搜寻地外文明,寻找外星科技 [复制链接]

人类自非洲出发开始史诗般的大迁徙至今，已经经历了数千代人。我们有能力在两代人的时间内离开地球，与数千代人相比，这只是一段很短的时间。我们与黑猩猩、海豚、虎鲸和大象等物种共享智力，也许还共享感觉。我们是唯一一种让物质世界按照我们的意志改变的物种，我们还设计制造了计算机、摩天大楼和火箭。我们会是唯一发展出能在自己居住的行星之外探险的技术的生物吗？

回答这个问题的最好方法是利用最快的物质：电磁波。利用远程传感技术，我们可以对遥远的行星进行分析，并寻找微生物的生命痕迹，甚至越过生物进化中的不确定因素，寻找文明和科技存在的证据。几十年来，科幻作家虚构了很多有关外星人的故事，这些外星人要么具有奇特的生物学特征，要么发展出了远超人类的科学技术。科学家则希望通过“搜寻地外文明计划”（SearchforExtraterrestrialIntelligence，简称SETI），发现外星文明。

年，《自然》杂志发表了一篇颇具影响力的论文《寻求星际交流》（SearchingforInterstellarCommunications），在这篇论文中，朱塞佩·科科尼（GiuseppeCocconi）和菲利普·莫里森（PhillipMorrison）认为，即使地球之外的任何地方都没有生命存在的证据，我们仍要开展星际信号搜寻。他们在文章中写道：“读者可能会将这些猜测都归入科幻小说领域，但我们认为，或者更确切地说，上述观点表明，就我们目前所知的情况来看，星际信号完全有可能存在，如果星际信号真的存在，那么我们很快就可以探测到它们了。”

科科尼和莫里森认为，我们应该瞄准邻近的类太阳恒星，并搜寻窄带微波信号。射电波不是由恒星自然产生的，因此，如果有来自恒星的射电波信号，就只可能来自邻近该恒星的人工信号源。射电望远镜和大功率的射电发射器在10年前就已经建造好了。那么，去哪里寻找信号呢？可见光不是最佳选择，因为厚厚的行星大气层是不透明的，而且星系中数以十亿计的恒星发出的光是严重的干扰源。射电波段则平静得多，因为恒星不会发射射电波。此外，在1GHz～10GHz频率范围内，宇宙环境中有一个特别安静的区域。水蒸气不会吸收这个频率范围内的射电波，因而它们可以在星系间自由地传播很远的距离。这个频率范围也正好是氢原子基态跃迁光谱所在的范围，这一点，任何了解物理学的外星文明都会注意到。

科科尼和莫里森建议天文学家去搜寻这个频率范围，并回应质疑者：“虽然成功的概率很难估算，但如果我们不去搜寻，成功的概率就是0。”随后不久，在位于绿岸（GreenBank）的美国国家射电天文台（NationalRadioAstronomyObservatory），年轻的研究员弗兰克·德雷克（FrankDrake）将一台口径25米的射电望远镜，对准了两颗邻近的类太阳恒星：波江座ε（EpsilonEridani）和鲸鱼座τ（TauCeti）。这就是“奥兹玛计划”（ProjectOzma），以《绿野仙踪》中虚构的奥兹国统治者的名字命名。虽然现在已知鲸鱼座τ的宜居带中有一颗系外行星围绕其公转，但德雷克在他短暂的实验中并没有监测到人工信号。

年，德雷克在绿岸射电天文台主持召开了一个小型会议。他回忆道：“在会议召开前几天，我意识到我们需要一个议事日程，因此我写下了你需要知道的所有信息，从这些信息中，你会知道要探测地外生命有多难。如果你将这些量相乘，毫无疑问，你会得到一个数，即N，也就是银河系中可探测的文明的数量。”[插图]在最初的公式里，N是以下几个量的乘积：银河系中恒星的平均形成率，拥有行星的恒星比例，这些恒星拥有的宜居行星的平均数量，宜居行星中真正进化出生命的比例，有生命的行星中进化出智慧生命（比如文明）的比例，在太空中可以探测到的文明的比例，处于可探测或者可通信状态的文明的持续时间。

德雷克方程虽然很冗长，却对“搜寻地外文明计划”产生了巨大的推动作用。目前，天文学家已经测量了方程的前3项。后4项不仅是未知的，估算值甚至相差几个数量级。因此，N与它最不确定的因素一样不确定。甚至连德雷克本人都认为，他这个完全靠脑力想出来的公式只是将未知量涵盖进去，并非一个有用的工具。如下图——

面对这些不确定因素，“搜寻地外文明计划”的研究者们并没有望而却步。美国国会以“这是在浪费纳税人的钱”为由，缩减了美国国家航空航天局在搜寻地外文明上的项目资金，但世界上仍有很多团体在继续开展研究。其中最著名的是年成立的搜寻地外文明学会（SETIInstitute），该学会是一家位于加利福尼亚的非营利性组织。该学会正在建造艾伦望远镜阵列（AllenTelescopeArray），该阵列有个天线，位于旧金山东北部，部分资金由微软公司的联合创始人保罗·艾伦资助。

“搜寻地外文明计划”面临着一个经典的“大海捞针”难题——大海里要有针才行。这片大海中存在数以百万计的潜在目标、数以十亿计的可能频率，以及很多种过滤信号和检测信号的潜在方法。在搜寻了半个多世纪仍一无所获后，继续搜寻外星文明似乎有点不切实际，但“搜寻地外文明计划”的研究人员指出，目前计算机处理能力成倍提升，探测器带宽呈指数增长，他们正乘着时代潮流不断前进。艾伦望远镜阵列完全建成后，其在投入使用的前几个月内的观测成果，就将超过之前所有的研究成果的总和。

