一方面,如果能夠實現可控核聚變,文明的航天推進技術就有可能發生質的變化(這也是現在所謂的新能源所不能做到的)。錢學森在幾十年前就指出,有了可控核聚變,宇宙飛船的航行速度將會大大提高,恆星系內航行將變得很容易。人類將會成為真正的第四級文明。而任何能發展到第四級的文明,骨子裡都不缺乏冒險精神,如果有了可控核聚變技術,相信會開始建設恆星際飛船,即使是一去無回,但可控核聚變技術使得生態自循環系統成為可能,飛船能夠維持上萬年,有人探測器將會一代代的出發,飛向茫茫星空。
  如果這樣的話,星空絕對不是現今看起來那麼寂靜。
7.4 一根小火柴
  人類文明到達現今這個程度很不容易。
  三十億年前,原始海洋中出現了第一個可複製自身的有機分子;
  三億年前, 動物從海洋登陸;
  三百萬年前,古猿人笨拙的走下樹木,靠著雙腿蹣跚向前;
  三萬年前,原始人類開始嘗試著播種,試圖把太陽能固定下來;
  三百年前,牛頓第一次系統的描述科學,瓦特準備改進蒸汽機,
  地球文明通過了一層又一層的篩子,
  1969年,在土星五號火箭的轟鳴聲中,人類認為星空是那麼的近,人類是天眷種族。
  但人類現在可能真的遇到了一個大麻煩。
  回顧人類的歷史,就是一部追逐負熵流的歷史。早期階段,如果在某一區域繁衍過度,吃光了地上的產出,就遷徙到有食物的地方。慢慢的,人類走出了非洲大草原。遷徙,是人類文明解決生存壓力的最常見手段。最終,人類遍佈全球。
  可是眼下,人類又有壓力了。

  維持現在的工業文明,需要海量般的負熵,人類每年需要的能源是如此巨大,以至於幾億年形成的化石能源在區區數百年裡就會被耗盡。而核裂變資源有限,現在只占人類一次能源消費的很小比例,如果全靠核裂變,就是有增殖堆,能夠支撐的時間也有限。即使人類可以把礦井打穿地殼,獲取深層次資源,但人類是在一個封閉的室內點火,大氣圈內有毒氣體的積累會扼殺人類的未來。
  更不要提傳統能源難以提供高速航天所需的動力(有網友計算過,燒光一個地球的物質,化學火箭都難以到達Kepler 452b)。
  有時在想,其他文明的星球上如果石油煤炭要是少那麼一點點,讓他們還來不及點燃反應堆,來不及點燃加速器,對核能瞭解甚少,那他們的前途將是如何呢?
  按照人類目前的技術水平,新能源還遠不足以替代化石能源,更不要說比傳統化石能源高一個層次。或許人類永遠沒有機會談論「別人」。因為人類極有可能來不及點燃聚變堆!人類已經在可控核聚變上花費了將近60年的時間,實質性進展基本為0,全世界聯合起來,ITER的工程進度還一拖再拖。人類科學史上,還沒有一項技術耗費了如此長的時間,看似觸手可及,但就是找不到突破途徑。
  地球文明已經進入一個關鍵點。有網友稱為文明的臨界點!
  在黑暗的宇宙森林中,行星上的化石能源是一根小火柴,如果能夠點燃宇宙提供的木頭,那麼將會獲得整個森林,或者說,衝破地球蛋,孵化成功,獲得宇宙廣闊新空間;如果不能,那就會困死在地球上,和那些寂靜的星球一樣,依靠太陽能和地熱維持一個低層次的文明。

  從宇宙大寂靜來看,人類突破成功的可能性是微乎其微。
  面前的篩子可能就是人類的最終宿命。
  無盡的星空是人類前進的動力,但也可能是人類永遠達不到的目標。

8.1 復活節島的悲劇
  復活節島,也稱「拉帕努伊」,意為「石像的故鄉」,是地球上有人居住的最偏僻、最遙遠、最孤獨的海島,它距離智利的東面有3000多千米,離它最近的有人居住的小島——皮特克恩島也在2000千米之遠。 根據考古,基因,語言,民俗等研究表明,復活節島的居民是從太平洋來的波利尼西亞人,這個已經得到學界的承認。波利尼西亞人是天生的航海民族,依靠原始航海技術就能跨越大範圍水域。由於某種不可知的因素和幸運(隨機擾動??),小部分人來到復活節島。在這之後,就和外界失去了聯繫,成為一個近乎全封閉的孤立體系。

  歷史上的復活節島是一個物產豐富,林木茂密的島嶼。科學家通過孢粉測試證明,復活節島上曾有過高20米,直徑1米的智利酒松。實際上,直到人類定居島上的早期,復活節島一直是被高大樹木和繁茂灌木覆蓋著的溫帶森林。豐富的資源使得島上的原始居民不勞作便可衣食無憂,因此人口開始膨脹,後來島嶼的居民開始製作巨大的石像,人口的膨脹使得資源得到很大的破壞,特別是製作石像需要砍伐大量樹木,使得樹木開始消失。科學家對爐灶和垃圾堆中的樣本進行放射性碳年代測定顯示,大約在1640年前後,木柴已經被草本植物所取代,即便是酋長家也是如此。

  考古研究表明,海豚曾經是島嶼居民的主要食物,但是到了1500年左右,島嶼居民的垃圾中已經找不到海豚的骨頭了,原因很簡單,因為樹木已經砍伐殆盡,已經沒有木材製作大船出海捕捉海豚了。 沒有了巨木製造的舟船,倖存者也無法遠航漁獵,他們開始轉向從未使用過的食物來源:人類本身。在復活節島後期廢棄物堆遺址中,人類骨骸隨處可見,有些骨頭被敲碎以便吸取骨髓。島民的口頭歷史中至今仍充斥著人吃人的故事,而對敵人最具攻擊性的辱罵莫過於:「你媽的肉塞了我的牙縫。」

