黑暗森林中的信号:人类寻找外星文明的壮举与隐忧


今天我们来聊聊宇宙中的信号。如果一个文明想要寻找宇宙中其他文明的存在,他们很可能会向宇宙中发射信号,而人类已经这样做了。1974年,科学家们利用当时世界上最大的单孔径望远镜——美国的阿雷西博望远镜,对准了距离地球25000光年的球状星团M13,发射了一条特别的无线电信号。由于该星团内恒星密集,有数百万颗恒星,是银河系中最古老的恒星群之一,也被认为是银河系中最早可能产生生命的地方之一,因此这个信号被外星文明接收到的概率较高。
这个信号以特定的模式和频率发送,接收者可以识别并解码。如果外星文明接收到这个信号,并解码后会得到一个图像,从上到下依次排列,包含用二进制表示的1到10、DNA所包含的化学元素序号、核苷酸的化学公式、人类的DNA双螺旋结构、人类的外形以及太阳系的组成。这个信号包含了人类和地球的基本信息,向宇宙宣告了人类文明的存在。
虽然至今没有收到这个信号的回应,但许多科学家对此表示反对,认为这样的行为可能会招致不怀好意的外星人,因此人类几乎没有再向宇宙中发射过类似的电信号。
无线电波:宇宙通信的桥梁:

无线电波能够携带信息,是人类通信的核心媒介之一,但这并不意味着外星文明也会使用无线电通信。不过,科学家认为,如果外星文明比我们先进,他们肯定能够接收并分析出无线电信号,即使他们已经使用更高级的通信方式。因此,发射无线电信号在宇宙中应该是可行的。即便人类发射的电信号被外星文明接收到,并反馈给我们,也可能需要几千年甚至几万年时间。所以,与其向宇宙中发射信号,不如接收信号。更先进的外星文明可能在几万年、几十万年前就对地球发射过电信号,只要我们找到并解析出来,就能解开这个终极谜题。
SETI计划:搜寻外星文明:
于是,一个叫做SETI(外星文明搜寻计划)的组织成立了。这是一个非盈利性的科研机构,集合了全球的科学家和天文学家,利用各地的射电望远镜,接收并分析宇宙中的射电信号。由于宇宙深处的天体和星云也会发出电信号,而这些自然的电信号和人为的电信号有巨大差别,仅阿雷西博射电望远镜每秒钟就能接收到1亿个电信号,要在这些海量的电信号中找到人工信号,犹如大海捞针。
神秘的WOW信号:

