想找外星人？先懂海豚
聰明海豚帶來的啟發
故事起源於1961年11月。那時，12名科學家聚集在美國西維吉尼亞州的綠堤天文台，討論如何利用射電天文學技術探測太陽系外的智慧生命。這些科學家包括了3名諾貝爾獎得主，美國著名天體物理學家卡爾·薩根，還有一名古怪的神經學家——研究海豚交流的約翰·立萊。
你是不是很納悶，為什麼一名神經學家會去參加關於探測太陽系外智慧生命的會議呢？這就要從立萊奇怪的研究說起。立萊認為，海豚等動物和人類共享大部分演化史，如果人類無法與它們「交流」，那麼人類還認為自己能識別來自遙遠星球的信號的話，就有點異想天開了。因此他相信，海豚這種生物可能是人類與外星人進行交流的突破點。
立萊詳細描述了自己的研究成果：在兩隻分別處於相鄰水池中的海豚的身上安裝發射器和接收器，就可監測海豚們的「對話」。他確信海豚有自身複雜的語言，包括吹氣聲、口哨聲和咔噠聲在內的不同交流方式。
受到立萊研究的啟發，科學家們將這次討論會稱為「海豚會議」，並投票組成團體，決定自稱「海豚會」，成為地外文明搜尋組織（SETI）的一份子。
可是之後的相關研究並沒有得到重要進展。而後，地外文明搜尋組織、立萊及其追隨者對跨物種間交流的研究熱潮逐漸褪去。
何為語言？
但是，今天它卻再次流行起來了——藉助先進的資訊理論和高科技，人類能通過一些設備與海豚建立基本的溝通，例如鯨類動物聽力遙測設備，可「翻譯」出海豚的叫聲。
為首的研究者是地外文明搜尋組織的天文學家勞倫斯·多伊爾，他提議利用資訊理論去分析動物的交流系統，讓海豚的聲音信號回歸到「和外星人的交流模式」的研究中，尤其是寬吻海豚的口哨技能。
目前，科學家已經發現許多物種會使用複雜程度接近人類語言的方法進行通信。可是，人們對於一些問題爭論不休——將動物的通信系統作為「語言」是否恰當？動物的通信系統和人類的語言方式是否一樣？而爭論的中心點在於：怎樣才算是語言？
首先我們得知道，語言不是與生俱來的，而是通過文化獲得的。根據語言學家的總結，自然的人類語言有一項重要功能——某個人可以通過創造新詞語、新句子，講述不存在於眼前環境里的抽象概念或事物。大多數研究人員認為，海豚的尖叫聲和口哨聲缺乏以上語言特點。
然而，多伊爾認為，對於研究「和外星人的交流模式」，海豚之間的溝通仍然是有意義的。它們的尖叫聲或口哨聲可能不會像人類語言那麼複雜，但它們並不是隨機發出來的雜訊，可以傳達很多信息乃至抽象信息。有些人認為，海豚的信號甚至會透露海豚的情緒、性別或年齡。
如何判定「動物聲音」是「語言」？
這要從一個奇特的語言定律開始。
20世紀40年代，美國哈佛大學的語言學教授喬治·齊普夫發現人類各種語言之間存在驚人的共性。
在大多數語言中，最常使用的詞語出現的次數是第二常用詞語的2倍，是第三常用詞語的3倍，是第四常用詞語的4倍……以此類推。以英語為例，最常用的一個詞是「the」，緊接著是「of」，所佔比例分別為7%和3.5%，很明顯前者恰好是後者的2倍。
當將這些常用詞語的使用頻率以對數形式繪製到圖上時，圖中顯示的是一條斜率為-1的直線。齊普夫察覺到，最常見的口語和書面語言中，詞語使用頻率的斜率通常是-1，從漢語到西班牙語，無一例外，之後他將這種關係稱為齊普夫定律。
這樣的一個公式使得研究人員能夠從隨機雜訊中，區分出有意義的信號。如果聲音沒有語言意義，其分布圖將是一條又平又直的線，或者說是一條斜率為0的直線，因為每個「字」出現的可能性是相同的。而在另一方面，當分布圖比斜率為-1的直線還陡時，比如為-1.5時，表明這種聲音比人類語言還要繁雜（冗餘度太高）。
通過上述知識，我們知道，如果海豚信號接近人類語言的話，那麼它們的信號應至少要符合齊普夫定律。
「海豚語」的規律
為了測試這一點，多伊爾和地外文明搜尋組織的同事們收集了幾個不同物種的信號，從植物界的棉花到動物界的松鼠猴，當然還有重要的海豚。多伊爾和他的同事們記錄了一群圈養寬吻海豚的聲音情況，從它們的嬰兒期一直觀察到成年期。
他們首先遇到的問題就是，怎麼將每一物種的聲音信號破解為可用來分析的信號單元？不過研究人員很快就解決了該問題，例如對於海豚，他們尋找的是聲音的自然空隙點：它們尖叫聲之間或者口哨聲之間的停頓點，由此檢查聲音的頻率能不能和齊普夫定律對應上。如果海豚之間的溝通有意義的話，這些聲音頻率的對數形式分布圖會是斜率為-1的直線——就像大多數的人類語言。
結果幾乎驗證了之前的假設，寬吻海豚聲音信號產生的斜率為-0.95，非常接近人類語言的-1。這表明，「海豚語言」可能是有一定語言結構的。
相比之下，松鼠猴聲音的斜率一直高於-0.6，這說明聲音信號太隨機了，沒有語言結構。至於植物界的棉花，它們通過排放化學物質傳遞信息，信號分布斜率接近-1.6，這說明信號太過繁雜了。
向地外文明邁進一步
可是為什麼海豚會使用有語言結構的聲音來通信交流呢？這樣的方式有什麼意義呢？
多伊爾相信，這種語言結構減少了交流過程中可能會出現的錯誤，還能糾正錯誤。比方說，人類在抄寫一份印刷得模糊不清的文章時，在文章中某些詞語已經看不見的情況下，人們還是可以根據語句大意和上下文關係來估測原來的詞語，並恢復原文。這對於高等生物來說，肯定是具有生存價值的。
基於數學工具，多伊爾和他的同事們為我們驗證了海豚聲音信號接近人類語言的通信系統。因此，我們或許也可以利用這個數學工具邁出搜索地外文明的第一步，幫助天文學家確定所截獲的宇宙雜訊是否具有語言結構的特點。
本文源自大科技*科學之謎 2016年第8期雜誌文章、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號：hdkj1997
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