| 如何探测外星文明 |
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| bjb 中国科协信息中心提供 2001-09-17 |
在距今不太远的古代，由于科学技术不发达，当人们在茫茫大海航行时，为了保存和传递信息，往往把写有信息的纸条放在瓶子里，然后封紧，扔进大海。这些瓶子可能随着洋流冲到岸边，被人发现，从而获知传递信息者的状况。 虽然这种“漂流瓶”的方法极不可靠，它有可能并不漂到岸边，而是在大海中继续“流浪”，这样，几百年上、几千年、甚至上万年，传递乾的信息也就石沉大海，再也无人知晓。
就像古人在茫茫大海中旅行一样，现代人在茫茫宇宙中的“旅行”也只好采用一种“现代漂流瓶”的方法进行联络。这种方法就是在寻找外星文明时，使用一些可能与外星文明共通的东西，主要是电波和数字，通过这些宇宙语言，来和外星人交流。
无线电是与外星文明打交道的一种合理方式。因为采用电波是具有文明的社会都有可能达到的，它的速度和光一样快，而我们最快的宇宙飞船速度只能达到光速的几千分之一，离我们最近的恒星有4.2光年远，假如我们要到那儿，坐上最快的飞船，也要飞2.5万年；大多数恒星比这还要远，同时，以目前的科技水平，我们无法乘坐宇宙飞船和外星文明交流。
事实上，早在19世纪，人们就在想办法和外星文明联系上。在20世纪的四分之一的时间中，我们已在不停地用电波轰击太空，现在电波在所有方向上已经传播了70光年，覆盖了数千个恒星系统。我们可以设想，某个星球上的智慧生命，现在已经打开收音机，正在收听地球上的一些流行歌曲。
科学家们主要利用电波做两年事：一是监听外星文明发出的信号；二是向外星文明发送无线电信号。1960年和1972年，美国实施了聆听邻近两颗恒星无线电信号的“奥兹玛”计划，1974年向武仙座拍发了一份简短电报。
怎样才能使外星文明接收到我们的信号呢？因为我们知道，电波信号传得越远越微弱，再加上其他辐射、杂音的干扰，外星文明收到的可能性很小。科学家发现：为了使宇宙中的外星文明接收到我们的电波信号，必须建立一个发射台，其发射功率与一颗中等恒星的辐射功率相当。如果用21厘米波发射只有智能生物才能接收的单频信号，不仅需要功率惊人的发射机，还要配备一组庞大的球形天线系统。如果发射功率为1026瓦，作用距离要求达到3万光年时，其球形半径应达到0.1天文单位（约1500万千米）。尽管地球大气层对21厘米波的吸收率只有1%，但这个系统消逸在大气层中的能量高达1024瓦，是地球吸收太阳能量的百万倍。因此，一旦这座无线电发射机启用，人类末日也就降临了。
如果必须有这样一座发射台，我们也只能把它建立在宇宙空间。但是，在宇宙空间建造其代价不菲。比如说，我们要在离地球100个天文单位的地方建一座功率为2×105瓦、球形天线半径为5000千米，作用距离为1万光年的无线电发射台，采用平均密度为100千克/米3的材料，则球形天线的全部质量为5×1019吨，约是地球质量的五百分之一。如使用千分之一光速的核动力飞船运送这些金属材料，在飞行中将释放的能量，一般应限制在恒星辐射能量的0.1%范围内。在太阳系里，是3×1023瓦。用满足这个条件的飞船运送天线材料，至少需300万年。再加上挖掘材料、原料、燃料，运送劳动者、食品，需3000万年。此外，当发射台完工后，每年要消耗108吨核燃料，并且我们建立与发射台保持联系的线路所需功率大大超过发射台的功率。这太过分了！人类还不具备这样的能力。就是能够进行的话，也将是得不偿失的。
