信息论视角下的外星文明

曾粗略估算，整个地球上的沙子大约1摩尔，可观测宇宙中的恒星也差不过这个量级。面对如此浩瀚的宇宙，就个人而言，我是相信外星智慧生命存在的，否则就无法解释宇宙中唯一能够理解宇宙的存在——“人类”，只能诉诸神明。但我其实对外星生命搜索SETI一直兴趣不大，虽然这本身是很酷的事，只是目前所能做的还太少。天体生物学离天文有点远，而天文学中相关且研究较多的是地外行星的搜索，但这离“智慧”或者“文明”也还是太远，一点也不酷。相比于寻找外形文明，我更愿意将地外行星科学视为寻找人类宜居地，作为未来人类星际旅行的补给站，II型文明扩张的据点，当然从理解行星形成以及生命起源角度看也很重要。但唯独跟地外文明搜索不太沾边，甚至不如搜索戴森球来的实际。

而最近一篇文章，指出目前对宜居行星的搜索，很大程度上将文明形态局限在了类人，或者类似地球上所认知到的碳基生命范围内。这些生命需要适宜的温度、需要水、需要营养，戴森球设想本质上是围绕人类文明形态的思考。但宇宙文明完全没理由要受这些限制，应该从更根本的原理出发思考。于是文章从信息论角度审视，生命尤其是智慧生命，无论看起来多么精巧复杂，其本质就是携带(和交流)信息的物质，只是在地球上表现形态是底层由DNA、RNA编码的含水碳基生化体。

显然信息不会保持一成不变，退一步说，即便信息想要维持不变，也意味着需要抵抗自然的熵增趋势，为此必须持续对信息进行操纵，而信息的操作是需要消耗能量。具体的，早在上世纪60年代，热力学家就指出了操纵1bit的信息所需消耗能量的下限——Landauer极限(依赖于环境温度)，并在10多年前被实验所验证。与此同时生物学家也发现RNA转录所消耗的能量大约是10倍的室温Landauer极限。当然这些其实都并非什么新观念，人们很早就认识到信息熵与物理熵是紧密相连的，薛定谔在《生命是什么》中就指出生命以负熵为生。

站在生物信息论的角度，基因的遗传编译，以及围绕中心法则的基因转录翻译，本质就信息的传递、修改、混合、重组，而其行为本身又被所传递的信息本身所控制。当然从“简单”的核酸信息，到生命体的新陈代谢、基因的后天表达乃至意识的诞生，这其中还有很多难解的疑题，但暂时忽略这些，生命本质上是在执行信息的“计算”，因此，生命或者智慧所需要的只是信息的载体(物质)，以及组织信息所需的能流(负熵)，与环境是否宜居无关。

这无疑极大拓展了生命的可能形态和生存范围。为什么生命需要是碳基的，甚至为什么生命需要繁衍，为什么不能存在预期寿命超过宇宙年龄的宏生命，比如宇宙中某个巨型天体结构在漫长的信息自组织演化中诞生了意识。如果确实不存在，也应该是需要理由，之前确实有看到说自我复制系统可能是最高效的熵增器，这一切背后可能确实有合理的解释，但至少在弄清楚之前不应该被理所当然的接受，而应该保持审慎的怀疑。

接下来对这些生命形式的搜索也需要从适宜人居的环境转向适宜计算的环境，你甚至都不应该去寻找恒星，根据作者的计算，从信息计算角度，相比于类日恒星，褐矮星才是更好的戴森球能源，虽然它完全不宜居(类比计算机冷却这很合理)。脑洞再大一点，气体星云中的气态生命，亦或者中子星内部的亚原子生命，甚至于暗物质组织的生命也都不是没有可能，只要有物质和能量梯度，生命就是可能的，Life will find its way。

但话说回来，思路打开了，可能性更多了，但到底要怎么寻找呢？我还是不知道[笑哭]

参考：
To Find Life in the Universe, Find the Computation
Rebuilding the Habitable Zone from the Bottom Up with Computational Zones