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怎樣尋找外星人

外星人


怎樣尋找外星人

怎樣尋找外星人
外星文明搜索計劃（SETI）可以說自1896年就已開展，尼克拉·特斯拉（Nikola Tesla，現代交流電系統的發明者）提議無線電波傳送可以用來跟外星智慧生物交流 。1899年 ， 特斯拉實地檢測到與地球上電磁風暴不相容的信號 ， 特斯拉的一些數據表明，他可能捕獲了木星的“風暴”（木星等離子體環面能釋放出強烈的電波波動，因此木星是小型脈沖星球） 。
之后，1924年8月，當時火星處于離地球較近的軌道 ， 美國海軍氣象天文臺要求電波每小時停發五分鐘，配有無線電接收器的飛艇就能接收來自火星的信號 。
當代的外星文明搜索計劃始于1959年 ， 當時菲利普·莫里森（Philip Morrison）和朱賽普·柯克尼（Giuseppe Cocconi）在自然雜志上發表文章指出可以利用無線電天線探測到外星智慧 。1960年，弗蘭克·特萊科（Frank Drake）利用無線電波望遠鏡實施了第一個SETI，他利用1.42GHz帶頻400 kHz帶通的電磁波接收來自鯨魚座天倉五和波江座天苑四的信號，也就是說40萬個不同的SETI頻道在這個頻譜范圍內 。這個頻段也被稱為“水洞”，水蒸氣在這一頻段內不能被很好的吸收，（因此有水存在的星球可能會向宇宙射出該頻率的波） 。
特萊科發明了系統地探索地外生物的方法，采用一種名為“特萊科等式”的工具 。N = R* fp ne fl fi fc L，n表示星際交流的文明數量，其他解釋如下：R*表示適宜人類居住的星球，通常表示如太陽類的恒星，但是過去二十多年的研究表明，個頭較小的紅矮星也適宜居住 。然而擁有液態水的行星必須與各自恒星保持適當距離，并且總保持一面朝向恒星 。紅矮星大約占星球總數的75%，對于選取SETI目標星球意義重大 。
符號fp 是可居住恒星系中有行星的分數 。自從2009年3月發射以來，NASA的開普勒望遠鏡已經判斷出不同大小的行星出現的頻率 。在SETI研究所，已經定位并“收聽”所有已探測到的適宜居住的行星 。開普勒最初計劃在星系中適宜居住的范圍內檢測地球般大小的行星 。
符號fl表示生物開始出現的潛在可居住星球的分數 。因此需要新一代軌道望遠鏡來探測適宜居住行星大氣層中的氧 ， 這是光合作用信號 。第一批地外探索目標可能是尋找森林，地球已經被森林覆蓋4億年了，而電波才100年左右 。
符號fi則表示擁有智慧的生物體分數 。這是特萊科方程中最難定義的變量 。最基本的問題是，如何定義智慧？智慧有很多種，就SETI的目的而言，似乎表示交流的智慧 。
從地球生物特性開始
如果想找到地外生物 ， 可能要從地球生物的極限開始研究 。因此，研究員要跑到南極無冰的峽谷 ， 或者加利福尼亞莫哈維沙漠去研究生物到底多么頑強 。
同樣，在我看來如果想要從太空中檢測到非人類傳遞的信息，也應該學習地球上非人類的傳播系統 。所有動物植物都會交流 。但是科學家要如何分析和判斷傳播系統的復雜性（假設，交流智慧能用信息的復雜性來衡量）？
研究員如何判斷信息的復雜性？數學領域有一種工具可以辦到，它最初是用來計算電話線中傳輸的信息量 ， 稱之為信息理論 。該學科是1949年貝爾實驗室的克勞德·香農開發的，至今仍廣泛使用 ， 如果你發郵件時壓縮或解壓縮文件，就在應用信息理論 。
我們的團隊應用信息理論研究寬吻海豚的交流系統，測算利用哨聲傳播時的信息量（由信號頻率決定） 。
早期的類似研究稱為齊夫定律 ， 一位語言學家將小說中英語字母出現的頻率做對數階頻率圖，因此得名 。他得到一個斜率為-1的45°斜線，因此證明出最常用的字母要比次常用字母頻率高出10倍 ， 比第三常用高出100倍 。他也畫出了中國漢字、英語單詞和俄語音素的頻率圖，結果是驚人的相似 。
齊夫定律說明適當分配信號頻率就足以形成一門語言，但是這不足以彰顯特點 ， 因為任何語言都能有同樣頻率圖 。我們對寬吻海豚聲音繪制了頻率圖，得到同樣的結果 。這意味著他們的哨聲中也可以包含復雜的規則（語言學家稱之為句法） 。而且嬰兒發聲的齊夫斜線就沒有45°那么陡峭（即嬰兒語言規則較為簡單—譯者注） 。但是在我們記錄海豚聲音的設備中，當嬰兒海豚出生后，他們的聲音頻率跟人類的嬰兒一模一樣 ?？梢钥吹剿麄冏罱K會學會使用斜率是-1的語言 。
