搜寻地外生命：不断升温！

□ 文 何锐思（Richard de Grijs） / 翻译 程思淼

搜寻地外生命：不断升温！

□ 文 何锐思（Richard de Grijs） / 翻译 程思淼

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何锐思

（Richard de Grijs）

北京大学科维理天文与天体物理研究所（KIAA）教授，国际天文学联合会天文发展办公室东亚分站负责人。

随着“突破·听”（Breakthrough Listen）计划的公布，搜寻地外智慧生命再度成了公众关注的焦点。这是一个将威力巨大的现代计算机与世界上最强大的望远镜相结合的雄心勃勃的计划。这项计划在7月份刚刚公布，是由俄罗斯亿万富豪尤里·米尔内（Yuri Milner）出资1亿美元赞助，用来搜寻地外智慧生命的蛛丝马迹，以便确实地证明我们并不孤独。无疑，这是一个高风险、同时也是高回报的项目。

米尔内是靠投资Facebook这样的公司成为亿万富翁的。他说，这次的项目将用到硅谷的技术和创新的力量。

“我们搜寻的范围将是前所未有的，”米尔内在英国皇家学会的新闻发布会上说，“（包括）邻近的一百万颗恒星、银心、整个银河盘面以及一百个邻近的星系。”

有“突破”基金（Breakthrough Prize Foundation）和杰出的科学家支持，组织者表示“突破”计划将是迄今最大的地外生命搜索项目。它包括一个“听”的部分——分析大量的无线电信号以寻找生命的线索；以及一个“发”的部分，其中包括悬赏100万美元征集最能代表地球的数字信息。不过，这一信息最后并不会发出，部分原因是包括剑桥大学著名理论物理学家斯蒂芬·霍金在内的一些科学家担心向宇宙中发送信息将可能招来外星种族的侵略。

“我们在宇宙中可能并不孤独”，有这种想法不是什么新鲜事。在过去的至少几个世纪中，这种看法不时引领人们思想的潮流。那时天文学家考虑的是太阳系行星上的高等生命。不过天文学家最终明白，太阳系内的其他行星离宜居行星的要求都差得太远。金星并不是一颗郁郁葱葱的热带行星，而是一口地狱般的高压锅，表面温度足以使铅融化。而火星则是寒冷、干燥、荒芜的世界，不适合复杂的生命生存。

因此，如果我们想寻找像地球上这样的生命——有的人称之为外星人——就必须把眼光放得更远些。于是就有了“地外智慧（生命）搜索”（SETI）。其基本信念是，一旦一个外星物种在技术上足够先进，它就会以某种方式向宇宙显示其存在，而这又可以被另一个宇宙文明探测到。作为一个物种，我们人类的技术已经达到这一水平了。甚至有人主张，在人类使环境发生了变化的时候，我们就已经达到了这一标准：他们认为，几千年前开始的农业耕种和用火就已经能让先进的外星天文学家注意到我们。

不过，SETI更关心由文明产生的无线电信号。上个世纪开始普及的无线电广播和电视信号能够明确地向外星的观测者证明我们的存在，至少，只要他们知道往哪里看的话。1901年，马可尼（Guglielmo Marconi）进行了首次横跨大西洋的无线电广播。其中少量逸出地球的无线电波迄今已在宇宙中传播了114年，并且仍然在继续向更远的地方传播着。

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2015年7月20日，著名物理学家斯蒂芬·霍金在伦敦的新闻发布会上展示一幅图片。斯蒂芬·霍金与俄罗斯企业家尤里·米尔内正推动地外生命探索进入更高的阶段。他们说，这一由尤里赞助1亿美元的“突破”计划所使用的计算机的力量将是前所未有的。[图片来源：AP Photo/Matt Dunham]

