怎樣尋找外星人 _外星人

怎樣尋找外星人
外星文明搜索計(jì)劃（SETI）可以說(shuō)自1896年就已開(kāi)展，尼克拉·特斯拉（Nikola Tesla，現(xiàn)代交流電系統(tǒng)的發(fā)明者）提議無(wú)線電波傳送可以用來(lái)跟外星智慧生物交流。1899年，特斯拉實(shí)地檢測(cè)到與地球上電磁風(fēng)暴不相容的信號(hào) ，特斯拉的一些數(shù)據(jù)表明，他可能捕獲了木星的“風(fēng)暴”（木星等離子體環(huán)面能釋放出強(qiáng)烈的電波波動(dòng)，因此木星是小型脈沖星球）。
之后，1924年8月，當(dāng)時(shí)火星處于離地球較近的軌道，美國(guó)海軍氣象天文臺(tái)要求電波每小時(shí)停發(fā)五分鐘，配有無(wú)線電接收器的飛艇就能接收來(lái)自火星的信號(hào) 。
當(dāng)代的外星文明搜索計(jì)劃始于1959年，當(dāng)時(shí)菲利普·莫里森（Philip Morrison）和朱賽普·柯克尼（Giuseppe Cocconi）在自然雜志上發(fā)表文章指出可以利用無(wú)線電天線探測(cè)到外星智慧。1960年，弗蘭克·特萊科（Frank Drake）利用無(wú)線電波望遠(yuǎn)鏡實(shí)施了第一個(gè)SETI，他利用1.42GHz帶頻400 kHz帶通的電磁波接收來(lái)自鯨魚(yú)座天倉(cāng)五和波江座天苑四的信號(hào)，也就是說(shuō)40萬(wàn)個(gè)不同的SETI頻道在這個(gè)頻譜范圍內(nèi) 。這個(gè)頻段也被稱(chēng)為“水洞”，水蒸氣在這一頻段內(nèi)不能被很好的吸收，（因此有水存在的星球可能會(huì)向宇宙射出該頻率的波）。
特萊科發(fā)明了系統(tǒng)地探索地外生物的方法，采用一種名為“特萊科等式”的工具。N = R* fp ne fl fi fc L，n表示星際交流的文明數(shù)量，其他解釋如下：R*表示適宜人類(lèi)居住的星球，通常表示如太陽(yáng)類(lèi)的恒星，但是過(guò)去二十多年的研究表明，個(gè)頭較小的紅矮星也適宜居住。然而擁有液態(tài)水的行星必須與各自恒星保持適當(dāng)距離，并且總保持一面朝向恒星。紅矮星大約占星球總數(shù)的75%，對(duì)于選取SETI目標(biāo)星球意義重大。
符號(hào)fp 是可居住恒星系中有行星的分?jǐn)?shù) 。自從2009年3月發(fā)射以來(lái)，NASA的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)判斷出不同大小的行星出現(xiàn)的頻率。在SETI研究所，已經(jīng)定位并“收聽(tīng)”所有已探測(cè)到的適宜居住的行星。開(kāi)普勒最初計(jì)劃在星系中適宜居住的范圍內(nèi)檢測(cè)地球般大小的行星。
符號(hào)fl表示生物開(kāi)始出現(xiàn)的潛在可居住星球的分?jǐn)?shù) 。因此需要新一代軌道望遠(yuǎn)鏡來(lái)探測(cè)適宜居住行星大氣層中的氧，這是光合作用信號(hào) 。第一批地外探索目標(biāo)可能是尋找森林，地球已經(jīng)被森林覆蓋4億年了，而電波才100年左右。
符號(hào)fi則表示擁有智慧的生物體分?jǐn)?shù) 。這是特萊科方程中最難定義的變量。最基本的問(wèn)題是，如何定義智慧？智慧有很多種，就SETI的目的而言，似乎表示交流的智慧。
從地球生物特性開(kāi)始
如果想找到地外生物，可能要從地球生物的極限開(kāi)始研究。因此，研究員要跑到南極無(wú)冰的峽谷，或者加利福尼亞莫哈維沙漠去研究生物到底多么頑強(qiáng) 。
同樣，在我看來(lái)如果想要從太空中檢測(cè)到非人類(lèi)傳遞的信息，也應(yīng)該學(xué)習(xí)地球上非人類(lèi)的傳播系統(tǒng) 。所有動(dòng)物植物都會(huì)交流。但是科學(xué)家要如何分析和判斷傳播系統(tǒng)的復(fù)雜性（假設(shè)，交流智慧能用信息的復(fù)雜性來(lái)衡量）？
