人类未来的命运，将何去何从？ 美国天体物理学家蒋红涛专访

　　8月22日，美国天体物理学家、美国航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）前高级研究科学家蒋红涛来到上海博物馆东馆，举办他的新书《沉默的宇宙：“大过滤器”与人类的未来》分享会。

　　20世纪50年代，诺贝尔物理学奖得主、物理学家恩利克·费米在餐桌上一句不经意的发问：“如果外星人在宇宙中是普遍存在的，那么他们都在哪儿呢？”在科学史上回响至今，这就是著名的“费米悖论”。为了解释这一悖论，20世纪90年代，美国经济学家罗宾·汉森提出了“大过滤器”假说：在文明扩张至星际尺度之前，它可能会遭遇难以跨越的障碍。就人类文明而言，这种潜在障碍可能包括核战争、生物危机、人工智能失控、全球气候变化、超级火山喷发及天体撞击等。

　　蒋红涛的新书《沉默的宇宙》就是从“费米悖论”出发，来探讨“大过滤器”这一假说，为读者提供一份兼具科学严谨性与人文关怀的人类文明存续指南。新书分享会结束之后，蒋红涛博士在休息室内接受了《新民周刊》记者的专访。在浩渺的宇宙中，人类文明显得何其脆弱，而人类未来的命运，又将何去何从？

人类未来的命运，将何去何从？

走进NASA喷气推进实验室

　　《新民周刊》：你之前是怎么进入美国航空航天局（NASA）工作的？

　　蒋红涛：我博士毕业以后，先在加拿大工作，但是，我这个人比较勤奋，我第一次去美国是1998年去旧金山开国际会议。当时克林顿任总统，美国经济非常好，没有财政赤字，还有盈余。美国规划很多大的项目，在地球科学方面，有地球观测系统，有四个卫星，每个卫星上有四五个至十来个仪器。

　　那时候招很多人，我比较擅长编程和卫星模拟，就去了。那时候美国还是很开放的，我母亲、弟弟、同学到我们实验室来参观，到门口登记就可以了。2009年之后，美国开始有一个规定，中国公民参观要提前一个月申请，2011年之后，干脆就说中国公民不能来参观，就一直关到现在。实际上说明国际局势越来越紧张。

　　对我个人来说，我到美国之后，才真正发挥了自己的潜力。美国的科研环境和加拿大等国的科研环境是不太一样的，你完全可以自由发挥。选的研究方向不是任何人给你规定，是你自己定的，选的主题也是你自己选的，团队也是自己组建的。

　　美国科研呢，它是自下而上的，包括火星计划、地球卫星研发，都是下面的科学家提出方案、组成团队，只要拿到经费，你就可以做。

　　在成为项目首席研究员之前，你通常是某一位首席研究员团队的成员。要想成为项目首席研究员，需要在自己的科研领域有一定基础，得到科学界认可，成为这个领域的专家。项目获得实验室和资助机构批准之后，你就可以带领团队开展研究。

　　《新民周刊》：你主要是负责哪个领域？

　　蒋红涛：2014年我开始组成团队。我们团队有两个卫星在轨道上。在实验室里，没有一个人只做一个方面。组团之后你可以安排，你先要确定需要研究什么课题，你需要哪些仪器，你要设计仪器放在卫星上，卫星发射后，你收到数据，利用这个数据做你的科学研究。一开始你提出来的科学问题，要用这个仪器来研发。

　　组团是什么意思呢？比如说我是科学家，我不是工程师，我组团是要招工程师，让工程师来做这个仪器。那么仪器做完、经过检测之后，我需要发射，但是我也不是发射火箭的，那我要找能发射火箭的公司，或者说是找美国航空航天局的其他团队，发射完之后，我还要找数据和计算中心，处理数据之后，我再来做研究。所以说这一套都需要团队完成。

