聪明海豚带来的启发
故事起源于1961年11月。那时，12名科学家聚集在美国西维吉尼亚州的绿堤天文台，讨论如何利用射电天文学技术探测太阳系外的智慧生命。这些科学家包括了3名诺贝尔奖得主，美国著名天体物理学家卡尔·萨根，还有一名古怪的神经学家——研究海豚交流的约翰·立莱。
你是不是很纳闷，为什么一名神经学家会去参加关于探测太阳系外智慧生命的会议呢？这就要从立莱奇怪的研究说起。立莱认为，海豚等动物和人类共享大部分演化史，如果人类无法与它们“交流”，那么人类还认为自己能识别来自遥远星球的信号的话，就有点异想天开了。因此他相信，海豚这种生物可能是人类与外星人进行交流的突破点。
立莱详细描述了自己的研究成果：在两只分别处于相邻水池中的海豚的身上安装发射器和接收器，就可监测海豚们的“对话”。他确信海豚有自身复杂的语言，包括吹气声、口哨声和咔哒声在内的不同交流方式。
受到立莱研究的启发，科学家们将这次讨论会称为“海豚会议”，并投票组成团体，决定自称“海豚会”，成为地外文明搜寻组织（SETI）的一份子。
可是之后的相关研究并没有得到重要进展。而后，地外文明搜寻组织、立莱及其追随者对跨物种间交流的研究热潮逐渐褪去。
何为语言？
但是，今天它却再次流行起来了——借助先进的信息论和高科技，人类能通过一些设备与海豚建立基本的沟通，例如鲸类动物听力遥测设备，可“翻译”出海豚的叫声。
为首的研究者是地外文明搜寻组织的天文学家劳伦斯·多伊尔，他提议利用信息论去分析动物的交流系统，让海豚的声音信号回归到“和外星人的交流模式”的研究中，尤其是宽吻海豚的口哨技能。
目前，科学家已经发现许多物种会使用复杂程度接近人类语言的方法进行通信。可是，人们对于一些问题争论不休——将动物的通信系统作为“语言”是否恰当？动物的通信系统和人类的语言方式是否一样？而争论的中心点在于：怎样才算是语言？
首先我们得知道，语言不是与生俱来的，而是通过文化获得的。根据语言学家的总结，自然的人类语言有一项重要功能——某个人可以通过创造新词语、新句子，讲述不存在于眼前环境里的抽象概念或事物。大多数研究人员认为，海豚的尖叫声和口哨声缺乏以上语言特点。
然而，多伊尔认为，对于研究“和外星人的交流模式”，海豚之间的沟通仍然是有意义的。它们的尖叫声或口哨声可能不会像人类语言那么复杂，但它们并不是随机发出来的噪声，可以传达很多信息乃至抽象信息。有些人认为，海豚的信号甚至会透露海豚的情绪、性别或年龄。
如何判定“动物声音”是“语言”？
这要从一个奇特的语言定律开始。
20世纪40年代，美国哈佛大学的语言学教授乔治·齐普夫发现人类各种语言之间存在惊人的共性。
在大多数语言中，最常使用的词语出现的次数是第二常用词语的2倍，是第三常用词语的3倍，是第四常用词语的4倍……以此类推。以英语为例，最常用的一个词是“the”，紧接着是“of”，所占比例分别为7%和3.5%，很明显前者恰好是后者的2倍。
当将这些常用词语的使用频率以对数形式绘制到图上时，图中显示的是一条斜率为-1的直线。齐普夫察觉到，最常见的口语和书面语言中，词语使用频率的斜率通常是-1，从汉语到西班牙语，无一例外，之后他将这种关系称为齐普夫定律。
这样的一个公式使得研究人员能够从随机噪声中，区分出有意义的信号。如果声音没有语言意义，其分布图将是一条又平又直的线，或者说是一条斜率为0的直线，因为每个“字”出现的可能性是相同的。而在另一方面，当分布图比斜率为-1的直线还陡时，比如为-1.5时，表明这种声音比人类语言还要繁杂（冗余度太高）。
通过上述知识，我们知道，如果海豚信号接近人类语言的话，那么它们的信号应至少要符合齐普夫定律。
“海豚语”的规律
为了测试这一点，多伊尔和地外文明搜寻组织的同事们收集了几个不同物种的信号，从植物界的棉花到动物界的松鼠猴，当然还有重要的海豚。多伊尔和他的同事们记录了一群圈养宽吻海豚的声音情况，从它们的婴儿期一直观察到成年期。
他们首先遇到的问题就是，怎么将每一物种的声音信号破解为可用来分析的信号单元？不过研究人员很快就解决了该问题，例如对于海豚，他们寻找的是声音的自然空隙点：它们尖叫声之间或者口哨声之间的停顿点，由此检查声音的频率能不能和齐普夫定律对应上。如果海豚之间的沟通有意义的话，这些声音频率的对数形式分布图会是斜率为-1的直线——就像大多数的人类语言。
结果几乎验证了之前的假设，宽吻海豚声音信号产生的斜率为-0.95，非常接近人类语言的-1。这表明，“海豚语言”可能是有一定语言结构的。
相比之下，松鼠猴声音的斜率一直高于-0.6，这说明声音信号太随机了，没有语言结构。至于植物界的棉花，它们通过排放化学物质传递信息，信号分布斜率接近-1.6，这说明信号太过繁杂了。
向地外文明迈进一步
可是为什么海豚会使用有语言结构的声音来通信交流呢？这样的方式有什么意义呢？
多伊尔相信，这种语言结构减少了交流过程中可能会出现的错误，还能纠正错误。比方说，人类在抄写一份印刷得模糊不清的文章时，在文章中某些词语已经看不见的情况下，人们还是可以根据语句大意和上下文关系来估测原来的词语，并恢复原文。这对于高等生物来说，肯定是具有生存价值的。
基于数学工具，多伊尔和他的同事们为我们验证了海豚声音信号接近人类语言的通信系统。因此，我们或许也可以利用这个数学工具迈出搜索地外文明的第一步，帮助天文学家确定所截获的宇宙噪声是否具有语言结构的特点。
本文源自大科技*科学之谜 2016年第8期杂志文章、欢迎广大读者关注我们大科技的微信号：hdkj1997