我們也用同樣方法測試座頭鯨 ， 部分原因是因為他們社交群體比較復雜，也因為他們跟海豚一樣更多的利用聲音交流 。而且座頭鯨的交流系統要比人類早幾百萬年 。
這些動物處理噪聲的方法與人類十分相似 。在有電噪干擾的電話上說話時，說話人會放低語速，確保聽者理解全部語句 。座頭鯨在有船舶噪聲時也會降低交流頻率 。他們吐出泡沫困住鯡魚時會交流，我們能夠計算出鯨魚需要降低多少頻率來補償船舶噪聲，結果顯示他們只會補償60%的噪聲，“說話”變慢，延長了傳輸信號的總時間 。
這是怎么回事呢？類比一下 ， 當你的復印機墨水不足打出來的文件不清晰 ， 你可以用后語法規則拼寫補充缺失的字母和單詞 。只要在一排中缺失的不多，就可以利用規則和上下文恢復缺失詞語 。
座頭鯨一定是有某種句法，因為它們沒全程聽完就理解了信息的精髓 。我們還沒有采集到足夠的數據來判斷是否信息無序量（復雜性或“規則”結構）達到了人類語言的復雜水平 ， 但是我們證實鯨魚的信號存在“條件概率” 。通俗說法是這些動物的交流系統有結構復雜性 。
我也將信息理論應用在棉花和黃蜂之間的單向交流中，棉花作物告訴黃蜂何時“登陸”那些植物身上有黃蜂捕獵的蟲子 。這不再是內部交流，而是“跨界”交流了！
下一步如果將信息理論應用到采蜜蜂會非常有趣，它們的搖擺舞步會利用太陽導航 。對SETI分析，蜜蜂有三項必要因素—一個交流系統，使用工具（六邊形蜂窩），以及天文（它們有時候利用滿月發現蜜源） 。
光學SETI
除了電波探索，光學SETI現在也廣泛應用 。電波尋找窄帶寬的傳播（能把信號改變一次，重新發出），而自然界顯然不能生產窄帶寬信號 。光學SETI可以檢測毫微秒級光波 。技術可以產生這類信號，自然界不能 。
先進的文明可以利用毫微秒級的光波在星際之間交流嗎？可能會的 ， 特別當它的“太陽系”能發射激光時 。在地球的光源系統中，在火星的大氣中存在一種自然發射的電磁鐳射波，或者成為“微波激射” ?；鹦堑拇髿鈱又卸趸伎偸羌厶柹淙氲哪芰?，如果在火星附近用鏡子采集這種自然集聚的活動，便可以免費發射星際交流信號 。不過 ， 人類還需要幾十年的發展才能利用這種方法交流 。
其他SETI研究從戴森（Dyson）球體尋找多余熱量 。普林斯頓大學物理學家戴森最早提出，一個文明可能會在恒星輔件放置衛星似的球體或其他結構，盡可能捕獲恒星上的能量 。球體可能是地球到太陽這么遠的輻射距離，這樣的球體核心可能比地球這樣的小行星容納更多“外星人” 。（可能是地球表面面積的5億5百萬倍 。）
瘋狂猜想
SETI另一項提議很有趣：地球生物可能并不是起源于地球 。一些人認為生物可能來自火星，火星上的彗星效應可能會將簡單的細菌組織帶到地球 。（如果成立，地球人就變成了“火星人” 。）
但是另一個SETI新想法更瘋狂：在人類染色體中存在一種SETI型“名片” 。為了排除干擾，必須要證明在人類（或其他物種）染色體中這類特殊的區域并不是非隨機的（任何有規則的結構都是非隨機的） ， 但是這類染色體區域與形成或改變當前人類基因組的過程并不相容 。如果人類基因組的一片區域與其他任何基因組不同，也不可能由自然選擇產生，那么它有可能是擁有智慧的史前人類產生的 。我認為信息理論非常有用，正如人們或許可能孤立基因組中某個結構不尋常的片段 。
當思考SETI的努力時，一定要思考非常先進的文明會做什么 。因此不可避免地想到最新的信息轉移—如量子傳動 。目前為止量子光學實驗室 ， 已經證明信息可以即時地以任意距離傳動 。但更準確的說，“量子信息”能即刻任意距離傳輸 ， 因為必須用一種“鑰匙”解碼信息 。但是這種鑰匙不能比光速傳播的更快 ?；蛟S你會好奇第一個SETI信息是否會來自外太空或出現在我們的量子計算機上 。
尋找外星智慧是一個令人向往的領域，它包含多種學科，從天體物理到動物交流，從古生物學到量子力學 。目前，電波望遠鏡只是冰山一角 。
1870年出版的《我們的世界之外》講述太陽系生命 ， 其中理查德·普羅科多強調17世紀法國就在探索“多元世界”，討論其他星球的可居住性 。他說公眾對宇宙最大的興趣是在廣袤的空間中需找生命 。
【怎樣尋找外星人】我不認為這會發生改變 。（鳳凰科技 編譯/蘆靚）