三体人为什么没有发现地球(三体文明真实存在吗)

深度 | 2022-07-07 11:04:48| 52

近日,北师大天文学教授、中国搜寻地外文明首席科学家张向媒体透露,他的团队利用五百米口径球面射电望远镜(FAST)发现了多个“可能的地外文明技术痕迹和候选信号”。张杰指出,这是几个不同于以往的窄带电磁信号。目前,该小组正在加紧进一步筛查和调查。

被称为“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”的五百米口径球面射电望远镜(FAST)于2020年9月正式开始寻找地外文明,这是FAST的五大科学目标之一。2020年,张团队在处理FAST 2019的观测数据时,发现了两组可疑的地外文明信号。2022年,研究小组从太阳系外行星的观测数据中发现了另一个可疑信号。

“FAST新发现的这些可疑信号很可能来自地球,而不是外星人。”加州大学伯克利分校地外文明研究中心首席科学家Dan middot威尔海默告诉《中国新闻周刊》。威尔海默从1979年开始从事SETI。他是世界上最权威的SETI研究人员之一,也是张团队的美国合作者。张杰的团队还表示,可疑信号是某种无线电干扰的可能性非常大。

威尔海默指出,迄今为止,人类探测到的所有“疑似信号”都是“我们自己的文明”发出的,而不是“另一个文明”。那么,人类离发现外星人还有多远?

2020年1月8日,检修期间的“中国天眼”。图/新华

2020年1月8日,“五百米口径球面射电望远镜(FAST)”在维修中。图/新华

为什么人类信号和外星人信号会混淆?

所有的可疑信号都是从哪里来的?

威尔海默解释说,这些信号可能来自手机、电视、雷达、卫星,以及天文台附近的电子设备和电脑。它们以无线电波的形式被FAST接收。因为人类很难分辨它们和外星信号的区别,所以干扰了观测。“虽然FAST上的实验刚刚开始,我还在学习如何处理干扰信号和分析数据,但在此之前,我已经有了20多年的经验。例如,在波多黎各使用阿雷西博射电望远镜观测时,我收到了许多与这一次非常接近的信号,它们最终总是被证明是一种无线电干扰。”

为什么我们总是混淆人类信号和外星人信号?在各种地外文明搜寻计划中,通过射电望远镜捕捉特定频率的无线电信号一直是SETI研究人员的首选。这是因为在宇宙中各种形式的电磁辐射中,无线电波的“穿越”能力最强,几乎可以毫无阻碍地穿过浩瀚的宇宙,最大限度地减少信息的损失。这是人类接收到的理想“信号”。

1960年,SETI的先驱Frank middot德雷克在美国格林班克的国家射电天文台进行了第一次寻找地外文明的无线电信号搜索,德雷克称之为“Ozma计划”。从1960年4月到7月,德雷克每天将天文台的无线电接收器调到1420兆赫(兆赫兹),持续6个小时。他认为这可能是外星人常用的“你好”频率。

1420 MHz的频率是所有SETI人员都会重点关注的搜索对象,因为这是氢原子的发射频率,而当一个氢原子与一个羟基结合时,水就诞生了,这是人类已知的生命原始构成中最重要的元素。720mhz是羟基的发射频率。因此,在氢和羟基之间,1420mhz到1720 MHz的频率范围被称为宇宙的“水洞”,被美国国家航空航天局(NASA)认为是生命聚集的地方。

目前射电望远镜对外星信号的主要搜索范围是1000-10000 MHz的“微波窗口”。这个“窗口”的信号最容易识别,穿透力强。SETI研究人员进一步聚焦,主要寻找带宽低于几百赫兹的“窄带信号”。威尔海默解释说,地外文明发出的信号不一定是窄带的。人类寻找窄带信号只是因为更容易识别“非自然”信号。恒星、脉冲星、类星体和银河系中快速稀薄的星际气体都会发出宽带信号。如果我们选择宽带信号来搜索它们,我们将很难确认它是来自地外文明还是宇宙中的某种自然现象。

众所周知,天体自然源发出的最小频率约为500赫兹。研究人员认为,任何带宽低于300Hz的信号都应该是“不自然的”。“但不幸的是,人类自身也制造了大量的窄带信号,这使得SETI的搜索更加困难。这就是困扰我们多年的射频干扰问题。”威尔海默说。