　　美国的实验室项目特别强调End-to-End Research，从提出科学问题到解决问题，中间需要什么，你自己解决。

　　《新民周刊》：怎么会写《沉默的宇宙》这本书的？

　　蒋红涛：写作这本书的想法，是在疫情刚开始的时候，有了好多时间。过去我只是写科学论文，都是专业人士看的，但是提到的好些问题，光是科学上是没法解决的。要解决的话，涉及其他方方面面，但是其他的一些人，不一定会读这个科学论文，读的话不一定读得懂。

　　所以我才想，要用通俗易懂的语言，把这个科学上的研究发现总结一下，传播给大众。有这种想法的时候，我已经用英文写了很多稿子，那时候我开始整理，整理好之后就发表了。

　　至于中文版，是我同学建议，说中国市场可能很大，最后就由三联书店出版。

最绚丽的宇宙景象——哈勃望远镜传回的画面。

如何克服“大过滤器”？

　　《新民周刊》：你这本书，主要探讨“大过滤器”问题。罗宾·汉森教授是个经济学家，他提出的“大过滤器”假说为什么会受到天体物理学界的重视？

　　蒋红涛：西方的科学家，他往往并不局限于某一个专业。爱因斯坦他就喜欢音乐，拉小提琴。罗宾·汉森他是经济学家，他想经济需要发展，需要克服一定的障碍，这就好像文明的发展，也要经过一定的门槛。

　　这也不是他一个人想出来的，他是在与其他的科学家进行交谈的时候，提出的概念。文明要发展，首先要有一个经济模式，你没有经济模式的话，大家吃什么用什么？

　　这个经济模式，就会造成生存竞争、环境考验等问题。像火山爆发、小行星撞击地球、瘟疫流行，都会影响人类的经济发展。人类本身的发展不完全是科学发展。一开始我们有农业，后来有了工业，才有了高科技文明。它本身就是一种经济模式。阻碍这个经济模式发展的，他提出一个概念叫“大过滤器”。你通过这个“大过滤器”的考验，才能够进一步发展，通不过的话，就是自我毁灭。

　　讨论到最后，这个“大过滤器”就会阻碍人类进一步发展经济。经济竞争过于激烈，就要争夺土地、资源、能源，就变成杀戮。这非常危险，因为有核武器和生化武器。这样的话，你经济发展反而制造了一个“大过滤器”。破坏环境，造成气候变化，这又是另一个“大过滤器”。

　　一直到最近，为了经济模式高速发展，又造了一个AI出来。这个AI将来有没有可能也会毁灭人类？所以说，一个经济学家能够提出这样的观点是非常有远见的，你看农业革命、工业革命、信息革命，都是经济模式，对不对？

“大过滤器”示意图。

　　《新民周刊》：虽然它是个假说，但是从数学模型推导下来，是不是有“大过滤器”的可能性比没有“大过滤器”的可能性要大？

　　蒋红涛：“大过滤器”可能使文明停滞或消亡。在数学模型中，可以设置一个表示文明自我毁灭风险的参数，叫self-annihilation probability。这个概率可以设定为不同数值，放进模型里计算，比较它对文明数量和寿命的影响。需要强调的是，这只是情景模拟，并不意味着可以据此预测几百万年后地球文明就会毁灭。“大过滤器”之所以在学术界受到重视，是因为它把费米悖论与生命演化、文明寿命和技术风险联系起来。

　　所以物理学家费米提出了“费米悖论”：如果外星文明并不罕见，为什么我们没有经常看到它们访问地球，或者发现其他明确踪迹？一种可能解释是，许多文明很难通过“大过滤器”，在达到一定文明程度时，可能就因自身风险而衰亡了。

　　《新民周刊》：那你觉得要克服这个“大过滤器”需要具备什么样的条件？

　　蒋红涛：要克服这个“大过滤器”的话，并不是理工科能够解决的问题。实际上最主要的是社会学、政治学、心理学要思考的问题，是要建立和谐的人文关系和社会关系。

　　最关键的就是要合作。也就是说，要文理合作。文科和理工科的人能够互相理解这个“大过滤器”是什么意思，文科起非常大的作用。这里也包括经济学。解决这个问题，也要全世界合作，不能光一个国家发展。一个国家非常强，一个国家非常弱，那么这个强国把弱国给灭了都有可能。我觉得消除仇恨和战争也非常重要，否则“大过滤器”的问题是永远不能解决的。