1977年8月15日,一个炎热的晚上,天文志愿者杰里·艾曼在美国俄亥俄州的巨耳射电望远镜上,观察到一个非常强烈的连续窄带无线电波。晚上10:16,当他把望远镜对准人马座方向时,望远镜突然接收到一个强烈的信号。从30米高的发射器接收到后,又引导到望远镜的放大器。此时控制室中只有杰里一人,他紧张地操控电脑,打印机打出了数据。之后,他仔细查看这张长长的打印纸,通常宇宙中的自然信号都非常微弱,用数字表示信噪比,超过4的信号都很少,而较大的信噪比信号则用字母表示。杰里在一大堆数字中找到这个信号,显示为惊人的“6EQUJ5”。他情不自禁地用红笔圈出了这个信号,并在旁边写下了“Wow!”的注释,这就是著名的WOW信号事件。
由于当时射电望远镜的接收精度不高,所以这个WOW信号在宇宙中的精确位置尚无法确定,计算机只给出了一个大致的空间范围,那就是在银河系中心以东约24~25度,银河系平面东南约19度,这个范围就是人马座球状星团M55的西北部。科学家估计这个区域有大约60颗类似太阳的恒星,距离地球在1800光年到132光年之间。如果这个信号真的是外星文明发出的,他们距离我们最近只有132光年,在宇宙尺度范围内,这是一个非常近的距离。
WOW信号的三大特征:
如果宇宙中的一个电信号不是自然的,它要符合三个特征:
1. 高信噪比:宇宙间的天体发出的电信号通常是低信噪比的,这是由于天体通常距离我们非常遥远,信号到达地球时会逐渐减弱,而WOW信号的信噪比最高强度是宇宙平均水平的30倍以上。只有中子星和脉冲星这种剧烈活动的天体才会发出如此高信噪比的信号。
2. 特定频率:WOW信号的频率为1420兆赫兹,这正是氢原子发出的特定无线电波频率。假如某个外星文明想要发送信号,这个频率是一个很好的选择。
3. 窄带性质:WOW信号的带宽频谱比为0.0007赫兹,这是一个非常小的频谱比。宇宙中的恒星电信号频谱比通常高达几百赫兹,只有非常强大的脉冲星才会有窄带宽,但也只能小到几赫兹。
确认WOW信号的发射源:
对于WOW信号的探索没有停止。2022年,科学家利用先进的盖亚空间卫星终于确认了WOW信号的发射源坐标,它来自于1800光年外的人马座,坐标为赤经19时26分,赤纬-26度。在这个位置上存在一颗恒星,被命名为2MASS 19281982-2640123。观测数据表明,这颗恒星的大小约为太阳的0.99倍,表面温度约为5783K,各方面特征与太阳非常接近。
一个迷人的猜测是,在这颗类似太阳的恒星周围,是否也有一颗类似地球的行星,并且其上也演化出了智慧文明,而WOW信号正是他们的杰作?在接下来的几十年间,科学家又把射电望远镜对准了人马座方向,但再也没有接收到相同的信号。
黑暗森林法则:文明间的沉默:

有人认为,如果这个WOW信号真的是外星文明发射的,为什么他们只发射了一次,而不是应该有周期性?这可能是某个先进文明的一次偶发行为,目的是在某次活动中偶然发射了电信号,对准了地球方向。还有一种可能是,这个电信号是外星文明一个发射器发出的,它在规律地朝宇宙各个方向发射电信号,而目的并不是让其他文明知晓它的存在,只是在进行某种通信行为,刚好在1800年前的这次发射到了地球,并被我们捕捉到,但下次往地球方向发射信号还需要很久,所以我们始终没有接收到相同的信号。
可能有人会问,只要解析出这个WOW信号的信息,不就知道是不是外星人发射的了吗?可惜的是,这个表示为“6EQUJ5”的信号并不是信息编码,而是一种表示信噪比强度的编码方式。信号从6个单位开始,逐渐增强到30个单位,然后又逐渐减弱到5个单位,最后消失。这只能表明它是一个特别的信号,并且是一个固定位置发射的信号。
黑暗森林法则:宇宙文明的生存策略:

黑暗森林法则提出了一种宇宙学观点,解释为什么智慧生命不会广泛传播自己的存在,也不会尝试与其他外星文明联系。因为宇宙就像一个黑暗森林,充满了未知和危险,每个文明都像是这个森林中的猎物,只有保持沉默才能避免被其他文明发现并攻击。科技文明程度越高的文明越倾向于隐藏自己。这就好比,如果我们在黑暗中看到一只奇怪的虫子,我们的第一反应是惊吓,然后试图打死它。这是基于我们的本能。对于宇宙中的文明也是如此,因为未知所以害怕。
1974年人类向M13星团发射的阿雷西博信息,到目前为止刚好传播了50光年,而银河系的直径有10万光年。人类的信号如果想传遍银河系,需要数万年的时间。这个信号的终点——球状星团M13——远在25000光年之外,等到外星人接收再传回来,已是5万年后,到时人类是否还存在都不好说。
不管怎样,向未知的宇宙中发射表明我们存在的信号并不是一个明智的行为,因为我们无法保证宇宙中存在的外星文明都是和平的种子。万一几万年后,人类遭到来自球状星团M13的外星文明的毁灭性打击,他们一定会痛恨5万年前发射阿雷西博信息的行为。希望那时的人类有能力保护自己。
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