论文部分内容阅读
迄今为止，人类已经花了半个多世纪来探索宇宙中到底还有没有其他生命体，尽管目前还没有收获，还是有科学家坚信宇宙中确实还存在着其他地外文明，只是我们暂时无法和它们联络上而已。
前美国总统奥巴马在参加电视脱口秀节目《艾伦秀》的录影时，节目组安排了一名6岁的小女孩向他提了一连串的问题，其中有一个问题是：外星人真的存在吗？奥巴马回答道：“事实上，我们尚未与外星人取得直接的联系，当我们取得直接联系的时候，我会告诉你的。”奥巴马的话引起了很多外星人阴谋论者的关注，因为他既没有否定外星人的存在，也没有否定人类和外星人之间曾经存在过间接的联系。
寻找外星人项目
事实上，人类寻找外星人的脚步从未停止过，早在上世纪60年代，美国科学家就曾经启动过一个名叫SETI的项目，旨在寻找宇宙中有没有人类以外的其他生命体，也就是我们俗称的外星人。该项目的科学家们号召“将全世界的电脑联合起来寻找外星人”，当时全球有500万台计算机参与了这个浩大的工程，每一位参与者都可以通过下载并运行SETI屏幕保护程序的方式，让自己的计算机参与到检測其他星球信号的任务中。SETI项目中还有一个不可或缺的重要观测设备，那就是艾伦望远镜阵列，它以微软公司的共同创始人保罗·艾伦的名字命名，以感谢他为这个耗资5000万美元的设备提供了大部分的资金支持。艾伦望远镜阵列的第一期工程开始于2007年，建在了加州旧金山以北人迹罕至的哈特·克里克高原上，共建有42个碟型天线，在那里可以免受地球大部分的无线电波干扰，从而更好地搜寻地外文明。除此之外，艾伦望远镜阵列还能兼顾对宇宙的研究，能对脉冲星、黑洞、暗物质、引力波和我们未曾发现的现象进行研究。
此外，俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳更是大方地捐赠了1亿美元给搜寻地外生命的“Breakthrough Listen”项目，该项目为期10年，科学家们会通过美国西弗吉尼亚州的天文望远镜和澳大利亚的帕克斯射电望远镜观察太空，接收可能来自外星人的电磁信号，然后通过软件进行分析处理。这项计划的研究对象是距离地球最近的10亿颗恒星，以及银河系以外的100个星系。截止到目前，该项目还没有找到明确的目标，但科学家们侦测到了来自HD164595行星的信号，这颗行星距离太阳大约94光年，科学家们怀疑它曾经是地球的一部分。
寻找外星人背后的技术原理
SETI和Breakthrough Listen项目都采用了相似的方法，即通过接受太空电磁信号来寻找外星人。这种方法的原理是什么呢？这就要追溯到1959年，物理学家菲利普·莫里森和吉塞普·可可尼，发表在《自然》杂志上的一篇题为《寻找星际通讯》的文章，他们首次提出了通过射电望远镜可能探测到其他星球的文明向太空传输的广播信息，并且猜想这种信息可能在21厘米（1420兆赫）的波长上传输，因为这是中性氢（宇宙中最常见的元素）的射电辐射波长。
受到这篇文章的启发，SETI项目的科学家弗兰克·德雷克在一次“寻找外星人”会议上提出了著名的德雷克方程式，即通过7种参数来预测银河系中大概有多少智慧文明的存在，它们分别是：
1.银河系中适合智能生命发展的恒星形成的平均速率
2.拥有行星的恒星的百分比
3.每个可能孕育生命的恒星系统所拥有的行星的平均数量
4.实际出现智慧生命的行星的百分比
5.发展出智慧生命的行星的百分比
6.可将其存在的信号释放到太空的智慧文明的百分比
7.智慧文明将可探测信号释放到太空的时间长度