对于FAST来说,解决这个问题比较困难。威尔海默指出,FAST的优势在于其灵敏度高于现有的任何射电望远镜,更容易捕捉到远处非常微弱的信号,但硬币的另一面是,这也会带来更大的干扰。

在FAST投入使用之前,世界上对地外文明最敏感的观测设备是美国阿雷西博望远镜,该望远镜因结构失控于2020年12月坍塌。根据FAST首席科学家、中科院国家天文台研究员李伟团队的研究,FAST的综合灵敏度比阿雷西博高10倍。它拥有目前世界上唯一的300m天线,瞬时灵敏度超过其他天线一个数量级以上。而且FAST还具有更高的测量精度和更大的天空覆盖范围。

童杰等人在2020年4月发表的论文《基于FAST望远镜的外星文明同步观测》中指出,对于来自外星人的可疑候选信号,FAST筛选的标准是“信号带宽小于500Hz,持续时间小于100秒”。在筛选之前,FAST将首先使用“星云”算法程序去除“窄带”干扰信号。主要方式是调查信号是否持续出现在多个天空区域。来自地外文明的窄带信号应该只出现在天空的固定区域空。同时,很多天空区域出现的信号,有很大概率是来自地球的干扰信号,会被程序去除。但结果显示,经过算法筛选后,仍会残留少量干扰信号。到目前为止,还没有一种算法能够完全去除噪声干扰。

威尔海默认为,更根本的解决办法是将射电望远镜从地球移到月球背面,这样可以免受地球上的无线电污染。另一种方法是用两台射电望远镜同时进行检查。比如一个在贵州,一个在上海。两台望远镜之间的距离超过一千英里,这样我们就可以更准确地知道信号源离我们有多远,是离地球近还是更远,“就像三角测量一样”。

在寻找地外文明的过程中,有两种主要的策略。一种是更广阔的天空空巡天,即巡天,用望远镜扫过大片天空空,寻找可能来自任何方向的强烈地外信号。另一种更有针对性,将望远镜对准指定的可能存在生命的恒星区域,长时间停留在此捕捉微弱信号。张杰在论文中指出,FAST未来的目标之一是通过1-2年的巡天获取一些较好的候选目标信号,对候选目标进行跟踪观测,进一步检验候选目标的可靠性和可重复性。

在Wilheimer看来,FAST非常灵敏,可以覆盖更广的天数空。未来5~10年,人类将利用这台审美望远镜进行大规模的天空空巡天,这需要巨大的计算能力。现在,它每秒可以分析大约200亿个信号,但这远远不够。“万亿颗星星让我们仰望,我们才刚刚开始。”威尔海默说。

“我们在宇宙中是孤独的吗?”

1959年9月19日,第一颗人造卫星发射两年后,物理学家菲利普 middot莫里森和朱塞佩 middotCocconi在《自然》杂志上发表了一篇论文《寻找行星际通信》,首次分析了宇宙中各种频率的射线,提出无线电波可以用于行星际通信。1961年,德雷克在格林班克召开的第一次严肃的SETI大会上提出了著名的“德雷克方程”,希望通过公式计算出银河系中存在多少(n)个人类可以探测到的外星文明。德雷克自己对N的估计是10,000,但许多科学家对此表示怀疑。

历史上出现过很多“N=1”的疑似案例,大部分都被证明是乌龙,还有的至今没有答案。最著名的是“哇!”1977年8月15日收到。信号。这一天,美国俄亥俄州立大学的“大耳朵”望远镜探测到一组“与地外文明非常相似”的信号,这些信号来自人马座M55球状星团的西北方,波段窄,强度高。最重要的是,信号频率正好是氢原子在1420兆赫的发射频率。杰里米德多特,当天的观察员;曼恩在数据记录纸上标出信号的强度值,忍不住写下“哇!”。不幸的是,天文学家在不同的望远镜上进行了多次尝试,但他们从未发现同一方向的重复信号。直到现在“哇!”它仍然是所有已发现的“可疑信号”中最强的候选者。

1984年11月,非盈利性科学机构SETI Institute成立。从1995年到2004年,该研究所启动了世界上最全面的地外文明搜索项目——凤凰计划。利用澳大利亚的帕克斯射电望远镜、格林班克的国家天文台望远镜和美国的阿雷西博望远镜,共观测了地球200光年范围内的800个恒星系统。自2007年以来,SETI研究了所有更强大的“监听”设备——艾伦望远镜阵列。这是第一台专门为搜寻地外文明而设计的射电望远镜。它静静地坐落在旧金山北部的喀斯喀特山脉深处,由42个排列在地面上的无线电天线组成。数组设计允许同时搜索多颗恒星,使搜索速度提高了至少100倍。SETI研究所预测,艾伦望远镜将使人类在未来20年内将搜索范围扩大到100万颗恒星。

