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紅岸基地為什么要尋找外星文明,紅岸基地為什么沒(méi)收到電波

? 2023-10-29 14:56:51 ? 0

電視劇《三體》中“亦真亦幻”的紅岸基地,并不完全是作者的虛構?,F實(shí)中的天文學(xué)家,早在數十年前就試圖與外星文明取得聯(lián)系……采訪(fǎng)專(zhuān)家/李然“每當夜深人靜的時(shí)候,我總是一個(gè)人待在空曠的監聽(tīng)室。耳機中傳來(lái)來(lái)自宇宙沒(méi)有生命的噪音。那噪音,隱隱約約的,好像比星星還永恒。有時(shí)候又覺(jué)得那聲音像雷達峰上沒(méi)完沒(méi)了的寒風(fēng)

電視劇《三體》中“亦真亦幻”的紅岸基地,并不完全是作者的虛構?,F實(shí)中的天文學(xué)家,早在數十年前就試圖與外星文明取得聯(lián)系……

采訪(fǎng)專(zhuān)家/李然

“每當夜深人靜的時(shí)候,我總是一個(gè)人待在空曠的監聽(tīng)室。耳機中傳來(lái)來(lái)自宇宙沒(méi)有生命的噪音。那噪音,隱隱約約的,好像比星星還永恒。有時(shí)候又覺(jué)得那聲音像雷達峰上沒(méi)完沒(méi)了的寒風(fēng),讓我感到很冷。那種孤獨,真是沒(méi)法形容?!?/p>

——葉文潔

近期,根據劉慈欣同名科幻小說(shuō)改編的電視劇《三體》播出,引起了科幻愛(ài)好者的熱烈討論。該劇基于原著(zhù)中的基本脈絡(luò ),用具象化的影視語(yǔ)言將《三體》的世界比較完整地呈現在觀(guān)眾眼前,讓不少原著(zhù)粉大呼過(guò)癮。其中,劇集對于“紅岸基地”場(chǎng)景的精準刻畫(huà)尤其令人驚嘆——

風(fēng)雪中巍峨的雷達峰,緩慢轉動(dòng)的巨大射電天線(xiàn),基地內來(lái)回穿梭的軍人……高能量電磁波對空發(fā)射時(shí)四周風(fēng)云突變,冰雪瞬間消融,飛鳥(niǎo)成群墜地,不禁讓觀(guān)眾產(chǎn)生“紅岸工程真的存在過(guò)”的錯覺(jué)。

在大劉構建的三體世界里,“紅岸基地”是我國為探索外星文明開(kāi)展的絕密?chē)拦こ?。該基地擁有一臺巨大的射電天線(xiàn),通過(guò)定期發(fā)射高功率電磁波向外太空傳遞地球的信息,同時(shí)也全天候監聽(tīng)來(lái)自深空的電波信息。雖然紅岸基地只是科幻文學(xué)中的虛構,但在現實(shí)世界中,探索外星文明并非一個(gè)新話(huà)題——利用電磁波開(kāi)展外星文明的搜尋工作,已經(jīng)持續了幾十年。

人類(lèi)真的孤獨嗎?

在浩瀚的宇宙中,人類(lèi)是獨一無(wú)二的智慧生命嗎?從人類(lèi)探索宇宙的故事開(kāi)始之時(shí),這個(gè)問(wèn)題就不斷刺激著(zhù)先驅者們的想象力。當人們還只能用簡(jiǎn)單的光學(xué)器材觀(guān)測太陽(yáng)系天體時(shí),就曾有人大膽猜測:或許在火星、金星和一些更遙遠的行星上,生活著(zhù)與人類(lèi)相近的智慧生物。但隨著(zhù)人類(lèi)科研能力的飛速增長(cháng),“太陽(yáng)系其他星球存在生命”的可能性也逐步歸零——地球真的是太陽(yáng)系中絕無(wú)僅有的存在!

既然如此,太陽(yáng)系之外的其他恒星系統中,是否能孕育生命,乃至發(fā)展出高度的文明呢?如今我們知道,孕育生命與文明的太陽(yáng)系只是宇宙中“路人”般的存在。上世紀50年代,美國物理學(xué)家費米就提出這樣的觀(guān)點(diǎn):僅銀河系中就有大約2500億顆恒星,而整個(gè)宇宙中恒星的規模更大。即使產(chǎn)生智慧生命的概率極低,但考慮到恒星數量之巨,茫茫宇宙中也應該存在數量龐大的外星文明。

▲位于佳木斯的66米深空探測站,被認為是“紅岸基地”的原型之一,該探測站曾多次參與中國探月工程

“探索外星生命可分為幾個(gè)層次、階段。首先是探索地外類(lèi)地行星;其次是探索這些行星上是否存在生命;然后才是探索這些生命是否能發(fā)展出文明形態(tài)?!敝袊茖W(xué)院國家天文臺研究員李然向記者解釋。

