如何探測外星文明

□ 阿 偉

在距今不太遠的古代，由于科學技術不發(fā)達，當人們在茫茫大海航行時，為了保存和傳遞信息，往往把寫有信息的紙條放在瓶子里，然后封緊，扔進大海。這些瓶子可能隨著洋流沖到岸邊，被人發(fā)現，從而獲知傳遞信息者的狀況。當然這種“漂流瓶”的方法極不可靠，它有可能并不漂到岸邊，而是在大海中繼續(xù)“流浪”。這樣，幾百年、幾千年、甚至上萬年，傳遞的信息也就石沉大海，再也無人知曉。

就像古人在茫茫大海中旅行一樣，現代人在茫茫宇宙中的“旅行”也只好采用一種“現代漂流瓶”的方法進行聯絡。這種方法就是在尋找外星文明時，使用一些可能與外星文明共通的東西，主要是電波和數字，通過這些宇宙語言來和外星人交流。

無線電是與外星文明打交道的一種合理方式。因為采用電波是文明社會都有可能達到的，它的速度和光一樣快，而我們最快的宇宙飛船速度只能達到光速的幾千分之一，離我們最近的恒星有4.2光年遠。假如我們要到那兒，坐上最快的飛船，也要飛2.5萬年，大多數恒星比這還要遠。同時，以目前的科技水平，我們無法乘坐宇宙飛船和外星文明交流。

事實上，早在19世紀，人們就在想辦法和外星文明聯系。在20世紀的四分之一的時間中，我們已在不停地用電波轟擊太空，電波在所有方向上已經傳播了70光年，覆蓋了數千個恒星系統(tǒng)。我們可以設想，某個星球上的智慧生命，現在已經打開收音機，正在收聽地球上的一些流行歌曲。

科學家們主要利用電波做兩件事：一是監(jiān)聽外星文明發(fā)出的信號；二是向外星文明發(fā)送無線電信號。1960年和1972年，美國實施了聆聽鄰近兩顆恒星無線電信號的“奧茲瑪”計劃，1974年向武仙座拍發(fā)了一份簡短電報。

怎樣才能使外星文明接收到我們的信號呢？因為我們知道，電波信號傳得越遠越微弱，再加上其他輻射、雜音的干擾，外星文明收到的可能性很小?？茖W家發(fā)現：為了使宇宙中的外星文明接收到我們的電波信號，必須建立一個發(fā)射臺，其發(fā)射功率與一顆中等恒星的輻射功率相當。如果用21厘米波發(fā)射只有智能生物才能接收的單頻信號，不僅需要功率驚人的發(fā)射機，還要配備一組龐大的球形天線系統(tǒng)。如果發(fā)射功率為1 026瓦，作用距離要求達到3萬光年時，其球形半徑應達到0.1天文單位（約1 500萬千米）。盡管地球大氣層對21厘米波的吸收率只有1%，但這個系統(tǒng)消逸在大氣層中的能量高達1 024瓦，是地球吸收太陽能量的百萬倍。因此，一旦這座無線電發(fā)射機啟用，人類末日也就降臨了。

如果必須有這樣一座發(fā)射臺，我們也只能把它建立在宇宙空間，但在宇宙空間建造其代價不菲。比如說，我們要在離地球100個天文單位的地方建一座功率為2×105瓦、球形天線半徑為5 000千米，作用距離為1萬光年的無線電發(fā)射臺，采用平均密度為每立方米100千克的材料，則球形天線的全部質量為5×1 019噸，約是地球質量的五百分之一。如使用千分之一光速的核動力飛船運送這些金屬材料，在飛行中將釋放的能量，一般應限制在恒星輻射能量的0.1%范圍內，在太陽系里是3×1 023瓦。用滿足這個條件的飛船運送天線材料，至少需300萬年。再加上挖掘材料、原料、燃料，運送勞動者、食品，需3 000萬年。此外，當發(fā)射臺完工后，每年要消耗108噸核燃料，并且我們建立與發(fā)射臺保持聯系的線路所需功率大大超過發(fā)射臺的功率。這太過分了！人類還不具備這樣的能力。就是能夠進行的話，也將是得不償失的。