目前,该研究所与NASA合作,开普勒望远镜发现的数千颗候选“宜居”行星成为艾伦望远镜阵列的重点观测对象。2015年7月,美国宇航局发现了一颗类地行星“开普勒-4525b”,它是迄今为止太阳系外“离地球最近”的行星。但是SETI研究所用艾伦望远镜观测这个地球的“表亲”,却没有结果。目前艾伦望远镜接收机的系统更新后,可以覆盖1000 MHz到15000 MHz的信号。

让人类不解的是,为什么这么多年都没有发现地外文明。1950年,意大利裔美国物理学家恩里科 middot费米问了人类文明几千年来最想问的问题:“我们在宇宙中是孤独的吗?”1973年,麻省理工学院天文学家约翰 middot鲍尔提出了一个解释:就像人类在动物园观察动物一样,外星人可能也在默默观察人类。他们刻意避免与人类接触,孤立人类文明,就像宇宙中的“自然保护区”,或者只是为了“监视”人类。这就是著名的“动物园假说”。

2016年,英国圣安德鲁斯大学天体物理学家Duncan middot富根质疑这一假设。他认为,假设的前提是,许多外星文明必须签署协议,建立统一的“银河俱乐部”,否则只需要一个“异己”,不接触原则就被打破了。这听起来完全是人类社会的思维方式。事实上,所有关于外星文明可能发出何种信号的猜测,都是基于人类对自身社会的认知。

在Wilheimer看来,最好的SETI策略是多重搜索,探测尽可能多的波长和信号类型,比如激光和红外,而不仅仅是无线电。他说,到目前为止,人类进行的SETI研究只探测到了无线电频谱的“一小部分”,少数研究集中在红外波长上。所以,地球人还在“最浅的地方”摸索,甚至在探测到的信号中,可能隐藏着地外文明的讯息。

2017年,SETI研究所推出了一项新计划“激光SETI”,专注于捕捉之前可能被忽略的“快速闪烁的激光信号”。与无线电相比,激光通信的优势是可以“包裹”更多的能量。原则上,激光每秒传输的信息是无线电的50倍。前两台望远镜已经在加利福尼亚州的索诺玛县和夏威夷的毛伊岛建成。观测时,两台望远镜同时以不同角度瞄准天空的同一区域空,每秒扫描150度的夜空弧度超过一千次。当所有望远镜开始运行时,该计划将能够监测西半球大约一半的夜晚空,实现真正的连续观测。“全职”一直是SETI研究人员追求的目标。

SETI研究所高级天文学家Seth middot肖斯塔克的《中国新闻周刊》指出,人类没有发现地外文明的信号可能有两个原因:一是监测没有覆盖足够广阔的天空空;第二,设备的灵敏度不足以探测外星人的“广播”。

应该主动和外星人“打招呼”吗?

2022年5月,美国国会举行了半个多世纪以来的首次UFO听证会。五角大楼官员在会上展示了几幅无法解释的图像:从FA-18战斗机窗口拍摄的球形物体;一个发光的绿色三角形正在向空移动。NASA随后宣布将成立专门的UFO研究小组,这是其首次参与UFO调查。此前,这种研究被大多数科学家斥为“不是真正的科学”。

对于“动物园假说”,许多天文学家对其背后的“监视”不寒而栗。当人类开始“倾听”宇宙时,是否主动向外星人发送信号一直是科学家们激烈争论的中心。目前主流观点是否定的。美国天体生物学家道格拉斯 middotWach不一样。他认为,为了让银河动物园的管理员出现,人类可以通过向附近的恒星发送强大而丰富的无线电信号来向外星人介绍自己。“他们可能会回应我们”。“他们在外面,已经知道我们在这里。为了加入银河俱乐部,我们必须提交申请,甚至可能还要支付一点会费。”