不过，德雷克方程仅限于通过无线电搜索智能文明，所预测出来的也只是那些具备了宇宙通信技术的智能文明。将前3个参数相乘，可以得到银河系中类地行星的形成速率，通过后面3个参数则可以知道像人类这样的智慧文明在一个类地行星上生存的可能性有多大，将前6个参数和最后一个参数相乘，就会得到银河系中存在的智慧文明数量。不幸的是，这个方程式中的每个参数，特别是涉及生命和智慧文明的最后4个参数的确切值还是未知的，因此，德雷克方程式至今还没有给出我们确切的答案。不过，也有科学家通过逻辑假设来推算过这道方程式，在最乐观的假设下，银河系中约有14万种智慧文明存在，但在最悲观的假设下，智慧文明则十分罕见，整个宇宙中只有1%的星系才会像银河系一样产生一个复杂的智慧文明。尽管德雷克方程并不能很好地量化外星文明的数量，但它为科学家们探测地外智慧生命提供了值得思考的几个重要参数，而且，伴随人类文明的不断进步，这个方程中的参数值就有可能变得越来越精确。
衡量智慧文明的方法
假设地外文明真的存在，那我们又怎么来衡量这种文明的先进程度呢？早在上世纪60年代，美国物理学家弗里曼·戴森就提出了，科技文明的发展水平可以用其对能量的利用方式来衡量，因为越先进的文明对能量的需求就越迫切，他们渴望利用恒星发出的所有能量，为了达到这个目的，他们甚至可能摧毁一到两个行星，用它们当原料制作天然的核聚变反应堆，制造出一个把整个恒星团团围住的光能收集装置，这种装置被称为“戴森球”。戴森认为，这样的结构，是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的未来文明趋势，因此他建议可以通过搜寻这样的人造天体结构来寻找外星智慧文明。
1964年，苏联天体物理学家卡尔达肖夫扩展了戴森的理论，按能源的使用情况对文明进行了划分，其中，一型文明可以控制利用文明所处的行星上的所有能量，这些能量包括外部到达这个行星的能量，比如太阳能，以及行星自身产生的能量，比如热能、水能和风能。二型文明可以控制利用一个恒星的能量，比如用“戴森球体”完全包裹一颗恒星，收集它所有的能量，并将能量传递到需要的地方，这是一个无比浩大的工程，因为一个戴森球体的覆盖面积是地球表面积的6亿倍。三型文明则可以控制利用一个星系的能量，甚至可以利用我们暂时还无法想象的技术从黑洞中获取能量并且制造恒星，并主宰着整个星系。尽管卡尔达肖夫描述的文明类别还只是个假设，但是卡尔达肖夫指数在后来经常被地外文明搜寻计划研究人员、科幻小说家和预言家用来作为理论基础。
前美国总统奥巴马在参加电视脱口秀节目《艾伦秀》的录影时，节目组安排了一名6岁的小女孩向他提了一连串的问题，其中有一个问题是：外星人真的存在吗？奥巴马回答道：“事实上，我们尚未与外星人取得直接的联系，当我们取得直接联系的时候，我会告诉你的。”奥巴马的话引起了很多外星人阴谋论者的关注，因为他既没有否定外星人的存在，也没有否定人类和外星人之间曾经存在过间接的联系。
寻找外星人项目
事实上，人类寻找外星人的脚步从未停止过，早在上世纪60年代，美国科学家就曾经启动过一个名叫SETI的项目，旨在寻找宇宙中有没有人类以外的其他生命体，也就是我们俗称的外星人。该项目的科学家们号召“将全世界的电脑联合起来寻找外星人”，当时全球有500万台计算机参与了这个浩大的工程，每一位参与者都可以通过下载并运行SETI屏幕保护程序的方式，让自己的计算机参与到检測其他星球信号的任务中。SETI项目中还有一个不可或缺的重要观测设备，那就是艾伦望远镜阵列，它以微软公司的共同创始人保罗·艾伦的名字命名，以感谢他为这个耗资5000万美元的设备提供了大部分的资金支持。艾伦望远镜阵列的第一期工程开始于2007年，建在了加州旧金山以北人迹罕至的哈特·克里克高原上，共建有42个碟型天线，在那里可以免受地球大部分的无线电波干扰，从而更好地搜寻地外文明。除此之外，艾伦望远镜阵列还能兼顾对宇宙的研究，能对脉冲星、黑洞、暗物质、引力波和我们未曾发现的现象进行研究。
此外，俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳更是大方地捐赠了1亿美元给搜寻地外生命的“Breakthrough Listen”项目，该项目为期10年，科学家们会通过美国西弗吉尼亚州的天文望远镜和澳大利亚的帕克斯射电望远镜观察太空，接收可能来自外星人的电磁信号，然后通过软件进行分析处理。这项计划的研究对象是距离地球最近的10亿颗恒星，以及银河系以外的100个星系。截止到目前，该项目还没有找到明确的目标，但科学家们侦测到了来自HD164595行星的信号，这颗行星距离太阳大约94光年，科学家们怀疑它曾经是地球的一部分。
