搜尋地外生命：不斷升溫！

□ 文 何銳思（Richard de Grijs） / 翻譯 程思淼

搜尋地外生命：不斷升溫！

□ 文 何銳思（Richard de Grijs） / 翻譯 程思淼

圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)

何銳思

（Richard de Grijs）

北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所（KIAA）教授，國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)天文發(fā)展辦公室東亞分站負(fù)責(zé)人。

隨著“突破·聽(tīng)”（Breakthrough Listen）計(jì)劃的公布，搜尋地外智慧生命再度成了公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。這是一個(gè)將威力巨大的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)與世界上最強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡相結(jié)合的雄心勃勃的計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃在7月份剛剛公布，是由俄羅斯億萬(wàn)富豪尤里·米爾內(nèi)（Yuri Milner）出資1億美元贊助，用來(lái)搜尋地外智慧生命的蛛絲馬跡，以便確實(shí)地證明我們并不孤獨(dú)。無(wú)疑，這是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、同時(shí)也是高回報(bào)的項(xiàng)目。

米爾內(nèi)是靠投資Facebook這樣的公司成為億萬(wàn)富翁的。他說(shuō)，這次的項(xiàng)目將用到硅谷的技術(shù)和創(chuàng)新的力量。

“我們搜尋的范圍將是前所未有的，”米爾內(nèi)在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的新聞發(fā)布會(huì)上說(shuō)，“（包括）鄰近的一百萬(wàn)顆恒星、銀心、整個(gè)銀河盤面以及一百個(gè)鄰近的星系?！?/p>

有“突破”基金（Breakthrough Prize Foundation）和杰出的科學(xué)家支持，組織者表示“突破”計(jì)劃將是迄今最大的地外生命搜索項(xiàng)目。它包括一個(gè)“聽(tīng)”的部分——分析大量的無(wú)線電信號(hào)以尋找生命的線索；以及一個(gè)“發(fā)”的部分，其中包括懸賞100萬(wàn)美元征集最能代表地球的數(shù)字信息。不過(guò)，這一信息最后并不會(huì)發(fā)出，部分原因是包括劍橋大學(xué)著名理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金在內(nèi)的一些科學(xué)家擔(dān)心向宇宙中發(fā)送信息將可能招來(lái)外星種族的侵略。

“我們?cè)谟钪嬷锌赡懿⒉还陋?dú)”，有這種想法不是什么新鮮事。在過(guò)去的至少幾個(gè)世紀(jì)中，這種看法不時(shí)引領(lǐng)人們思想的潮流。那時(shí)天文學(xué)家考慮的是太陽(yáng)系行星上的高等生命。不過(guò)天文學(xué)家最終明白，太陽(yáng)系內(nèi)的其他行星離宜居行星的要求都差得太遠(yuǎn)。金星并不是一顆郁郁蔥蔥的熱帶行星，而是一口地獄般的高壓鍋，表面溫度足以使鉛融化。而火星則是寒冷、干燥、荒蕪的世界，不適合復(fù)雜的生命生存。

因此，如果我們想尋找像地球上這樣的生命——有的人稱之為外星人——就必須把眼光放得更遠(yuǎn)些。于是就有了“地外智慧（生命）搜索”（SETI）。其基本信念是，一旦一個(gè)外星物種在技術(shù)上足夠先進(jìn)，它就會(huì)以某種方式向宇宙顯示其存在，而這又可以被另一個(gè)宇宙文明探測(cè)到。作為一個(gè)物種，我們?nèi)祟惖募夹g(shù)已經(jīng)達(dá)到這一水平了。甚至有人主張，在人類使環(huán)境發(fā)生了變化的時(shí)候，我們就已經(jīng)達(dá)到了這一標(biāo)準(zhǔn)：他們認(rèn)為，幾千年前開(kāi)始的農(nóng)業(yè)耕種和用火就已經(jīng)能讓先進(jìn)的外星天文學(xué)家注意到我們。

不過(guò)，SETI更關(guān)心由文明產(chǎn)生的無(wú)線電信號(hào)。上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始普及的無(wú)線電廣播和電視信號(hào)能夠明確地向外星的觀測(cè)者證明我們的存在，至少，只要他們知道往哪里看的話。1901年，馬可尼（Guglielmo Marconi）進(jìn)行了首次橫跨大西洋的無(wú)線電廣播。其中少量逸出地球的無(wú)線電波迄今已在宇宙中傳播了114年，并且仍然在繼續(xù)向更遠(yuǎn)的地方傳播著。