2015年,科赫成立了一个名为METI国际的组织,研究如何向外星人发送更多“合适”的信息。在此之前,瓦科赫在SETI研究所工作了16年,担任星际信息写作主任。

与“主动搜索派”相反,大多数科学家认为主动“问候”会使地球面临“暴露的风险”。2015年9月,在一个搜寻外星人的“突破聆听”项目的启动会上,创始人之一、剑桥大学宇宙学家Stephen middot霍金明确警告不要对宇宙“大喊大叫”,因为读取人类信息的地球以外的文明可能“比我们早几十亿年”,它们会更强大。他认为,这些高级外星文明可能和人类一样具有暴力、侵略和种族灭绝的特征。这就是《三体》里描述的故事。

早在1974年,阿雷西博望远镜就向Tai 空发出了人类的第一条无线电信息,目的地是25000光年外的球状星团M13。发送时间不到三分钟,信息通过二进制代码传输。此后,“主动搜索派”科学家一直在研究如何用最少的信息传达最多的关于人类社会和物种的信息。

2017年,METI连续三天向12光年外的鲁坦发出重复信号。这是距离地球最近的恒星系统,包含了潜在的“宜居星球”。与“阿雷西博图像”相比,这条信息更加复杂,包含了大量基本的数学和物理概念以及一些科学知识,包括告诉外星人为什么1+1=2,解释无线电信息是如何读取的,以及人类的时间是什么概念。科赫乐观估计,如果一切顺利,人类可以在2042年前收到外星人的回复。METI的第二条信息将于2022年10月4日发出。这一次,目标是TRAPPIST-1,一颗距离地球39光年的恒星。TRAPPIST-1将获得更丰富的“礼包”:元素周期表的细节、原子的构成,以及英国爵士摇滚乐队The Comet Is Coming和俄罗斯音乐家Edward middot演唱的歌曲;上帝使者颂:大地之美。

在1977年的一次“对外交流”中,两艘飞船搭载的“黄金记录”收集了人类文明的精华:包括115幅图像,包括太阳光谱、水星、火星、人体解剖、胎儿、男女关系、地球内部结构、大陆漂移等。收集的声音包括海浪声、风声和雷声,以及座头鲸的歌声,55

与科学家的想象相反,越来越多的研究表明,普通大众其实对外星人并没有那么敌视,相信“外星文明确实存在”的人数也在逐年增加。盖洛普民意测验结果显示,从1966年到1987年,相信外星文明存在的人的比例从34%上升到50%。1997年,马里斯民意研究所进行的一项调查显示,86%的受访者认为他们在银河系的邻居是朋友,而不是敌人。到2021年7月,皮尤民调机构发布的一项新调查显示,51%的美国人认为“UFO”可能来自外星智慧生命,约87%的受访者表示UFO根本不会对美国构成安全威胁。

美国对UFO的研究将于今年秋天开始,历时9个月,预计花费10万美元。组长是美国天体物理学家大卫 middot他指出,这类问题必须以“谦逊”的态度来处理。“我职业生涯的大部分时间都是作为宇宙学家度过的,我们不知道宇宙的95%是由什么组成的。”他说。

威尔海默指出,UFO研究不同于SETI研究。目前没有证据表明不明飞行物来自外星文明,也很少有科学家相信地球被外星人造访过。有些人认为不明飞行物可能是一些新的军用飞机或大气现象。“但继续研究总是有益的,我们可能会发现一些有趣的东西。”

加州大学戴维斯分校心理学教授Albert middot哈里森在《恐惧、混乱、平静与喜悦:人类对外星文明的反应》一文中指出,迄今为止,人类对外星人的反应是科学、想象和媒体炒作的混合体。千年前后,人类认为外星文明是智慧、善良、友好的,外星文明是“乌托邦社会”,那里没有战争、死亡和疾病,可以帮助人类停止核试验。在人工智能时代,有人认为外星生命存在于计算机电路中,可以“生活”在任何有0和1存在的地方。

如果有一天,人类真的发现了外星文明的信号,我们该不该接?

1989年,国际宇航科学院批准了SETI后探测协议。根据协议,发现外星信号后,在没有就消息内容达成全球共识的情况下,禁止任何国家、机构或个人向外星文明“回复”。但该协议没有法律效力。威尔海默指出,这项协议只是第一步,联合国最好在侦测到信号之前,让所有国家都采用这样的协议,因为侦测到信号之后,达成协议的难度更大。“是否回答的决定应该由所有国家和地球上的每一个人来决定。这是全人类的问题。”威尔海默说。

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