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一個讓人沮喪的事實:人類可能錯過了許多外星文明的「呼喚」

上個世紀50年代, 著名物理學家恩裡科·費米提出了一個觀點:任何掌握星際旅行的文明, 都會在盡可能短的時間裡向外擴張, 繼而佔領他們所在的大星系, 但為什麼我們現在還沒有和這種文明取得聯繫呢?這個問題就是所謂的「費米悖論」。

為什麼我們至今沒有發現外星文明的痕跡?對於這個令人極為費解的問題, 科學家們提出了許多解釋:可能人類是唯一的智慧生命, 可能星際旅行永遠不可能實現, 又或者文明發展到極致總是難逃「自毀」的結局。

但是, 隨著宇宙中一顆顆「宜居星球」的相繼發現, 費米悖論變得更加難以解釋, 因為僅僅在銀河系中, 就至少存在著上億顆適宜生命出現和演化的星球。

幾年前, 天文學家們發現了一顆特殊的行星, 將它命名為「特級地球」(Mega-earth), 也被稱為「巨型地球」。

它是一顆類地行星, 品質約是地球的17倍左右, 但大氣層非常的稀薄。 早前有科學家指出, 該類行星擁有如此龐大的品質, 其大氣層一定會非常的厚, 人類根本無法在這種高溫和高壓的環境下生存。

但是, 如果這種觀點最後被證明是錯誤的, 那麼宇宙中將又會多出一類適宜人類生存的行星, 而這也會讓我們對費米悖論更加的困惑。

那麼, 為什麼宇宙不像最開始設想的那樣, 先進文明熙熙攘攘呢?對此, 主流的觀點認為, 氣候是造成這一情況出現的根本原因, 換句話說, 宇宙中的文明大都被生物圈過熱的氣候殺死了。

在恒星系形成初期, 恒星的光度相對較低, 一些距離恒星較近的行星也能擁有舒適的環境溫度。

然而, 隨著時間的不斷推移, 恒星會變得日益明亮, 其溫度也會逐漸升高, 恒星系的宜居帶會慢慢向外轉移, 原本舒適宜人的行星環境開始變得炎熱、荒蕪, 最後完全不適宜生命生存。

因此, 智慧生命可能還沒來及出現, 就已經變成了「不可能」, 所以宇宙中才沒有想象中那麼「熱鬧」。

雖然和地球剛形成時相比, 太陽的燃燒速率已經變快了, 但40多億年來地球的氣候還是非常適合人類居住的。

不過,人類的好日子可能已經能夠看到「盡頭」了,因為根據氣候模型顯示,大約10億年後地球的環境會因太陽的老去而發生顯著變化,屆時最直觀的應該就是高溫和乾旱,地表的液態水將不復存在,地球也將不再適宜人類生存。

當然,除了氣候變化的猜想之外,另一個猜想同樣得到了很多人的認可,那就是智慧文明在宇宙中的數量本身就不多,在宇宙誇張的距離尺度下,這些文明猶如落入大海中的沙礫,根本沒有辦法真正看到彼此,唯一能做的就是大聲「呼喚」。

這種簡單粗暴的交流方式,帶來了一個讓人感到沮喪的事實:人類可能錯過了許多外星智慧生命的信號。

因為人類具有「聆聽」能力不過才數百年的時間,而整個宇宙已經誕生130多億年了,在此期間可能有無數個文明曾向外「吶喊」,卻每每都和人類擦肩而過。

然而,在SETI使用了大型射電望遠鏡陣列,仔細聆聽來自宇宙的外星信號之後,依舊是一無所獲,這很大可能是因為我們聆聽的方法不對。

在最開始的時候,SETI假設外星文明會採用全方位廣播的方式,向宇宙四面八方同時傳送無線電信號,但這種方式對能量的需求太大了。

要知道,無線電波在宇宙中衰減的速度是非常快的,如果真的採用這種方法在宇宙中「呼喚」,所需要的能量已經遠遠超過了一顆恒星的能量輸出,這種揮霍即便是對於那些能夠使用恒星能量的二級文明來說,也是非常難以承受的。

所以說,無論是能耗還是經濟性,都是採用無線電全方位呼叫無法回避的問題。

鑒於這兩點,物理學家詹姆斯·本福德(James Benford)和葛列格里·本福德(Gregory Benford)提出了一種獨特的解決方案——燈塔機制。

和全方位無差別廣播不同,燈塔只向一個方向發射信號,所以它對能量的需求就會極大地減少。

採用這種方法呼喚的外星文明,可以將燈塔對準可能存在文明的區域或恒星,然後用高功率發射信號,再把燈塔轉向下一個區域或恒星,如此反復。

事實上,人類之前發送的幾次信號,採用的都是類似這種方法的方式,比如1974年向M13星團發射的阿雷西博資訊。

需要注意的是,燈塔機制雖然從理論上來說效果非常好,但是這並不意味著人類能夠使用這種方法呼喚銀河系內的外星文明,因為說它對能耗的要求很低只是相對二級文明而言的,對於還不到一級文明的人類來說,它所需要的能源是人類無法承受的。

燈塔信號的目的是為了告訴其他文明自己的位置,所以在燈塔信號的後面,他們可以選擇較低的功率傳送更多的資訊,如果有文明被燈塔信號吸引到了,就能夠將高精度的射電望遠鏡對準它來時的方向,用更長的時間去聆聽後續的「聲音」。