研究員如何判斷信息的復(fù)雜性？數(shù)學(xué)領(lǐng)域有一種工具可以辦到，它最初是用來(lái)計(jì)算電話線中傳輸?shù)男畔⒘?nbsp;，稱(chēng)之為信息理論。該學(xué)科是1949年貝爾實(shí)驗(yàn)室的克勞德·香農(nóng)開(kāi)發(fā)的，至今仍廣泛使用，如果你發(fā)郵件時(shí)壓縮或解壓縮文件，就在應(yīng)用信息理論。
我們的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用信息理論研究寬吻海豚的交流系統(tǒng)，測(cè)算利用哨聲傳播時(shí)的信息量（由信號(hào)頻率決定）。
早期的類(lèi)似研究稱(chēng)為齊夫定律，一位語(yǔ)言學(xué)家將小說(shuō)中英語(yǔ)字母出現(xiàn)的頻率做對(duì)數(shù)階頻率圖，因此得名。他得到一個(gè)斜率為-1的45°斜線，因此證明出最常用的字母要比次常用字母頻率高出10倍，比第三常用高出100倍。他也畫(huà)出了中國(guó)漢字、英語(yǔ)單詞和俄語(yǔ)音素的頻率圖，結(jié)果是驚人的相似。
齊夫定律說(shuō)明適當(dāng)分配信號(hào)頻率就足以形成一門(mén)語(yǔ)言，但是這不足以彰顯特點(diǎn) ，因?yàn)槿魏握Z(yǔ)言都能有同樣頻率圖。我們對(duì)寬吻海豚聲音繪制了頻率圖，得到同樣的結(jié)果。這意味著他們的哨聲中也可以包含復(fù)雜的規(guī)則（語(yǔ)言學(xué)家稱(chēng)之為句法）。而且嬰兒發(fā)聲的齊夫斜線就沒(méi)有45°那么陡峭（即嬰兒語(yǔ)言規(guī)則較為簡(jiǎn)單—譯者注）。但是在我們記錄海豚聲音的設(shè)備中，當(dāng)嬰兒海豚出生后，他們的聲音頻率跟人類(lèi)的嬰兒一模一樣。可以看到他們最終會(huì)學(xué)會(huì)使用斜率是-1的語(yǔ)言。
我們也用同樣方法測(cè)試座頭鯨，部分原因是因?yàn)樗麄兩缃蝗后w比較復(fù)雜，也因?yàn)樗麄兏ｋ嘁粯痈嗟睦寐曇艚涣?。而且座頭鯨的交流系統(tǒng)要比人類(lèi)早幾百萬(wàn)年。
這些動(dòng)物處理噪聲的方法與人類(lèi)十分相似。在有電噪干擾的電話上說(shuō)話時(shí)，說(shuō)話人會(huì)放低語(yǔ)速，確保聽(tīng)者理解全部語(yǔ)句。座頭鯨在有船舶噪聲時(shí)也會(huì)降低交流頻率。他們吐出泡沫困住鯡魚(yú)時(shí)會(huì)交流，我們能夠計(jì)算出鯨魚(yú)需要降低多少頻率來(lái)補(bǔ)償船舶噪聲，結(jié)果顯示他們只會(huì)補(bǔ)償60%的噪聲，“說(shuō)話”變慢，延長(zhǎng)了傳輸信號(hào)的總時(shí)間。
這是怎么回事呢？類(lèi)比一下，當(dāng)你的復(fù)印機(jī)墨水不足打出來(lái)的文件不清晰，你可以用后語(yǔ)法規(guī)則拼寫(xiě)補(bǔ)充缺失的字母和單詞。只要在一排中缺失的不多，就可以利用規(guī)則和上下文恢復(fù)缺失詞語(yǔ) 。
座頭鯨一定是有某種句法，因?yàn)樗鼈儧](méi)全程聽(tīng)完就理解了信息的精髓。我們還沒(méi)有采集到足夠的數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否信息無(wú)序量（復(fù)雜性或“規(guī)則”結(jié)構(gòu)）達(dá)到了人類(lèi)語(yǔ)言的復(fù)雜水平，但是我們證實(shí)鯨魚(yú)的信號(hào)存在“條件概率” 。通俗說(shuō)法是這些動(dòng)物的交流系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。
我也將信息理論應(yīng)用在棉花和黃蜂之間的單向交流中，棉花作物告訴黃蜂何時(shí)“登陸”那些植物身上有黃蜂捕獵的蟲(chóng)子。這不再是內(nèi)部交流，而是“跨界”交流了！
下一步如果將信息理論應(yīng)用到采蜜蜂會(huì)非常有趣，它們的搖擺舞步會(huì)利用太陽(yáng)導(dǎo)航。對(duì)SETI分析，蜜蜂有三項(xiàng)必要因素—一個(gè)交流系統(tǒng)，使用工具（六邊形蜂窩），以及天文（它們有時(shí)候利用滿月發(fā)現(xiàn)蜜源）。