圖片來(lái)源：CC-BY

2015年7月20日，著名物理學(xué)家斯蒂芬·霍金在倫敦的新聞發(fā)布會(huì)上展示一幅圖片。斯蒂芬·霍金與俄羅斯企業(yè)家尤里·米爾內(nèi)正推動(dòng)地外生命探索進(jìn)入更高的階段。他們說(shuō)，這一由尤里贊助1億美元的“突破”計(jì)劃所使用的計(jì)算機(jī)的力量將是前所未有的。[圖片來(lái)源：AP Photo/Matt Dunham]

年復(fù)一年，我們的廣播信號(hào)越來(lái)越強(qiáng)，也覆蓋了更寬的電磁頻譜。其結(jié)果是，在一個(gè)以地球?yàn)橹行模⑶乙怨馑俨粩嗯蛎浀木薮蟆皻馀荨崩?，充滿了我們制造的各種無(wú)線電噪聲。只要外星人的距離合適，并且知道以什么頻率的電磁波接收，他們完全可能收看到1936年奧運(yùn)會(huì)、伊麗莎白二世的加冕儀式的電視轉(zhuǎn)播，甚至，他們還可以觀看現(xiàn)在正流行的各種電視節(jié)目。既然我們正不停地向宇宙發(fā)送無(wú)線電信號(hào)，那么，其他的文明或許也會(huì)？果真如此的話，SETI的目標(biāo)就是發(fā)現(xiàn)這些信號(hào)：它們將證明，地球之外不僅存在著生命，而且存在與我們相類似的生命。

搜索斷斷續(xù)續(xù)進(jìn)行了許多年，不同的研究小組使用越來(lái)越先進(jìn)的設(shè)備在大海中捕撈一根銀針，“突破·聽(tīng)”就是這樣一個(gè)最近開(kāi)始的計(jì)劃。就像我們?cè)缙谑菑奶?yáng)系內(nèi)開(kāi)始尋找地外生命一樣，搜索外星人也是這樣。其中著名的例子是1924年8月火星大沖時(shí)，在美國(guó)進(jìn)行的“全國(guó)無(wú)線電靜默日”（National Radio Silence Day）活動(dòng)。在大沖前后的36小時(shí)里，美國(guó)政府要求居民在每個(gè)小時(shí)的前5分鐘保持無(wú)線電靜默。利用靜默的時(shí)間，使用無(wú)線電接收機(jī)監(jiān)聽(tīng)天空，以尋找來(lái)自火星人的信號(hào)。

但是，結(jié)果一無(wú)所獲。

隨著技術(shù)的發(fā)展，人們探測(cè)地外文明信號(hào)的方式也有了進(jìn)步。1960年，第一個(gè)真正現(xiàn)代意義上的地外智慧生命搜索項(xiàng)目——奧茲瑪計(jì)劃（Project Ozma）開(kāi)始了。該計(jì)劃由著名射電天文學(xué)家、天文生物學(xué)家弗蘭克·德雷克主持。他曾提出用于估計(jì)我們星系當(dāng)中潛在文明數(shù)量的著名公式——德雷克公式?！皧W茲瑪計(jì)劃”使用一架大型射電望遠(yuǎn)鏡監(jiān)聽(tīng)地球附近的兩顆類太陽(yáng)的單星：鯨魚(yú)座τ和波江座ε。

在好幾個(gè)月的時(shí)間里，天文學(xué)家每天持續(xù)觀測(cè)6個(gè)小時(shí)。他們的注意力集中在波長(zhǎng)21厘米的射電波上，這是天文學(xué)上一個(gè)標(biāo)志性的波長(zhǎng)，與恒星之間冷暗的氫云的輻射相同。SETI項(xiàng)目經(jīng)常會(huì)在21厘米波長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為這是外星文明在與技術(shù)方面羽翼初豐的文明進(jìn)行交流時(shí)，最有可能會(huì)選擇的波長(zhǎng)。