如果采取接收外星文明信号的方法，造价要低廉得多，并且可行性要大一些。这样我们就必须建立多路窄频全向接收天线系统，以接收外星来的信号。但是外星文明发出的信号，即使是在很近的行星系统里，由于各种干扰，我们也很难收到。
假定在通讯的时候，对方发出极强的电波，地球这边的设备也能够收到。那么首先地球上的射电望远镜就必须对准银河系中上千亿个星球，而对方由于并不知道地球，也必须向上千亿个星球发射信号，这样，两者相遇的机会太少了。 即使相遇，我们收到了外星文明的信号，那又当如何？由于宇宙空间异常遥远，离地球数万光年。在这期间，地球文明和对话的外星文明还是否存在，恐怕难以知道。
即使收到外星文明的信号，我们能否分辨和识别，也是一个问题。1899年，电气技术者尼可拉泰斯拉，用刚发明没有多久的无线电接收到奇怪的电波记号；后来，在美国和欧洲间的无线通讯才刚开始，一位无线电爱好者，收到比自己使用的周波数还低很多的记号，当时被认为是火星发送的电波；但是，这些电波记号到底从哪儿来的，没有人能够知道。到一个世纪后的今天，虽然天文学家们每天接受到无数的电波，但由于这些电波可能来自地球本身，也可能是来自地球发射的探测器、卫星，因此很难分辨。
看来，“樱桃好吃树难栽”。虽然采用无线电波的方式是最合适的方法，但实施起来无疑是困难重重。尽管如此，科学家们丝毫没有放弃用电波与外星文明取得交流的努力。1982年夏天，IAL（国际天文联盟）曾开展地球外生物大搜索，1992年10月，美国在波多黎各和加利福尼亚启动了两个强有力的射电望远镜，叫做“微波探索计划”。
以往科学家喜欢用1420兆赫到1720兆赫的微波进行接收，这一区域叫水洞，被认为是外星人最可能用的发射频率。为什么呢？因为一个水分子（H2O）由一个氢原子和一个氢氧根（OH）组成，当氢原子在空中相撞时，辐射出来的能量频率为1420兆赫，当氢氧根（OH）在空间相撞时，辐射的能量频率为1720兆赫，因此称为水洞。
由于氢是宇宙中最基本的元素，智慧生命可能采用这种方式发射电波；并且水洞还是波谱中一段比较安静的区域。氢原子的辐射很微弱，而在其他一些波段里则有很多强辐射，这样就会干扰可能会有的智慧生命的信号。1960年的欧兹玛计划就因干扰太大而毫无结果。
微波探索计划则不同。它可以同时接收1000多万个频道，它在30秒钟中得到的资料比过去30年还多。它目前有两个计划：一是目标搜索，在10年内采用水洞内的频率搜索类似太阳的1000个恒星，或距地75光年内的所有恒星；二是太空环视，在10年以1000兆赫至10000兆赫的波段搜寻每个地方。这一计划实施的当日是纪念哥伦布发现新大陆500周年纪念日，表明了地球上的科学家寻找外星文明的信念。
那么，假如我们一旦和外星人见面，该使用什么语言呢？最有可能的是数学。中国数学家华罗庚认为，我们可以用两个图形作为与外星人交谈的媒介，一个是“数”，另一个是“数形关系”（勾股定理）。
为什么宇宙语言要用“数”和“数形关系”呢？因为无论外星文明是怎样的，数数的规则应该类似。外星文明数星星，数其他东西，规则应当相同，如果他们的手指有12个或5个，他们就会是12进位制或5进位制，而不是人类的10进位制。勾股定理：直角三角形斜边的平方等于两直角的平方和。这种自然图形所具备的“数形关系”在整个宇宙中是普遍的。 然后我们以“数”和“数形关系”为基础，表达一些复杂的运算和图画，期望他们能“看图识字”，弄懂我们的意思。
美国科学家利用这种方法向武仙座发了一封简短的电报，至今没收到回音。由于恒星之间距离遥远，真要有返回信号的话，也须耐心等待。
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