寻找外星人背后的技术原理
SETI和Breakthrough Listen项目都采用了相似的方法，即通过接受太空电磁信号来寻找外星人。这种方法的原理是什么呢？这就要追溯到1959年，物理学家菲利普·莫里森和吉塞普·可可尼，发表在《自然》杂志上的一篇题为《寻找星际通讯》的文章，他们首次提出了通过射电望远镜可能探测到其他星球的文明向太空传输的广播信息，并且猜想这种信息可能在21厘米（1420兆赫）的波长上传输，因为这是中性氢（宇宙中最常见的元素）的射电辐射波长。
受到这篇文章的启发，SETI项目的科学家弗兰克·德雷克在一次“寻找外星人”会议上提出了著名的德雷克方程式，即通过7种参数来预测银河系中大概有多少智慧文明的存在，它们分别是：
1.银河系中适合智能生命发展的恒星形成的平均速率
2.拥有行星的恒星的百分比
3.每个可能孕育生命的恒星系统所拥有的行星的平均数量
4.实际出现智慧生命的行星的百分比
5.发展出智慧生命的行星的百分比
6.可将其存在的信号释放到太空的智慧文明的百分比
7.智慧文明将可探测信号释放到太空的时间长度
不过，德雷克方程仅限于通过无线电搜索智能文明，所预测出来的也只是那些具备了宇宙通信技术的智能文明。将前3个参数相乘，可以得到银河系中类地行星的形成速率，通过后面3个参数则可以知道像人类这样的智慧文明在一个类地行星上生存的可能性有多大，将前6个参数和最后一个参数相乘，就会得到银河系中存在的智慧文明数量。不幸的是，这个方程式中的每个参数，特别是涉及生命和智慧文明的最后4个参数的确切值还是未知的，因此，德雷克方程式至今还没有给出我们确切的答案。不过，也有科学家通过逻辑假设来推算过这道方程式，在最乐观的假设下，银河系中约有14万种智慧文明存在，但在最悲观的假设下，智慧文明则十分罕见，整个宇宙中只有1%的星系才会像银河系一样产生一个复杂的智慧文明。尽管德雷克方程并不能很好地量化外星文明的数量，但它为科学家们探测地外智慧生命提供了值得思考的几个重要参数，而且，伴随人类文明的不断进步，这个方程中的参数值就有可能变得越来越精确。
衡量智慧文明的方法
假设地外文明真的存在，那我们又怎么来衡量这种文明的先进程度呢？早在上世纪60年代，美国物理学家弗里曼·戴森就提出了，科技文明的发展水平可以用其对能量的利用方式来衡量，因为越先进的文明对能量的需求就越迫切，他们渴望利用恒星发出的所有能量，为了达到这个目的，他们甚至可能摧毁一到两个行星，用它们当原料制作天然的核聚变反应堆，制造出一个把整个恒星团团围住的光能收集装置，这种装置被称为“戴森球”。戴森认为，这样的结构，是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的未来文明趋势，因此他建议可以通过搜寻这样的人造天体结构来寻找外星智慧文明。
1964年，苏联天体物理学家卡尔达肖夫扩展了戴森的理论，按能源的使用情况对文明进行了划分，其中，一型文明可以控制利用文明所处的行星上的所有能量，这些能量包括外部到达这个行星的能量，比如太阳能，以及行星自身产生的能量，比如热能、水能和风能。二型文明可以控制利用一个恒星的能量，比如用“戴森球体”完全包裹一颗恒星，收集它所有的能量，并将能量传递到需要的地方，这是一个无比浩大的工程，因为一个戴森球体的覆盖面积是地球表面积的6亿倍。三型文明则可以控制利用一个星系的能量，甚至可以利用我们暂时还无法想象的技术从黑洞中获取能量并且制造恒星，并主宰着整个星系。尽管卡尔达肖夫描述的文明类别还只是个假设，但是卡尔达肖夫指数在后来经常被地外文明搜寻计划研究人员、科幻小说家和预言家用来作为理论基础。