但是，仍然一無(wú)所獲。

不過(guò)，搜索并沒(méi)有停止。真能找到什么的機(jī)會(huì)非常低，然而潛在的回報(bào)實(shí)在太大了，無(wú)疑還是值得一試。截至上次公告，SETI項(xiàng)目中最引起公眾興趣的是SETI@home。這是一個(gè)通過(guò)下載到用戶個(gè)人電腦上的屏幕保護(hù)程序，把全世界電腦待機(jī)時(shí)的空閑時(shí)間利用起來(lái)，以搜尋來(lái)自地球之外的信號(hào)的項(xiàng)目。在運(yùn)行的高峰期，世界各地同時(shí)參與搜尋的個(gè)人電腦用戶曾達(dá)到900萬(wàn)之多。

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但是，結(jié)果還是一無(wú)所獲。

現(xiàn)在，輪到本文的主角——“突破·聽(tīng)”計(jì)劃登場(chǎng)了。它由幾位世界范圍內(nèi)杰出的天文學(xué)家發(fā)起，包括弗蘭克·德雷克（SETI研究所名譽(yù)主席）、理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金和來(lái)自澳大利亞斯威本科技大學(xué)的馬修·貝爾斯（Matthew Bailes）。通過(guò)一臺(tái)電子合成發(fā)聲器，霍金對(duì)這一花費(fèi)1億美元的項(xiàng)目做了如下的說(shuō)明：

“我們活著。我們有智力。我們必須去認(rèn)識(shí)。”

該項(xiàng)目將以兩架巨型射電望遠(yuǎn)鏡為基礎(chǔ)實(shí)施：一架是位于美國(guó)西弗吉尼亞州的100米直徑羅伯特·C·比爾德“綠岸”（Green Bank）望遠(yuǎn)鏡，另一架是位于澳大利亞的64米直徑帕克斯（Parkes）射電望遠(yuǎn)鏡。另外，美國(guó)加利福尼亞州的利克（Lick）天文臺(tái)也將進(jìn)行一次更進(jìn)一步的探測(cè)。在這一新項(xiàng)目面前，之前的項(xiàng)目都將黯然失色。它覆蓋的天區(qū)面積是已有巡天項(xiàng)目的10倍，射電頻譜寬度5倍，而完成一次巡天所需的時(shí)間則只有原來(lái)的百分之一。

在2016年10月開(kāi)始的五年時(shí)間里，“突破·聽(tīng)”項(xiàng)目將占用帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡四分之一的工作時(shí)間。澳大利亞是南半球唯一能夠滿足新項(xiàng)目要求（射電天文學(xué)研究能力）的地方。因此，帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)SETI科學(xué)工作的完整性起著至關(guān)重要的作用。事實(shí)上，它的位置相當(dāng)適合承擔(dān)這項(xiàng)工作：我們銀河系最有意思和最豐富的區(qū)域正好橫貫澳大利亞（或其他南半球中低緯度觀測(cè)地）的頭頂。我們要尋找地外智慧生命，很有可能就會(huì)把目光投向這一銀河的中心地帶。

帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡也是世界上首屈一指的單鏡面射電望遠(yuǎn)鏡之一，它探測(cè)暗弱信號(hào)的能力非常出色。這對(duì)于地外信號(hào)搜索這樣的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)非常重要。帕克斯望遠(yuǎn)鏡的這一威力不斷發(fā)揮作用，從1969年7月20日接收人類首次登月的錄像信號(hào)，到2012年為美國(guó)“好奇號(hào)”火星探測(cè)器一路追蹤定位直到它降落火星，再到現(xiàn)在的搜索地外智慧生命。同時(shí)，帕克斯望遠(yuǎn)鏡也在脈沖星（一種體積極小、密度極大、自轉(zhuǎn)速度高達(dá)每秒幾百圈的恒星）、最近發(fā)現(xiàn)的神秘的（雖然名字一點(diǎn)也不神秘）“快速射電暴”（fast radio burst）以及對(duì)引力波的研究中扮演了領(lǐng)頭羊的角色。

64米的帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡將用于搜索地外智慧生命。[圖片來(lái)源：CSI RO/ David McClenaghan, CC BY]

綠岸望遠(yuǎn)鏡也將是用于監(jiān)聽(tīng)外星人的射電望遠(yuǎn)鏡之一。[圖片來(lái)源：NRAO/ AUI, CC BY-SA]