就目前來看,燈塔信號只是人類的一種設想,但它明顯要比漫無目的的尋找廣播信號更準確、靠譜一些,是一種值得人類深入研究的方式。

值得一提的是,1977年天文學家傑裡·R·埃曼(Jerry R. Ehman)用「大耳朵」望遠鏡收到的「Wow!」信號,極有可能就是一個燈塔信號。

相比1977年,人類現在的科技已經進步很多,但仍然無法解釋「Wow!」信號之謎,所以只能將它當作外星信號的最佳候選者。

其實在收到「Wow!」信號之後,科學家們對信號來源方向進行了幾十年的觀察和尋找,但都沒能找到相同或類似的信號。

科學家們早已料想到了這一結果,因為如果它真的是一個燈塔信號,那麼它向一個方向發射信號的時間極為短暫,短時間內幾乎沒有可能再次遇到。

基於這個原因,SETI對於這一區域的關注度也相對較低,每年也只花費幾小時進行跟蹤監聽。

最後,我想說的是,也許外星文明一直在用人類可以聽懂的方式朝我們呼喊,但我們卻聽錯了方向。

又或者當我們掌握了某種新型通訊技術時,會瞬間發現整個宇宙無時不刻不在進行著通訊,只有在那一瞬間,人類才算正式邁入星際時代的大門,成為星際俱樂部中的一員。

不過,人類的好日子可能已經能夠看到「盡頭」了,因為根據氣候模型顯示,大約10億年後地球的環境會因太陽的老去而發生顯著變化,屆時最直觀的應該就是高溫和乾旱,地表的液態水將不復存在,地球也將不再適宜人類生存。

當然,除了氣候變化的猜想之外,另一個猜想同樣得到了很多人的認可,那就是智慧文明在宇宙中的數量本身就不多,在宇宙誇張的距離尺度下,這些文明猶如落入大海中的沙礫,根本沒有辦法真正看到彼此,唯一能做的就是大聲「呼喚」。

這種簡單粗暴的交流方式,帶來了一個讓人感到沮喪的事實:人類可能錯過了許多外星智慧生命的信號。

因為人類具有「聆聽」能力不過才數百年的時間,而整個宇宙已經誕生130多億年了,在此期間可能有無數個文明曾向外「吶喊」,卻每每都和人類擦肩而過。

然而,在SETI使用了大型射電望遠鏡陣列,仔細聆聽來自宇宙的外星信號之後,依舊是一無所獲,這很大可能是因為我們聆聽的方法不對。

在最開始的時候,SETI假設外星文明會採用全方位廣播的方式,向宇宙四面八方同時傳送無線電信號,但這種方式對能量的需求太大了。

要知道,無線電波在宇宙中衰減的速度是非常快的,如果真的採用這種方法在宇宙中「呼喚」,所需要的能量已經遠遠超過了一顆恒星的能量輸出,這種揮霍即便是對於那些能夠使用恒星能量的二級文明來說,也是非常難以承受的。

所以說,無論是能耗還是經濟性,都是採用無線電全方位呼叫無法回避的問題。

鑒於這兩點,物理學家詹姆斯·本福德(James Benford)和葛列格里·本福德(Gregory Benford)提出了一種獨特的解決方案——燈塔機制。

和全方位無差別廣播不同,燈塔只向一個方向發射信號,所以它對能量的需求就會極大地減少。

採用這種方法呼喚的外星文明,可以將燈塔對準可能存在文明的區域或恒星,然後用高功率發射信號,再把燈塔轉向下一個區域或恒星,如此反復。

事實上,人類之前發送的幾次信號,採用的都是類似這種方法的方式,比如1974年向M13星團發射的阿雷西博資訊。

需要注意的是,燈塔機制雖然從理論上來說效果非常好,但是這並不意味著人類能夠使用這種方法呼喚銀河系內的外星文明,因為說它對能耗的要求很低只是相對二級文明而言的,對於還不到一級文明的人類來說,它所需要的能源是人類無法承受的。

燈塔信號的目的是為了告訴其他文明自己的位置,所以在燈塔信號的後面,他們可以選擇較低的功率傳送更多的資訊,如果有文明被燈塔信號吸引到了,就能夠將高精度的射電望遠鏡對準它來時的方向,用更長的時間去聆聽後續的「聲音」。

就目前來看,燈塔信號只是人類的一種設想,但它明顯要比漫無目的的尋找廣播信號更準確、靠譜一些,是一種值得人類深入研究的方式。

值得一提的是,1977年天文學家傑裡·R·埃曼(Jerry R. Ehman)用「大耳朵」望遠鏡收到的「Wow!」信號,極有可能就是一個燈塔信號。

相比1977年,人類現在的科技已經進步很多,但仍然無法解釋「Wow!」信號之謎,所以只能將它當作外星信號的最佳候選者。

其實在收到「Wow!」信號之後,科學家們對信號來源方向進行了幾十年的觀察和尋找,但都沒能找到相同或類似的信號。

科學家們早已料想到了這一結果,因為如果它真的是一個燈塔信號,那麼它向一個方向發射信號的時間極為短暫,短時間內幾乎沒有可能再次遇到。

基於這個原因,SETI對於這一區域的關注度也相對較低,每年也只花費幾小時進行跟蹤監聽。

最後,我想說的是,也許外星文明一直在用人類可以聽懂的方式朝我們呼喊,但我們卻聽錯了方向。

又或者當我們掌握了某種新型通訊技術時,會瞬間發現整個宇宙無時不刻不在進行著通訊,只有在那一瞬間,人類才算正式邁入星際時代的大門,成為星際俱樂部中的一員。

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