如果外星人給我們發了一條信息，我們怎麼知道這是一條信息？
能不能聽懂外星人，先試試和動物聊天。
與海豚交談
1961年，有十二個人在西弗吉尼亞的格林班克天文台集合，討論關於尋找外星人的藝術和科學，海豚學社（Order of the Dolphin）就此誕生。參加這次集會的都是來自不同科學領域的頂尖人才，其中有一位另類的神經科學家約翰·利利（John Lilly），此人最著名的事迹是與海豚交談。
利利與海豚交談。圖片來源：Flip Schulke
這個團體的稱號正是從利利的研究中來的。利利認為，如果人類連一起走過大半部演化史的動物都無法交流，那再說「識別遙遠行星的信號」就有點像瘋話了。從這個觀點出發，海豚學社開始研究在海洋中生活的地球同胞，希望它們能教導我們如何與外星人交談。
從那以後，利利的物種間交流研究就隨著SETI（尋找地外智能）團體的興衰而數度走紅過氣。今天它又流行起來了，這都要多虧資訊理論的新應用和技術進步，比如現在有了一種鯨類聽力和遙測（Cetacean Hearing and Telemetry，簡稱CHAT）裝置，那是一種可以在水下工作的計算機界面，能和海豚開展基本交流。
海豚有語言嗎？
用海豚比擬外星智能的做法在1999年得到了復興，那一年，SETI研究所的天文學家勞倫斯·道爾（Laurance Doyle）提出，可以用資訊理論來分析動物的交流系統，特別是寬吻海豚的各種哨聲。
研究者用資訊理論分析海豚的交流系統。圖片來源：Wild Dolphin Project
從利利開展最初的實驗以來，研究者已經發現，好幾個物種在交流時所用的辦法，在複雜程度上接近了人類語言。至於動物間的交流系統能否像英語和漢語那樣稱為「語言」，這個問題還有爭議，爭議的焦點在於界定是什麼構成了人類語言。
首先，語言並非與生俱來，而是在文化中習得的。語言學家認為，大多數（也許是全部）人類的自然語言都能夠談論抽象概念或不在眼前的東西。人們用語言創造新詞，也創造出了數量無限、長度無限的符合語法的句子。而大部分研究者都認為海豚的吱吱聲和吹哨聲缺少了許多這樣的語言學特徵。
但是道爾主張，海豚的交流模式仍可作為研究外星人交流的模型使用。比如寬吻海豚會使用所謂的「指向性信號」（referential signaling），也就是說它們的某些交流信號（聽覺的、視覺的或其他感官的）和它們環境中的某些方面有對應關係。還有人主張，海豚的信號甚至可以傳達它們的情緒、性別或年齡等信息。它們的語句（或者說它們的吱吱聲和吹哨聲）或許不及人類複雜，但同樣能夠表示抽象的信息。
寬吻海豚的交流非常豐富。繪圖：Victor Habbick Visions
如何區分語言和雜訊？
為證明海豚的信號不是隨機的雜訊，道爾引用了哈佛大學語言學家喬治·齊普夫（George Zipf）的研究。齊普夫在20世紀30年代發現，各種人類語言都有一個顯著特徵：在大多數語言中，最常用的字詞出現的頻次，是第二常用字詞出現頻次的兩倍，是第三常用字詞頻次的三倍，第四常用字詞的四倍，以此類推。比如美國英語里最常用的單詞是「the」，第二常用的是「of」，它們的出現頻次分別在所有單詞中佔到7％和3.5％。
以單詞頻次的對數為縱軸，單詞頻次的排名為橫軸，就能畫出一條斜率為-1的直線。齊普夫發現，這條斜率-1的直線在大部分書面和口頭語言中都很常見，從西班牙語到漢語都是如此，這個關係在今天就稱作「齊普夫定律」（Zipf』s law）。
許多語言都符合齊普夫定律。圖片來源：theodysseyonline.com
有了這樣一條公式，研究者就能將有意義的信號和隨機雜訊區分開來了。如果一個聲音序列沒有語義，它的分布就會是一條斜率為0的水平線，其中每個「詞語」的出現頻次都完全相同。另一方面，如果斜率小於-1，就說明這個序列冗餘太多，不可能是人類語言。道爾指出，目前看起來，雖然符合齊普夫定律也不絕對是複雜交流，但不符合齊普夫定律的肯定不是複雜交流。
「海豚語」有意義嗎？
早先的研究顯示，海豚使用的信號範圍很廣，但是科學家無法確定它們是否能和人類的語言相提並論。如果能夠，那麼這些信號至少應該符合齊普夫定律。為了驗證這個假說，道爾和他在SETI的幾個同事考察了其他幾個物種的信號系統，除了海豚之外，還包括松鼠猴和棉花植株。
研究還包括了松鼠猴（左）和棉花植株（右）。圖片來源：Pinterest
這項工作中最難的部分是將每個物種的信號拆解成可以分析的單元。對於海豚，研究者尋找的是信號中的自然中斷，也就是那些吱吱聲和吹哨聲當中的無聲間隔。接著他們再用齊普夫定律檢驗了這些單元出現的頻次。
如果海豚能以接近人類的複雜性開展有意義的溝通，那麼這些單元頻次的對數就會產生一根斜率為-1的直線——就像大多數人類語言一樣。道爾和同事選用了一群人工飼養的寬吻海豚，它們自嬰兒到成年始終在人類的觀察之下，道爾等人把它們的叫聲錄音繪成了圖表，並算出斜率為-0.95。
道爾指出，這說明「海豚語」可能是有語法的。他說，「為什麼會有語法呢？原因之一是假如傳輸中出錯，語法有助於恢復出部分正確意思，這樣肯定是對生存有利的。用人類例子來比喻，這大致相當於有一份抄寫潦草的手稿，可以利用拼寫規律破譯出其中的不明字母」。
「海豚語」可能也有語法。圖片來源：Pixabay
和海豚相比，松鼠猴的齊普夫斜率從來沒有低於過-0.6，這表示它們發出的信號太隨機，無法在裡面找到語法。棉花植株靠排放化學物質相互交流，它們的信號分布斜率接近-1.6，表示這些信號里有太多冗餘。
尋找地外智能，或許最好先從地球上的生物入手。圖片來源：ESA
道爾和同事的研究顯示，生物間的交流是多種多樣的，它們構成了一條複雜的譜系。利用數學工具，天文學家們可以判斷截獲的宇宙噪音中是否含有語言學特徵，從而作為SETI篩選智能生物的第一步。就像道爾和同事的研究指出的那樣，尋找地外智能，或許最好從我們這顆行星水下的那些奇異世界入手。不然，就算外星人發來了第一句星際問候，也可能被我們當作沒有意義的噪音而忽略。
作者：Daniel Oberhaus
翻譯：紅豬
編輯：游識猷
編譯來源：Nautilus, Dolphins Are Helping Us Hunt for Aliens
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