“帕克斯”在之前的地外智慧生命搜索中也功不可沒(méi)。加利福尼亞的SETI研究所在1995年用它進(jìn)行了為期6個(gè)月名為“鳳凰計(jì)劃”（Project Phoenix）的搜索。位于北半球的望遠(yuǎn)鏡無(wú)法對(duì)南天進(jìn)行巡天，而帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡則成了科學(xué)家至關(guān)重要的幫手。

參與“突破·聽(tīng)”計(jì)劃的研究者表示，借助集中的計(jì)算能力和世界上威力最大的望遠(yuǎn)鏡，他們一天收集到的數(shù)據(jù)將相當(dāng)于以前項(xiàng)目一年的工作量。米爾內(nèi)計(jì)劃至少為這一項(xiàng)目提供10年的資金支持，不過(guò)科學(xué)家們認(rèn)為，要找到外星人存在的證據(jù)或許還要花更長(zhǎng)的時(shí)間。霍金認(rèn)為新項(xiàng)目應(yīng)該會(huì)成功，因?yàn)樗延凶銐虻馁Y源：大望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間、龐大的數(shù)據(jù)量以及長(zhǎng)期有保證的資金支持。

“如果這樣計(jì)劃縝密的搜索都一無(wú)所獲，那也是蠻有趣的。”他說(shuō)，“這并不能證明我們是孤獨(dú)的，但是會(huì)讓希望更加渺茫。無(wú)論如何，這些數(shù)據(jù)本身就很有趣?！?/p>

霍金表示，基于一份關(guān)于可能誕生生命的星球數(shù)量的數(shù)據(jù)，人類“很有可能”并不是孤獨(dú)的。

“這是個(gè)大問(wèn)題，”霍金說(shuō)，“現(xiàn)在是時(shí)候去揭曉地外生命搜尋的答案了?！?/p>

米爾內(nèi)表示，“突破·聽(tīng)”計(jì)劃得到的數(shù)據(jù)將對(duì)所有人公開(kāi)，而且開(kāi)源軟件就能夠處理，因此新發(fā)現(xiàn)能夠在全世界范圍內(nèi)分享。

南半球冬天看到的銀河。銀心方向明亮的光暈就在觀測(cè)者的頭頂。[圖片來(lái)源：F lick Luis Argerich, CC BY-NC]

“我們的數(shù)據(jù)是公開(kāi)的，而且我們也會(huì)利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)的力量解決問(wèn)題?！彼f(shuō)。

這一項(xiàng)目將很好地補(bǔ)充帕克斯望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)有的科學(xué)活動(dòng)。雖然項(xiàng)目會(huì)占用望遠(yuǎn)鏡四分之一的觀測(cè)時(shí)間，而其本身卻也能夠?qū)νh(yuǎn)鏡另外四分之三時(shí)間里進(jìn)行的研究有所裨益。通過(guò)它帶來(lái)的資金支持和新的數(shù)據(jù)處理、分析的技術(shù)，天文學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的研究能力都將得到提升。數(shù)據(jù)處理能力的大幅提高同時(shí)也意味著天文學(xué)家能夠以新的方式分析望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)，以搜索各種不同的地外生命信號(hào)。

這整個(gè)項(xiàng)目將會(huì)與SETI@home接駁，也就是說(shuō)，任何擁有個(gè)人電腦的人都可以通過(guò)參與自動(dòng)的數(shù)據(jù)處理幫助搜尋。雖然找到智慧生命的希望不大，但至少現(xiàn)在比以前大多了。成為第一個(gè)找到外星智慧生命的人，這不僅在科學(xué)界，而且在全人類來(lái)說(shuō)都是一項(xiàng)令人側(cè)目的重大成就。如果我們找到了存在地外智慧生命無(wú)可辯駁的證據(jù)，那大概可以說(shuō)是人類歷史上絕無(wú)僅有的大發(fā)現(xiàn)了。到那時(shí)候，真正的工作才算剛剛開(kāi)始。他們是否離我們足夠近，可以與之聯(lián)系？他們已經(jīng)“聽(tīng)”到我們了嗎？這些都是“突破”計(jì)劃的第二部分——“突破·發(fā)”所關(guān)心的問(wèn)題。不過(guò)，那又將是另外一個(gè)故事了。