人类自古以来就仰望星空，并不断追问一个问题：在浩瀚宇宙中，我们是否真的孤身一人？如果其他智慧生命存在，它们会以什么形态出现？又会用怎样的方式与我们沟通？
科学研究已经表明，宇宙中存在外星生命的可能性并非空想。然而，恒星之间的距离极其遥远。即便最近的恒星系统，也在4.4光年之外。如果人类真的与外星文明建立联系，很可能只能通过远距离信号交流。即使在最理想的情况下，一次完整的“对话”往返，也可能耗时十年以上。
在这种背景下，一个现实的问题随之出现：如果双方完全没有共同语言，这样的交流如何实现？为了解答这一难题，我们不妨将目光转回地球，观察一种与人类在思维方式上截然不同的生命——蜜蜂。
虽然人类与蜜蜂的大脑结构、体量和复杂程度相差悬殊，但令人惊讶的是，双方都具备一定的数学能力。我们近期在《列奥纳多》期刊上发表的一篇论文中提出，通过思想实验发现，数学或许能够成为一种跨物种、甚至跨文明的交流基础，在未来的星际通信中发挥关键作用。
将数学视为一种普遍语言的想法并非新鲜概念。早在17世纪，伽利略就曾将宇宙描述为一本“用数学书写的书”。在科幻作品中，这一理念更是反复出现。例如，《接触》中外星文明通过无线电信号发送质数序列向人类示好；《三体》中，外星人与人类借助数学规则展开交流；而《降临》则描绘了一种拥有完全不同时间观念与数学体系的外星智慧。
现实世界中，人类也尝试过用数学向宇宙“自我介绍”。1977年发射的旅行者号探测器携带的金唱片，其封面刻满了数学和物理符号，用来向潜在的发现者解释人类文明。1974年的阿雷西博信息则通过二进制编码，传递了基本数字、化学元素以及DNA结构等信息。直到2022年，科学家仍在设计新的二进制通信系统，希望能逐步引导外星文明理解人类的数学、化学和生物学。
但在尚未发现外星生命之前，我们该如何验证数学是否真的具有“通用性”？答案或许就藏在地球上。
如果描述一种拥有触角、多条腿和复眼的生物，人们可能会联想到外星人，但这同样适用于蜜蜂。蜜蜂与人类的共同祖先，早在6亿多年前便已分道扬镳。此后，双方各自进化出完全不同的大脑结构和社会系统，却都发展出了沟通能力、社会协作能力，以及一定程度的数值理解能力。
人类创造了语言，而蜜蜂则进化出了独特的“摇摆舞”。这种舞蹈可以传递食物的方向、距离、与太阳的夹角，甚至资源的质量。正因如此，在思想实验中，蜜蜂常被视为一种“地球版外星智慧生命”的理想模型。
在2016年至2024年期间，我们通过一系列实验系统研究了蜜蜂的数学学习能力。实验对象是自由飞行的蜜蜂，它们自愿参与测试，并通过正确完成任务获得糖水奖励。结果显示，蜜蜂不仅能够进行简单的加减运算，还能区分奇偶数、比较数量大小，甚至对“零”这一概念表现出初步理解。
更令人意外的是，蜜蜂还能将不同符号与特定数量联系起来，这种能力在某种程度上类似于人类学习不同数字系统的过程。尽管蜜蜂的大脑极其微小，但它们已经具备了处理数量关系的基础能力。只要能够理解“加一”和“减一”，理论上就具备了构建全部自然数体系的可能性。
如果像人类和蜜蜂这样，被视为完全陌生的物种，都能发展出数学能力，那么数学或许并非某一种文明的专属产物，而是智慧本身的自然结果。由此推测，若外星生命真的存在，并且其认知系统足够复杂，它们很可能也掌握某种形式的数学。
接下来真正值得思考的问题是：不同文明是否会发展出类似“方言”的数学体系？又或者，数学在宇宙尺度上是否真的具有统一性？
这些研究不仅为未来的星际通信提供了启发，也重新引发了一个古老的哲学问题：数学究竟是人类发明的工具，还是所有智慧生命都会触及的普遍真理？
来源：sciencealert（编译 / 整理：olaola）