飘洋过海来看你 – 搜寻地外文明_风闻

原创：牧夫天文

原作：王茸

校对：杨伯顺 王婧彧

编排：黄卓尔

“这是什么雕塑？”罗辑置身于这群对天挣扎的手臂中，虽然出了一身汗，还是感到阵阵寒意。在雕塑群的边缘，罗辑看到了一块肃穆的方碑，上面刻着一行金色的大字：

给岁月以文明，而不是给文明以岁月。

《三体》2: 黑暗森林 刘慈欣

瞬间被刷屏的“15亿光年外重复无线电波”

上周四, 现实世界的媒体圈以及虚拟世界的朋友圈都被一条新闻刷屏: “科学家检测到15亿光年外重复无线电波”。没有什么比这条略显神秘的天文新闻更能挑动刚刚跨入新年的人们的神经，一定程度的未知往往会促进想象力的爆发或激起略显黑色幽默的尴尬。不出意外, 朋友圈也迅速被 “求外星人带走” “黑暗森林法则到来了” “表白就在此刻，now or never”“今天不减肥，想吃点什么就吃点什么吧”等等占领，看来天文学还是有广泛群众基础的，尽管有时也和谣言共存，做科普的同仁们继续努力吧。

(Credit: chime-experiment.ca)

上图就是此次事件网红主角: CHIME，全称Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment, 中文翻译为加拿大氢强度绘图实验望远镜，位于加拿大英属哥伦比亚省奥拿肯峡谷中，由4根100米 x 20米的南北向半管型U型柱体构成。 此次CHIME报告呈现的2018年7月至8月的13个快速射电暴中，至少有7个的频率在400兆赫兹以下，创造了记录新低。同时，有一个距离我们约15亿光年的源头发出的FRB信号在数月内至少重复了6次(最后一次发生在2018年10月下旬)，这是迄今为止天文学家第二次记录到FRB信号重复事件。

被信息轰炸了几天后，“时间永是流驶，街市依旧太平”。周一依然持续低头刷手机偶尔抬头也可能会淹没在光污染中追不到星空的我们，或许还有无数个平行宇宙中的我们，是否依然记得几天前刚读到这条新闻时的激动呢？真的存在地外文明吗？地球文明孤单吗？

德雷克方程与SETI

搜寻地外文明这件事, 地球上的科学家们是非常认真的。其中一个影响很广泛的计划便是SETI。

SETI的全称是Search for ExtraTerrestrial Intelligence, 中文译为搜寻地外文明计划, 主要通过射电望远镜监测可能来自地外文明的无线电以及光波信号。提到SETI，就要提到其创立者,现在89岁的美国天文学家法兰克•德雷克 (Frank Drake), 他在1960年时开展了Project Ozma (奥兹玛计划)，用无线电来搜寻地外生命，并在1年后召开了首次搜寻地外文明计划的会议, 以及提出了著名的Drake Equation (德雷克方程)。 大家所熟悉的天文学家卡尔•萨根(Carl Sagan)也参与了此方程的研究。

(Frank Drake, Credit: SETI Institute)

这个乍看起来变量很多的方程就是德雷克先生在1961年正式提出的公式，最早用来推测“银河系内可以与我们无线电通信的地外文明的数量”。现在我们来分别介绍各个变量的含义来理解这个公式。

(德雷克方程, Credit: SETI Institute )

先看等式左边: N代表银河系内能够探测到的电磁辐射的文明数量。

现在来看等式右边: R* 代表银河系中的恒星形成速率；fp 代表恒星中拥有行星系统的比例； ne  代表一个行星系统中拥有生命宜居条件的行星平均数量；fl 代表宜居行星中能发展出生命的比例； fi代表生命星球上可演化出高智生物的概率； fc代表高智文明拥有能够向太空发射可探测到的通讯信号能力的概率； L代表该科技文明的寿命。 

尽管拆解了德雷克公式，但因为每一个变量的不确定性，以及大多数变量都无法基于目前人类科技可测量的数量得以计算，德雷克方程在过去的几十年内也充满了争议。因此也有人指出，这个公式在现阶段更倾向于一种哲学手段，充满了反讽的意味。

SETI 引起的争议

和所有的实验一样, SETI所做的是在宇宙这个宏观的尺度上基于地外文明可能存在的假设做出的科学探索, 这是非常有勇气、充满着想象力的探索，同时，研究者也需要做好或许终其一生都无法成功的准备。1959年, 康奈尔大学的物理学家Giuseppe Cocconi 和Philip Morrison在自然杂志上发表的文章中写道: “成功的概率难以预计，但如果我们不去搜寻, 成功的机会就是0。” (“The probability of success is difficult to estimate; but if we never search, the chance of success is zero.” ) 

从1960年德雷克(Frank Drake)等研究者开始实施Project Ozma (奥兹玛计划)至今，对于SETI争议与间歇性的资金短缺如影随形。当然，基础科学和监测与分析技术的进步以及电子设备成本的下降也大大的提高了搜寻的速度和质量，拓宽了天文学家对于宜居带的认识。但想法太过超前、不能证伪、德雷克方程中变量的巨大不确定性以及SETI计划所耗费的大量时间和金钱等也成为了批评者的论据。