　　我个人也从事教育，所以认为教育是第一位的，从小所受的教育非常重要。

　　以中东冲突为例，如果孩子从小只被告知对方是敌人、只记住彼此伤害的历史，就会在仇恨中长大。要放弃仇恨才能解决“大过滤器”的问题，但这一点恰恰最难。人们会说：你为什么替对方说话，而不替自己说话？这本身就先建立了一个对立面。要想和平相处，就要理解对方合理的关切，看到对方值得学习的地方。否则，仇恨只会不断累积。

2010年，蒋红涛（中）荣获NASA杰出贡献勋章。

可能有成千上万个宇宙

　　《新民周刊》：现在通过天文望远镜观测，发现宇宙膨胀的速度超过光速，这是不是这也可能是别的星球的文明到不了地球的一个因素？

　　蒋红涛：这里说的超光速退行主要发生在银河系之外的宇宙学尺度。银河系之内，如果达到Ⅲ型文明，应该能够进行星际旅行。按照现有物理学，有质量的物体不能在局域空间中超过光速；即便接近光速，飞出银河系也需要极长时间。现在的物理学并不是终极物理，还有待进一步发展。再发展两三百年，如果物理学上有突破，也许会发现利用虫洞或时空结构进行星际旅行的新方式。不过，这目前仍是理论设想。

　　《新民周刊》：有科学家提出来，通过量子力学来实现星际穿越，但是量子之间，其实只是一个量子态，并不是物质传送？

　　蒋红涛：对。量子隐形传态传递的是量子态信息，并不是有质量的物质传送，而且仍需要经典通信，因此不能用于超光速传递信息。它与引力波也不同；引力波是时空曲率的波动，可以携带能量和信息，并以光速传播。

　　《新民周刊》：讲到宇宙膨胀，既然它是膨胀的，有科学家也提出，它也可能会收缩，宇宙可能是个无限循环。

　　蒋红涛：这跟宇宙模型有关。目前观测到的宇宙不仅在膨胀，而且整体上呈加速膨胀。按照标准宇宙学模型，未来继续膨胀的可能性较大；但也有循环宇宙等理论模型。科学家需要通过超新星、宇宙微波背景等观测来检验。人的寿命虽然很短，但我们可以观测不同距离、也就是不同年代的天体，重建宇宙演化史。暗能量的性质仍是前沿物理中非常有意思的话题。

　　《新民周刊》：杨振宁先生之前公开说：“如果你所谓的上帝是一个人形状的，那我想没有。如果问有没有一个造物者，那我想是有的，因为整个世界的结构不是偶然的。”你怎么看他的这番话？

“毅力号”火星车拍摄的火星图景。

　　蒋红涛：爱因斯坦曾借用“上帝”来表达他对宇宙秩序和自然规律的敬畏。我们这个宇宙中事物的发展，包括生命的形成，都受一定的物理和化学规律支配。在适当条件下，复杂分子可以形成，但生命的起源并不是简单的必然结果，还受到偶然性和环境的影响。环境改变之后，生物也会随之改变。演化并不是朝“更好”的方向，而是朝更适应环境的方向发展，这就是进化。

　　不过，这里讨论的是我们能够观测的宇宙。目前学术界的一些理论，包括霍金等人讨论过的模型，认为可能不只有我们这一个宇宙，而是存在多个宇宙。但这仍是理论假说，缺乏直接观测证据。在别的宇宙中，物理规律或常数可能不同，其中许多可能没有适合生命存在的条件。

　　至于是否可以把宇宙本身或产生宇宙的规律称为“造物主”，这涉及哲学问题，跟可检验的科学命题并不完全一样。纯粹从科学方面来说，我们目前不能证明上帝存在，也不能证明上帝不存在。