年复一年，我们的广播信号越来越强，也覆盖了更宽的电磁频谱。其结果是，在一个以地球为中心，并且以光速不断膨胀的巨大“气泡”里，充满了我们制造的各种无线电噪声。只要外星人的距离合适，并且知道以什么频率的电磁波接收，他们完全可能收看到1936年奥运会、伊丽莎白二世的加冕仪式的电视转播，甚至，他们还可以观看现在正流行的各种电视节目。既然我们正不停地向宇宙发送无线电信号，那么，其他的文明或许也会？果真如此的话，SETI的目标就是发现这些信号：它们将证明，地球之外不仅存在着生命，而且存在与我们相类似的生命。

搜索断断续续进行了许多年，不同的研究小组使用越来越先进的设备在大海中捕捞一根银针，“突破·听”就是这样一个最近开始的计划。就像我们早期是从太阳系内开始寻找地外生命一样，搜索外星人也是这样。其中著名的例子是1924年8月火星大冲时，在美国进行的“全国无线电静默日”（National Radio Silence Day）活动。在大冲前后的36小时里，美国政府要求居民在每个小时的前5分钟保持无线电静默。利用静默的时间，使用无线电接收机监听天空，以寻找来自火星人的信号。

但是，结果一无所获。

随着技术的发展，人们探测地外文明信号的方式也有了进步。1960年，第一个真正现代意义上的地外智慧生命搜索项目——奥兹玛计划（Project Ozma）开始了。该计划由著名射电天文学家、天文生物学家弗兰克·德雷克主持。他曾提出用于估计我们星系当中潜在文明数量的著名公式——德雷克公式。“奥兹玛计划”使用一架大型射电望远镜监听地球附近的两颗类太阳的单星：鲸鱼座τ和波江座ε。

在好几个月的时间里，天文学家每天持续观测6个小时。他们的注意力集中在波长21厘米的射电波上，这是天文学上一个标志性的波长，与恒星之间冷暗的氢云的辐射相同。SETI项目经常会在21厘米波长进行监听，因为人们认为这是外星文明在与技术方面羽翼初丰的文明进行交流时，最有可能会选择的波长。

但是，仍然一无所获。

不过，搜索并没有停止。真能找到什么的机会非常低，然而潜在的回报实在太大了，无疑还是值得一试。截至上次公告，SETI项目中最引起公众兴趣的是SETI@home。这是一个通过下载到用户个人电脑上的屏幕保护程序，把全世界电脑待机时的空闲时间利用起来，以搜寻来自地球之外的信号的项目。在运行的高峰期，世界各地同时参与搜寻的个人电脑用户曾达到900万之多。

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但是，结果还是一无所获。

现在，轮到本文的主角——“突破·听”计划登场了。它由几位世界范围内杰出的天文学家发起，包括弗兰克·德雷克（SETI研究所名誉主席）、理论物理学家斯蒂芬·霍金和来自澳大利亚斯威本科技大学的马修·贝尔斯（Matthew Bailes）。通过一台电子合成发声器，霍金对这一花费1亿美元的项目做了如下的说明：

“我们活着。我们有智力。我们必须去认识。”

该项目将以两架巨型射电望远镜为基础实施：一架是位于美国西弗吉尼亚州的100米直径罗伯特·C·比尔德“绿岸”（Green Bank）望远镜，另一架是位于澳大利亚的64米直径帕克斯（Parkes）射电望远镜。另外，美国加利福尼亚州的利克（Lick）天文台也将进行一次更进一步的探测。在这一新项目面前，之前的项目都将黯然失色。它覆盖的天区面积是已有巡天项目的10倍，射电频谱宽度5倍，而完成一次巡天所需的时间则只有原来的百分之一。

在2016年10月开始的五年时间里，“突破·听”项目将占用帕克斯射电望远镜四分之一的工作时间。澳大利亚是南半球唯一能够满足新项目要求（射电天文学研究能力）的地方。因此，帕克斯射电望远镜对SETI科学工作的完整性起着至关重要的作用。事实上，它的位置相当适合承担这项工作：我们银河系最有意思和最丰富的区域正好横贯澳大利亚（或其他南半球中低纬度观测地）的头顶。我们要寻找地外智慧生命，很有可能就会把目光投向这一银河的中心地带。