采取接收外星文明信號的方法，造價要低廉得多，并且可行性要大一些。為此，我們就必須建立多路窄頻全向接收天線系統(tǒng)，以接收外星來的信號。但是外星文明發(fā)出的信號，即使是在很近的行星系統(tǒng)里，由于各種干擾，我們也很難收到。

假定在通訊的時候，對方發(fā)出極強的電波，地球這邊的設備也能夠收到。那么首先地球上的射電望遠鏡就必須對準銀河系中上千億個星球，而對方由于并不知道地球，也必須向上千億個星球發(fā)射信號，這樣，兩者相遇的機會太少了。即使相遇，我們收到了外星文明的信號，那又當如何？由于宇宙空間異常遙遠，離地球數萬光年。在這期間，地球文明和對話的外星文明還是否存在，恐怕難以知道。

即使收到外星文明的信號，我們能否分辨和識別也是一個問題。1899年，電氣技術者尼可拉·泰斯拉，用剛發(fā)明沒有多久的無線電接收到奇怪的電波訊號。后來，在美國和歐洲間的無線通訊才剛開始時，一位無線電愛好者，收到比自己使用的周波數還低很多的訊號。當時被認為是火星發(fā)送的電波。但是，這些電波訊號到底從哪兒來的，沒有人能夠知道。到一個世紀后的今天，雖然天文學家們每天接受到無數的電波，但由于這些電波可能來自地球本身，也可能是來自地球發(fā)射的探測器、衛(wèi)星，因此很難分辨。

雖然采用無線電波的方式是最合適的方法，但實施起來卻是困難重重。盡管如此，科學家們絲毫沒有放棄用電波與外星文明取得交流的努力。1982年夏天，IAL（國際天文聯盟）曾開展地球外生物大搜索。1992年10月，美國在波多黎各和加利福尼亞啟動了兩個強有力的射電望遠鏡，叫做“微波探索計劃”。

以往科學家喜歡用1 420兆赫到1 720兆赫的微波進行接收，這一區(qū)域叫水洞，被認為是外星人最可能用的發(fā)射頻率。為什么呢？因為一個水分子（H2O）由一個氫原子和一個氫氧根（OH）組成，當氫原子在空中相撞時，輻射出來的能量頻率為1 420兆赫，當氫氧根（OH）在空間相撞時，輻射的能量頻率為1 720兆赫，因此稱為水洞。

由于氫是宇宙中最基本的元素，智慧生命可能采用這種方式發(fā)射電波,并且水洞還是波譜中一段比較安靜的區(qū)域。氫原子的輻射很微弱，而在其他一些波段里則有很多強輻射，這樣就會干擾可能會有的智慧生命的信號。1960年的歐茲瑪計劃就因干擾太大而毫無結果。

微波探索計劃則不同，可以同時接收1 000多萬個頻道，它在30秒鐘中得到的資料比過去30年還多。它目前有兩個計劃：一是目標搜索，在10年內采用水洞內的頻率搜索類似太陽的1 000個恒星，或距地75光年內的所有恒星；二是太空環(huán)視，在10年內以1 000兆赫至10 000兆赫的波段搜尋每個地方。這一計劃實施的當日是紀念哥倫布發(fā)現新大陸500周年紀念日，表明了地球上的科學家尋找外星文明的信念。

那么，假如我們一旦和外星人見面，該使用什么語言呢？最有可能的是數學。中國數學家華羅庚認為，我們可以用兩個圖形作為與外星人交談的媒介，一個是“數”，另一個是“數形關系”（勾股定理）。

為什么宇宙語言要用“數”和“數形關系” 呢？因為無論外星文明是怎樣的，數數的規(guī)則應該類似。外星文明數星星，數其他東西，規(guī)則應當相同。如果他們的手指有12個或5個，他們就會是12進位制或5進位制，而不是人類的10進位制。勾股定理：直角三角形斜邊的平方等于兩直角的平方和。這種自然圖形所具備的“數形關系”在整個宇宙中是普遍的。然后我們以“數”和“數形關系”為基礎，表達一些復雜的運算和圖畫，期望他們能“看圖識字”，弄懂我們的意思。

美國科學家利用這種方法向武仙座發(fā)了一封簡短的電報，至今沒收到回音。由于恒星之間距離遙遠，真要有返回信號的話，也須耐心等待。