　　《新民周刊》：如果说真的存在多维宇宙、平行宇宙，那么这些宇宙之间是不是不能进行交流的？

　　蒋红涛：目前从科学角度看，我们没有证据证明不同宇宙之间能够交流或相互影响。某些高维理论提出，可能存在不同的膜宇宙，它们的碰撞也许会触发类似大爆炸的事件，但这仍是没有得到证实的数学模型。宇宙“暴胀”是指早期宇宙经历极短暂的指数膨胀，空间尺度的增长可以有效超过光速，但这并不意味着物质在局域空间中超光速运动。要用实验证明这些理论很难，因为我们的观测都局限在可观测宇宙中。

外星人到底长什么样？

　　《新民周刊》：那么在我们现有的物理定律下，你觉得外星生命的形态是不是应该和人类相似？

　　蒋红涛：硅和碳在元素周期表中属于同一族，但碳能够形成更丰富、更稳定的复杂分子，所以我们已知的生命都是碳基生命。银河系中的物理化学规律与我们这里相同，因此如果有生命存在，碳基生命很可能仍是最常见的形式，不过不能排除其他可能。

　　智慧生命需要某种感知环境和处理信息的能力，但不一定与人类的触觉、视觉完全相同。至于三只眼睛、四只眼睛，自然选择通常会在资源成本和功能之间取得平衡。比如判断距离，两只眼睛通常就够了，多一只眼睛是否有优势，要看具体环境。

　　《新民周刊》：就像科幻小说或电影里经常看到的那种头很大、四肢退化的形象，一开始也是科幻小说家的幻想，后来有些科学家推测可能就是这样发展的。

　　蒋红涛：假如人类到了火星，长期在火星上居住很多代，身体形态可能会发生变化。火星表面的重力大概只有地球的38%，在没有充分锻炼和医学干预的情况下，人的骨骼和肌肉可能会减弱。不过，具体会怎样演化，目前还不能确定。

　　但是，火星定居者仍然需要高度发达的知识、判断和计算能力。刚去火星时，基础设施还不完善，更需要聪明、善于协作的人才能生存。所以，大脑发达、四肢较弱的形象可以作为一种科幻想象，但并不能当作确定的演化预测。

　　《新民周刊》：讲到火星，你曾担任美国国家科学院、工程院和医学院《火星载人探测科学战略》指导委员会委员。我们都知道马斯克在推动火星移民，那么美国在载人火星探测和长期驻留方面进展如何？

　　蒋红涛：这个指导委员会由15位来自不同领域的专家组成。第一年主要是听证和调研，各领域的专家都来汇报。我们根据这些汇报制定《火星载人探测科学战略》，为美国国会和NASA规划未来载人火星探测的科学优先事项提供参考。

　　我们指导委员会并没有提出“2040年开始火星移民”。我们讨论的是载人火星探测的科学目标和技术准备。从工程技术上看，21世纪30年代末到40年代可能出现首次载人登陆火星的任务窗口，但这只是技术窗口。至于政治、经费和国际关系等因素，也可能影响计划实施。

“旅行者号”金唱片。

　　建立可持续的火星基地将是更长期的目标，而且这个技术窗口并不只属于美国，因为现在科技传播得非常快。

　　《新民周刊》：现在物理学发展也非常快，从相对论到量子力学到弦理论，物理学理论一直在更新迭代，霍金试图寻找能解释宇宙中所有力的统一物理理论，你认为这种统一性理论是不是存在？

　　蒋红涛：这完全有可能。爱因斯坦晚年就研究统一场论，希望把电磁场和引力场统一起来。现代物理学已经把电磁相互作用和弱相互作用统一起来，但如何进一步把强相互作用和引力统一起来，仍然是前沿难题。弦理论等都在探索这个方向，但尚未得到实验确认。你问AI，它可以把现有理论总结一遍，也可以辅助推导和寻找规律，但下一步怎么走，仍然需要人的直觉、想象力和物理判断。