相比破译信号中包含的信息，确定射电信号是否为人工信号要容易得多。如果你对此表示怀疑，请回想一下，我们虽然无法与灵长类动物进行交流，但我们和它们共享了99%的DNA。现在请想象一下，我们正试图和外星人进行交流，这些外星人甚至可能没有DNA，我们对他们的形态和机能也一无所知。我们假设，如果外星人能发射射电信号，他们就一定拥有智慧。换句话说，交流方式是很好分辨的。交流介质就是信息。

“搜寻地外文明计划”的研究人员主要运用射电天文学来开展研究，但强大的现代激光技术提供了另一种可能的选择。如果一颗行星上的文明使用高速脉冲激光器发射信号，而不是使用射电发射器发射信号，那么，激光脉冲信号就可能从附近恒星发出的稳定的光中跳出来。如果是邻近的恒星，使用小型望远镜就可以进行光学波段的地外文明搜索。现在，脉冲激光的功率强大到可以和太阳相比——当然仅仅对在十亿分之一秒的时间内沿特定方向传播的脉冲激光而言。

搜寻地外文明的另一种方法，是寻找被外星文明以热量的形式“浪费”的能量。通过红外望远镜，我们能观测到超出了恒星及其周围的行星发出的辐射的正常值的低能辐射。即使是那些没有主动尝试与外界进行通信的文明，也可以通过这种方法进行探测。“搜寻地外文明计划”更准确地说应该叫“搜寻地外科技计划”，因为即使没有技术，外星文明也可能拥有智力。我们以虎鲸为例来阐释这一问题。

虎鲸又被称为杀人鲸，但实际上它们是海豚的近亲。它们能长到9米长，重达11吨，寿命和人类一样长。洛丽·马里诺（LoriMarino）来自埃默里大学（EmoryUniversity），她用磁共振成像（MRI）分析了一只虎鲸的大脑，结果发现它们的大脑很大，脑组织发育良好，这有利于它们分析自身所在的三维环境。虎鲸的语言非常复杂，而且不同的族群拥有不同的方言。它们十分注重社群关系，成年虎鲸会花很多时间和幼鲸待在一起。虎鲸的捕食方式似乎是一代一代传下来的。这种传播文化信息的能力使得虎鲸被归入精英物种之列，而以前只有人类才被视为精英物种。除了人类之外，虎鲸没有天敌，它们完美地适应了水生环境，也不需要进化出手指和对生拇指。虎鲸永远不会开展地外文明搜索，搜寻地外文明的研究人员在其他星球上发现类似虎鲸的生物的概率也极低。

虽然光的传播速度非常快，但宇宙空间更广阔。离地球最近的类地行星可能在几十光年之外。在生物进化的过程中，如果只有少部分物种能发展出科技文明，那么离我们最近的“笔友”可能远在数百光年之外。当我们接收到地外文明发来的信号时，该文明可能已经衰退或者消亡了。当我们试图离开我们所在的星球时，我们必须准备好面对这么一个事实：宇宙空间可能是一个非常孤独的地方。在宇宙中，我们要么是“孤独”的，要么是“不孤独”的，每种可能性都会影响我们探索宇宙深空的理由。如果我们是孤独的，那么我们探索太阳系外空间就只是出于好奇，或者为了在地球之外传播人类文明。如果我们不孤独，那么星际旅行就不只是一种尝试，其对地球和人类而言都意义重大。

想象力是人类所拥有的最奇特的天赋之一。在艺术、音乐、小说和诗歌等领域，我们运用想象力创造出了纯粹的意识世界。科学并不只是一个由事实和理论组成的枯燥的集合——科学是由想象力驱动的。当牛顿想象着在高山山顶放置一枚大炮，并发射一个抛射体，这个抛射体将以地球在其下方弯曲的速度下落时，他就在想象太空旅行，这比我们发展出脱离地球引力的科技早了年。长期以来，科幻作家和太空艺术家一直梦想着其他世界，如今，陆续发现的众多充满异域风情的系外行星足以满足他们的想象。

我们不要忘记我们是如何走到今天的。动物四处游荡，只为寻找食物和扩大自己的领地。只有人类才会出于自身原因，产生去探索的冲动。人类从非洲不断向外扩散，到1万年前时，我们驯化了动植物，适应了群居生活，从而过上了更好的生活，但我们仍然保有好奇心。所以，我们先是在茫茫大海上乘风破浪，然后利用化学燃料挣脱了地球引力的束缚，乘坐飞机遨游天际，搭乘火箭呼啸升空。在探索太空的过程中，我们研制出了更好的发动机、更快的计算机和更智能的材料。未来，随着太空探索的进一步发展，我们将开发出更高效的燃料、更微型的控制系统，以及更先进的医疗诊断技术。

太空旅行既是紧迫的，也是现实的。我们现在拥有的技术和手段，足以支持我们在太空中生活和工作，在地球之外建立永久居住点，以及探索太阳系甚至太阳系之外的空间。没有什么物理定律能阻挡我们前行的步伐。如果我们致力于开展太空旅行，就必须相互合作，因为摆在我们面前的难题是任何一个国家都无法解决的。为此而付出的努力，会使我们更伟大。

然而，太空旅行永远不会成为我们的首要任务，我们还要解决穷人的温饱问题，还要治疗疾病，还要消除战争，还要修复伤痕累累的地球。开展太空探索虽然挑战着我们的聪明才智，却能为我们的日常生活带来诸多好处。通过了解其他世界，我们能更好地保护地球。这些探索活动让我们不再只是银河系历史上的一个脚注。探索的意识早已刻在我们的DNA中，我们应该坦然接受。每个人一生中都至少有一次机会从躯体的软骨组织中解放出来，去看一看镶嵌在黑天鹅绒般的夜空中的宇宙宝石。