光學(xué)SETI
除了電波探索，光學(xué)SETI現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用。電波尋找窄帶寬的傳播（能把信號(hào)改變一次，重新發(fā)出），而自然界顯然不能生產(chǎn)窄帶寬信號(hào) 。光學(xué)SETI可以檢測(cè)毫微秒級(jí)光波。技術(shù)可以產(chǎn)生這類(lèi)信號(hào)，自然界不能。
先進(jìn)的文明可以利用毫微秒級(jí)的光波在星際之間交流嗎？可能會(huì)的，特別當(dāng)它的“太陽(yáng)系”能發(fā)射激光時(shí) 。在地球的光源系統(tǒng)中，在火星的大氣中存在一種自然發(fā)射的電磁鐳射波，或者成為“微波激射” 。火星的大氣層中二氧化碳總是集聚太陽(yáng)射入的能量，如果在火星附近用鏡子采集這種自然集聚的活動(dòng)，便可以免費(fèi)發(fā)射星際交流信號(hào) 。不過(guò) ，人類(lèi)還需要幾十年的發(fā)展才能利用這種方法交流。
其他SETI研究從戴森（Dyson）球體尋找多余熱量。普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家戴森最早提出，一個(gè)文明可能會(huì)在恒星輔件放置衛(wèi)星似的球體或其他結(jié)構(gòu)，盡可能捕獲恒星上的能量。球體可能是地球到太陽(yáng)這么遠(yuǎn)的輻射距離，這樣的球體核心可能比地球這樣的小行星容納更多“外星人” 。（可能是地球表面面積的5億5百萬(wàn)倍。）
瘋狂猜想
SETI另一項(xiàng)提議很有趣：地球生物可能并不是起源于地球。一些人認(rèn)為生物可能來(lái)自火星，火星上的彗星效應(yīng)可能會(huì)將簡(jiǎn)單的細(xì)菌組織帶到地球。（如果成立，地球人就變成了“火星人” 。）
但是另一個(gè)SETI新想法更瘋狂：在人類(lèi)染色體中存在一種SETI型“名片” 。為了排除干擾，必須要證明在人類(lèi)（或其他物種）染色體中這類(lèi)特殊的區(qū)域并不是非隨機(jī)的（任何有規(guī)則的結(jié)構(gòu)都是非隨機(jī)的），但是這類(lèi)染色體區(qū)域與形成或改變當(dāng)前人類(lèi)基因組的過(guò)程并不相容。如果人類(lèi)基因組的一片區(qū)域與其他任何基因組不同，也不可能由自然選擇產(chǎn)生，那么它有可能是擁有智慧的史前人類(lèi)產(chǎn)生的。我認(rèn)為信息理論非常有用，正如人們或許可能孤立基因組中某個(gè)結(jié)構(gòu)不尋常的片段。
當(dāng)思考SETI的努力時(shí)，一定要思考非常先進(jìn)的文明會(huì)做什么。因此不可避免地想到最新的信息轉(zhuǎn)移—如量子傳動(dòng) 。目前為止量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室，已經(jīng)證明信息可以即時(shí)地以任意距離傳動(dòng) 。但更準(zhǔn)確的說(shuō)，“量子信息”能即刻任意距離傳輸，因?yàn)楸仨氂靡环N“鑰匙”解碼信息。但是這種鑰匙不能比光速傳播的更快。或許你會(huì)好奇第一個(gè)SETI信息是否會(huì)來(lái)自外太空或出現(xiàn)在我們的量子計(jì)算機(jī)上。
尋找外星智慧是一個(gè)令人向往的領(lǐng)域，它包含多種學(xué)科，從天體物理到動(dòng)物交流，從古生物學(xué)到量子力學(xué) 。目前，電波望遠(yuǎn)鏡只是冰山一角。
1870年出版的《我們的世界之外》講述太陽(yáng)系生命，其中理查德·普羅科多強(qiáng)調(diào)17世紀(jì)法國(guó)就在探索“多元世界”，討論其他星球的可居住性。他說(shuō)公眾對(duì)宇宙最大的興趣是在廣袤的空間中需找生命。
【怎樣尋找外星人】我不認(rèn)為這會(huì)發(fā)生改變。（鳳凰科技編譯/蘆靚）