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一个让人沮丧的事实:人类可能错过了许多外星文明的“呼唤”

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  上个世纪50年代,著名物理学家恩里科·费米提出了一个观点:任何掌握星际旅行的文明,都会在尽可能短的时间里向外扩张,继而占领他们所在的大星系,但为什么我们现在还没有和这种文明取得联系呢?这个问题就是所谓的“费米悖论”。

  

  为什么我们至今没有发现外星文明的痕迹?对于这个令人极为费解的问题,科学家们提出了许多解释:可能人类是唯一的智慧生命,可能星际旅行永远不可能实现,又或者文明发展到极致总是难逃“自毁”的结局。

  但是,随着宇宙中一颗颗“宜居星球”的相继发现,费米悖论变得更加难以解释,因为仅仅在银河系中,就至少存在着上亿颗适宜生命出现和演化的星球。

  

  几年前,天文学家们发现了一颗特殊的行星,将它命名为“特级地球”(Mega-earth),也被称为“巨型地球”。

  它是一颗类地行星,质量约是地球的17倍左右,但大气层非常的稀薄。早前有科学家指出,该类行星拥有如此庞大的质量,其大气层一定会非常的厚,人类根本无法在这种高温和高压的环境下生存。

  

  但是,如果这种观点最后被证明是错误的,那么宇宙中将又会多出一类适宜人类生存的行星,而这也会让我们对费米悖论更加的困惑。

  那么,为什么宇宙不像最开始设想的那样,先进文明熙熙攘攘呢?对此,主流的观点认为,气候是造成这一情况出现的根本原因,换句话说,宇宙中的文明大都被生物圈过热的气候杀死了。

  

  在恒星系形成初期,恒星的光度相对较低,一些距离恒星较近的行星也能拥有舒适的环境温度。

  然而,随着时间的不断推移,恒星会变得日益明亮,其温度也会逐渐升高,恒星系的宜居带会慢慢向外转移,原本舒适宜人的行星环境开始变得炎热、荒芜,最后完全不适宜生命生存。

  

  因此,智慧生命可能还没来及出现,就已经变成了“不可能”,所以宇宙中才没有想象中那么“热闹”。

  虽然和地球刚形成时相比,太阳的燃烧速率已经变快了,但40多亿年来地球的气候还是非常适合人类居住的。

  

  不过,人类的好日子可能已经能够看到“尽头”了,因为根据气候模型显示,大约10亿年后地球的环境会因太阳的老去而发生显著变化,届时最直观的应该就是高温和干旱,地表的液态水将不复存在,地球也将不再适宜人类生存。

  当然,除了气候变化的猜想之外,另一个猜想同样得到了很多人的认可,那就是智慧文明在宇宙中的数量本身就不多,在宇宙夸张的距离尺度下,这些文明犹如落入大海中的沙砾,根本没有办法真正看到彼此,唯一能做的就是大声“呼唤”。

  

  这种简单粗暴的交流方式,带来了一个让人感到沮丧的事实:人类可能错过了许多外星智慧生命的信号。

  因为人类具有“聆听”能力不过才数百年的时间,而整个宇宙已经诞生130多亿年了,在此期间可能有无数个文明曾向外“呐喊”,却每每都和人类擦肩而过。

  

  然而,在SETI使用了大型射电望远镜阵列,仔细聆听来自宇宙的外星信号之后,依旧是一无所获,这很大可能是因为我们聆听的方法不对。

  在最开始的时候,SETI假设外星文明会采用全方位广播的方式,向宇宙四面八方同时传送无线电信号,但这种方式对能量的需求太大了。

  

  要知道,无线电波在宇宙中衰减的速度是非常快的,如果真的采用这种方法在宇宙中“呼唤”,所需要的能量已经远远超过了一颗恒星的能量输出,这种挥霍即便是对于那些能够使用恒星能量的二级文明来说,也是非常难以承受的。

  所以说,无论是能耗还是经济性,都是采用无线电全方位呼叫无法回避的问题。

  

  鉴于这两点,物理学家詹姆斯·本福德(James Benford)和格雷戈里·本福德(Gregory Benford)提出了一种独特的解决方案——灯塔机制。

  和全方位无差别广播不同,灯塔只向一个方向发射信号,所以它对能量的需求就会极大地减少。

  

  采用这种方法呼唤的外星文明,可以将灯塔对准可能存在文明的区域或恒星,然后用高功率发射信号,再把灯塔转向下一个区域或恒星,如此反复。

  事实上,人类之前发送的几次信号,采用的都是类似这种方法的方式,比如1974年向M13星团发射的阿雷西博信息。

  

  需要注意的是,灯塔机制虽然从理论上来说效果非常好,但是这并不意味着人类能够使用这种方法呼唤银河系内的外星文明,因为说它对能耗的要求很低只是相对二级文明而言的,对于还不到一级文明的人类来说,它所需要的能源是人类无法承受的。

  灯塔信号的目的是为了告诉其他文明自己的位置,所以在灯塔信号的后面,他们可以选择较低的功率传送更多的信息,如果有文明被灯塔信号吸引到了,就能够将高精度的射电望远镜对准它来时的方向,用更长的时间去聆听后续的“声音”。

  

  就目前来看,灯塔信号只是人类的一种设想,但它明显要比漫无目的的寻找广播信号更准确、靠谱一些,是一种值得人类深入研究的方式。

  值得一提的是,1977年天文学家杰里·R·埃曼(Jerry R. Ehman)用“大耳朵”望远镜收到的“Wow!”信号,极有可能就是一个灯塔信号。

  

  相比1977年,人类现在的科技已经进步很多,但仍然无法解释“Wow!”信号之谜,所以只能将它当作外星信号的最佳候选者。

  其实在收到“Wow!”信号之后,科学家们对信号来源方向进行了几十年的观察和寻找,但都没能找到相同或类似的信号。

  

  科学家们早已料想到了这一结果,因为如果它真的是一个灯塔信号,那么它向一个方向发射信号的时间极为短暂,短时间内几乎没有可能再次遇到。

  基于这个原因,SETI对于这一区域的关注度也相对较低,每年也只花费几小时进行跟踪监听。

  

  最后,我想说的是,也许外星文明一直在用人类可以听懂的方式朝我们呼喊,但我们却听错了方向。

  又或者当我们掌握了某种新型通讯技术时,会瞬间发现整个宇宙无时不刻不在进行着通讯,只有在那一瞬间,人类才算正式迈入星际时代的大门,成为星际俱乐部中的一员。

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