(位于加州的艾伦望远镜阵列, 部分时间用来观测地外文明 Credit: SETI Institute)

SETI研究院最近上线的Technosearch工具

SETI研究院在上周，也就是1月9日宣布他们开始使用一种新的网络工具来帮助研究者跟踪分析数据。这款工具名为Technosearch。其数据库储存了所有自1960年起至今的SETI公开发表的研究, 并且鼓励全世界的观测者提交他们自己的搜寻结果、所使用的仪器参数以及相关的数据信息。数据库中收录的主要有三类信息: Radio SETI (主要关注SETI中电磁频谱的无线电部分), Optical SETI (主要关注SETI中电磁频谱的光学、红外、紫外和X射线部分) 以及Archival SETI (主要为已收集到的大规模数据研究)。通过这个工具让整个SETI社区的天爱们、搜寻者和研究者合作起来，保持数据更新更精确。 有兴趣的读者可以登陆https://technosearch.seti.org/搜索阅读。

天爱们也可以通过加入SETI@home项目参与搜寻地外文明计划。SETI@home是UC

Berkeley的SETI成员创办的整合计算机闲置算力的一个开源项目，项目开始于1999年5月，大家可以登陆http://setiathome.berkeley.edu/一探究竟。

费米悖论与人类的“孤独”

1951年, 意大利物理学家费米提出了一个著名的问题，如果银河系存在其他地外文明，那为什么我们看不到任何证据。 这个看似容易理解的问题直到1975年才被麦克•哈特(Michael Hart)严肃地带入了科学界。哈特解释了费米悖论，而罗宾•汉森（Robin Hanson)提出了大过滤器的概念(Great Filter)，这些研究都指向了地外文明不存在的结论。

(Enrico Fermi, 1901-1954, Credit: Wikipedia)

针对费米悖论的科学研究和解释一直都没有停止过。2018年6月, 英国《皇家学会报告》 (Proceedings of the Royal Society of London) 发表了一篇名为《破解费米悖论》（Dissolving the Fermi Paradox）的论文。作者在研究了德雷克方程的不确定性并结合了生命产生过程中的化学与基因模型后, 得出了在我们的可观测宇宙中，没有其他智慧文明的可能性很大的结论，同时给出了计算结果: 在银河系中，人类是唯一智慧文明的概率是53%~99.6%, 在可观察宇宙中是唯一智慧文明概率为39%~85%。(Quote from Dissolving the Fermi Paradox: The Fermi observation thus raises our 52% credence for being alone in the galaxy to somewhere between 53% and 99.6%, depending on the type of evidence considered. It likewise raises our 38% credence for being alone in the observable universe to somewhere between 39% and 85%.)

尾声

在寻找地外文明的过程中，人类并没有一直守株待兔，无论是1977年发射的“旅行者1号”和“旅行者2号”所携带的记录地球声音、图片的金唱片还是随行的那块高纯度的“铀238”,

都是地球向茫茫的宇宙证明人类文明存在的小小努力。大家还对新视野号在2015年飞掠冥王星时拍摄的那张著名的照片记忆犹新吧。当人类看到冥王星的“爱心”时，也许感受到的是人类从自我文明角度所理解的孤独和慰藉。

(新视野号为冥王星拍摄的照片 Credit: NASA)

“给岁月以文明，而不是给文明以岁月。”用大刘的这句话作为结语。

祝愿我们永远欣喜于未知的接触，豁达于星空的浩瀚，慎行于心中的法则。

【参考文献】

1.Is Anyone Out There? New SETI Tool Keeps Track of Alien Searches

Link: https://www.space.com/42961-seti-technosearch-tool-tracks-alien-searches.html

2.SETI Institute 

Link: www.seti.org

3.13 Ways to Hunt Intelligent Aliens

Link: https://www.space.com/20155-hunting-intelligent-aliens-extreme-seti.html

4.The Alien Seekers of SETI Are Just Getting Started

Link: http://discovermagazine.com/2010/jul-aug/03-alien-seekers-of-seti-just-getting-started

5.加拿大收到15亿光年外无线电信号，扯到外星人就耸人听闻了，澎湃新闻，刊于2019年1月10日

Link: https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_2837371

6.Dissolving the Fermi Paradox (破解费米悖论), Proceedings of the Royal Society of London A, June 6, 2018

7.破解费米悖论：人类很可能在宇宙中是唯一的智慧文明

Link: https://tech.sina.com.cn/d/s/2018-06-29/doc-iheqpwqy5830144.shtml

8.CHIME Link: https://chime-experiment.ca/instrument

9.三体2：黑暗森林,“地球往事”三部曲之二，重庆出版社, 作者: 刘慈欣

『天文时刻』 牧夫出品

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（Photo by Clarisse Meyer on Unsplash Copy）