  到了1700年左右,由於戰爭,飢餓的發生,島嶼的居民只有2000人左右。但幸運的是,在歷經近千年的隔絕之後,1722年,荷蘭探險家雅各布·加洛文來到復活節島,讓復活節島和外界再度有了聯繫(雖然同來的有疾病和奴役)。但是他隨即發現,這座日後以「復活節」命名的島嶼只是塊荒地,島上找不到一棵樹,灌木和雜草高不過3米。


  可能有人說復活節島太小了,注定滅亡。地球看起來很大,但在宇宙尺度上,地球可能還不如復活節島。某位院士評價:「復活節島是太平洋上的一個孤島,我們地球也是漫漫宇宙中孤獨的生靈。所以說復活節島就是地球的一個縮影。」

  18世紀的某種隨機擾動,讓地球文明開始進入工業社會,人口迅速膨脹,能源和資源消耗急劇增加。復活節島上的居民最終砍光了木材,無力製造大船出海捕魚,更無力遠航到其它的島嶼和大陸,結果被活活困在一個小小的島上。人類工業文明正在以空前的速度來消耗地球上的資源,如果不能在資源和能源消耗的關鍵節點到來之前(比如說,還能承擔得起可控核聚變系統的研發和部署費用),在獲取新層次負熵流上取得重大突破,極有可能被永遠困死在太陽旁的小石頭上。

  如若這樣,對於宇宙來說,人類的一切悲歡離合和雄心壯志都沒有任何意義,都注定要煙消云散。
這內容可以是一本書了吧?
書名是什麼?

Wei_1144 wrote:
這內容可以是一本書了...(恕刪)


理論只是理解世界的思維模型,並不等於真實的世界.樓主開頭便提到"火雞科學家",後又引論許多理論來證明未來事件的發展方向,這種顯而易見的悖論,不知樓主是否注意到了呢!

個人認為,與其想要糾正過去的錯誤,不如落實開創未來的努力.過去的制度模式的形成有其時空背景,若再次經歷也很難提供更好的選擇,事後諸葛只是證明我們無法客觀面對目前的困境而將過錯歸咎於前人而已.

Wei_1144 wrote:
這內容可以是一本書...(恕刪)


 大圖景:
  我們是一群生活在一個孤島上的原始人。島上有一片森林。
  我們砍伐著木材,用來製造捕魚的船。然而木質的船使用壽命不長,同時也無法前往新大陸。

  我們發現我們的孤島四周有一些島嶼,遠遠望去,上面似乎有不同的自然資源。但是那不是木船所能達到的地方。

  有一些人提議我們用木柴來煉鋼鐵,這樣我們可以製造巨大的鋼鐵船,就不會懼怕風浪。然後選十個精壯男子帶上足夠淡水和食物,前往其他島嶼探尋資源。
  然而木柴燃燒的溫度遠遠不足以煉出鋼鐵,最後只製造出了一批粗製濫造的鐵皮箱子船。即使如此,島上的勇士們還是完成了一次遠航。
  這次遠航耗費了全島足足一年份的食物和淡水。這使得很多老弱病殘怨聲載道。
  更糟糕的是,煉製鋼鐵所需要木柴消耗量巨大。而且潛藏著不可預測的風險。一旦發生山火,所有森林就會消耗殆盡,從而再也無法出海捕魚。粗略地估計需要減少80%以上的人口才能依賴近海魚類生存下去。

  而遠航沒有帶來想像中的收益,因為鐵皮箱子船隻能勉強載人,根本無法再承載開發新土地的大型工具。
  有一些樂天派認為我們依舊可以依靠鐵皮箱子船,然後派上30個精壯男子,就可以前往新的樂土。然而大部分鐵皮船工匠對此估計並不樂觀。
  島上樹齡超過300年的大樹已經被砍伐殆盡,目前主流消耗的木材是100年樹齡的。然而加工技術的進步使得我們可以用100年的木材製作出不遜於300年樹齡的木材的船隻和日常生活用品。
  島上大部分人認為,我們的前途是一片光明。
  因為我們的木材挑選技術越來越好,火焰溫度也越來越高。熱處理技術也在提升,配合二
  次乃至多次熱處理,鋼鐵硬度也在增加。我們似乎可以造更大的鐵皮船了。
  這樣鐵皮船裡就可以裝更多身強力壯的男人了。他們的力氣可以前往更遠的島嶼。
  儘管如此,我們還是很小心地選取位置來點燃木材,以保證一旦失火,損失不至於太大。

  一個叫做牛頓的年輕人提出,人力是無法前往那些島嶼的,必須借助其他力量。他發展了一套計算理論,詳細地計算了做功和能量消耗的關係,提出了一種利用燃燒木柴來驅動的模型。
  但是這個模型卻一直無法成功。這個被稱作人力代替的驅動模型,需要一種能夠長時間耐受高溫蒸汽的材料。這是天神的武器才會使用的材料,非人力所能及。

  【島上的人根本沒有意識到,島上唯一一片礦脈,其實是一片劣質鐵礦,根本無法在較低的溫度下鍛造出高質量的鋼鐵,即使窮全島之力,也無法製造出一台良好的發動機。只有不計成本前往其他島嶼,才能夠瞭解到他們技術的極限的原因。他們當時僅有幾次機會能夠突破這個孤獨的島嶼,但是他們都浪費了這些機會。】
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