　　《新民周刊》：随着AI的发展，科学发展不会越来越快吗？

　　蒋红涛：技术发展会非常快。比如汽车生产，将来包括火星基地建设，都可能因为AI而大大提速。但基础科学的突破通常不会同样快，因为它不仅需要收集和分析已有数据，还需要提出新的概念、理论和可检验预测。

　　AI已经能够帮助科学家发现规律、生成假设和完成部分推导，但在统一场论、量子引力等根本问题上，下一步怎么走，仍需要人来判断。

　　《新民周刊》：你们的实验室，会引入AI来辅助工作吗？

　　蒋红涛：我在JPL工作时，涉及未公开科研数据、专有技术或受限制信息，不能把这些内容输入公开的ChatGPT等平台。原因不是AI会主动“知道我们在做什么”，而是输入内容可能被外部系统处理和保存，存在信息安全与合规风险。对于公开资料和经过批准的任务，AI工具可以在遵守机构政策的前提下使用。

寻找地外文明

蒋红涛著《沉默的宇宙》。

　　《新民周刊》：你们在搜集一些地球上的音乐和信息，准备发射到宇宙中去，寻找地外文明。1970年，我们的东方红一号卫星发射的时候，当时在卫星上播放《东方红》乐曲，那是直接向宇宙播放的吗？

　　蒋红涛：东方红一号是中国第一颗人造地球卫星，它通过无线电信号播送《东方红》乐曲。信号持续了大约28天，后来因电池耗尽而停止。

　　那颗卫星没有太阳能电池板，因此任务寿命受电池容量限制。地面接收设备可以在相应频率上接收到这一信号。

　　《新民周刊》：你们是准备用光盘刻录，不是用这种播放的形式？

　　蒋红涛：具体采用什么载体还没有最后决定。实物介质可以保存较完整的信息，但必须考虑数百年甚至更长时间尺度上的辐射、温度变化和材料老化。

　　我个人希望载体具备冗余存储、错误校正和一定的自检或修复能力。如果最终采用刻录介质，也需要选择能够在真空和辐射环境中长期稳定保存的材料，而不能简单依赖普通光盘。

　　《新民周刊》：这个项目是美国政府的吗？

　　蒋红涛：不是美国政府，如果是某一个政府、某一个机构，会遭到反对，因为你这个项目要代表全人类，不能只是一个政府。所以我们现在是公开集资，任何人，任何国家的人都可以投资加入这个项目。

　　《新民周刊》：接下来有没有继续再写一本书的计划？

　　蒋红涛：刚才有人提到刘慈欣老师写的《三体》。我认为，《三体》在文学想象上非常精彩，但其中有些设定并不完全符合现有物理学。为了把科学想象与更严谨的物理基础结合起来，我也在创作一部科幻小说。目前已经完成了一个版本，正在继续修改，并与出版方沟通。

　　此外，我还计划写一本关于前沿物理的通俗读物，介绍当代物理最重要的未解问题，以及物理学未来可能的发展方向。我希望非物理专业的读者也能看懂，不过这还需要一定时间。

链接：蒋红涛小传

　　蒋红涛，美籍华裔地球与空间科学家、天体物理学家。生于北京，毕业于北师大天文系，后赴加拿大获天体物理硕士与大气科学博士。曾任美国航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）高级研究科学家和研究团队负责人；美国国家科学院、工程院和医学院《火星载人探测科学战略》指导委员会委员。迄今已发表学术论文300余篇。其职业生涯中获得多项荣誉，包括美国气象学会科学与技术活动委员会杰出服务奖（2024年）、班纳·米勒奖（2023年）、喷气推进实验室“旅行者奖”（2022年）；入选路透社“全球顶尖气候科学家榜单”（2020年）；获美国航空航天局颁发的杰出科学贡献勋章（2019年）和杰出成就勋章（2013年、2010年）。