帕克斯射电望远镜也是世界上首屈一指的单镜面射电望远镜之一，它探测暗弱信号的能力非常出色。这对于地外信号搜索这样的项目来说非常重要。帕克斯望远镜的这一威力不断发挥作用，从1969年7月20日接收人类首次登月的录像信号，到2012年为美国“好奇号”火星探测器一路追踪定位直到它降落火星，再到现在的搜索地外智慧生命。同时，帕克斯望远镜也在脉冲星（一种体积极小、密度极大、自转速度高达每秒几百圈的恒星）、最近发现的神秘的（虽然名字一点也不神秘）“快速射电暴”（fast radio burst）以及对引力波的研究中扮演了领头羊的角色。

64米的帕克斯射电望远镜将用于搜索地外智慧生命。[图片来源：CSI RO/ David McClenaghan, CC BY]

绿岸望远镜也将是用于监听外星人的射电望远镜之一。[图片来源：NRAO/ AUI, CC BY-SA]

“帕克斯”在之前的地外智慧生命搜索中也功不可没。加利福尼亚的SETI研究所在1995年用它进行了为期6个月名为“凤凰计划”（Project Phoenix）的搜索。位于北半球的望远镜无法对南天进行巡天，而帕克斯射电望远镜则成了科学家至关重要的帮手。

参与“突破·听”计划的研究者表示，借助集中的计算能力和世界上威力最大的望远镜，他们一天收集到的数据将相当于以前项目一年的工作量。米尔内计划至少为这一项目提供10年的资金支持，不过科学家们认为，要找到外星人存在的证据或许还要花更长的时间。霍金认为新项目应该会成功，因为它已有足够的资源：大望远镜的观测时间、庞大的数据量以及长期有保证的资金支持。

“如果这样计划缜密的搜索都一无所获，那也是蛮有趣的。”他说，“这并不能证明我们是孤独的，但是会让希望更加渺茫。无论如何，这些数据本身就很有趣。”

霍金表示，基于一份关于可能诞生生命的星球数量的数据，人类“很有可能”并不是孤独的。

“这是个大问题，”霍金说，“现在是时候去揭晓地外生命搜寻的答案了。”

米尔内表示，“突破·听”计划得到的数据将对所有人公开，而且开源软件就能够处理，因此新发现能够在全世界范围内分享。

南半球冬天看到的银河。银心方向明亮的光晕就在观测者的头顶。[图片来源：F lick Luis Argerich, CC BY-NC]

“我们的数据是公开的，而且我们也会利用社会网络的力量解决问题。”他说。

这一项目将很好地补充帕克斯望远镜现有的科学活动。虽然项目会占用望远镜四分之一的观测时间，而其本身却也能够对望远镜另外四分之三时间里进行的研究有所裨益。通过它带来的资金支持和新的数据处理、分析的技术，天文学各个领域的研究能力都将得到提升。数据处理能力的大幅提高同时也意味着天文学家能够以新的方式分析望远镜获得的数据，以搜索各种不同的地外生命信号。

这整个项目将会与SETI@home接驳，也就是说，任何拥有个人电脑的人都可以通过参与自动的数据处理帮助搜寻。虽然找到智慧生命的希望不大，但至少现在比以前大多了。成为第一个找到外星智慧生命的人，这不仅在科学界，而且在全人类来说都是一项令人侧目的重大成就。如果我们找到了存在地外智慧生命无可辩驳的证据，那大概可以说是人类历史上绝无仅有的大发现了。到那时候，真正的工作才算刚刚开始。他们是否离我们足够近，可以与之联系？他们已经“听”到我们了吗？这些都是“突破”计划的第二部分——“突破·发”所关心的问题。不过，那又将是另外一个故事了。