宇宙浩瀚,如何探索遙遠的系外行星呢?《三體》中已經(jīng)給出了答案——除了恒星發(fā)出的可見(jiàn)光外,宇宙中還存在著(zhù)由天體發(fā)出的無(wú)線(xiàn)電波,這些肉眼看不到的電波,蘊含著(zhù)宇宙中海量的信息。

聆聽(tīng)太空深處

人類(lèi)在上世紀30年代開(kāi)始發(fā)展的射電望遠鏡,突破了傳統光學(xué)望遠鏡的局限。由于受光照與氣候的影響較小,射電望遠鏡能夠全天候、不間斷地“仰望星空”,收集宇宙傳來(lái)的無(wú)線(xiàn)電信息。由此催生的射電天文學(xué),極大拓展了人類(lèi)對宇宙的認知深度。

巨大的拋物面天線(xiàn)是射電望遠鏡的典型特征。上世紀美國建造的阿雷西博望遠鏡,我國在2016年建成的“中國天眼”FAST望遠鏡,都是射電望遠鏡中的翹楚。借助射電望遠鏡,科學(xué)家得以接收到來(lái)自遙遠恒星、脈沖星、類(lèi)星體等天體以及宇宙背景輻射的電磁波。當然,理論上它們也能接收到外星文明發(fā)出的信息。

“一開(kāi)始,天文學(xué)界是利用射電望遠鏡去研究宇宙中的射電輻射。如果外星生命與地球人一樣發(fā)展出高度發(fā)達的文明形態(tài),他們就有通信的需要,并有能力向宇宙發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號。理論上講,借助射電望遠鏡,我們有可能被動(dòng)地接收到來(lái)自外星文明的信息?!崩钊唤榻B道。

因此,射電天文學(xué)在誕生20多年后,就開(kāi)始應用于外星文明探索領(lǐng)域。1960年,美國天文學(xué)家弗蘭克·德雷克組織了雄心勃勃的“奧茲瑪”計劃,利用位于西弗吉尼亞州的一臺26米口徑射電望遠鏡,搜索太陽(yáng)系附近的外星文明信號——這是人類(lèi)有史以來(lái)第一次有組織地利用射電望遠鏡探索地外星文明。

▲“奧茲瑪”計劃采用了美國綠堤天文臺的26米口徑射電望遠鏡監聽(tīng)外星文明訊息

電視劇《三體》中,紅岸基地的主體就是一臺典型的射電望遠鏡,其巨大的拋物面天線(xiàn)可根據需要轉動(dòng)到不同觀(guān)測區域。在基地監聽(tīng)室里,葉文潔不分晝夜地聆聽(tīng)宇宙中如蟬鳴般的無(wú)線(xiàn)電信息。

而在現實(shí)中,天文學(xué)家1972年開(kāi)展了“奧茲瑪”計劃的二期工程,他們擴展了射電望遠鏡的探測頻道和范圍,對距離地球80光年內的600多顆恒星進(jìn)行了為期數年的監聽(tīng),結果卻是一無(wú)所獲。

“這種探索方式存在兩大困難:一個(gè)是射電望遠鏡規模要足夠大,有足夠強的探測能力;另外是要從接收到的無(wú)線(xiàn)電信號中,分辨出哪些是天體發(fā)出的信號,哪些是地外文明發(fā)出的信號?!崩钊徽f(shuō)?!皧W茲瑪”計劃的科學(xué)家們顯然高估了監聽(tīng)到外星文明信號的概率,現實(shí)世界永遠比紙面上的理論推動(dòng)復雜得多?!般y河系里有上千億顆恒星,這些恒星系統里有多少有可能存在智慧生命,很難判斷。對所有恒星系統開(kāi)展深度射電觀(guān)測,是極為困難的。這種工程量,目前沒(méi)有哪個(gè)國家能夠做到?!?/p>

向宇宙發(fā)出呼喚

除了“守株待兔”式被動(dòng)監聽(tīng),人類(lèi)也嘗試過(guò)主動(dòng)向宇宙發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號?!度w》中的紅岸基地除了監聽(tīng)部外,另一個(gè)重要的部分是發(fā)射部。電視劇中,紅岸基地會(huì )定時(shí)地向宇宙發(fā)送信號:高功率電磁波刺破山頂的云霄,甚至對大氣都產(chǎn)生了擾動(dòng),附近的冰雪快速消融……

在現實(shí)中,人類(lèi)曾先后向太空中的不同方位發(fā)射了12次信息。其中,“最早吃螃蟹”的人,還是弗蘭克·德雷克。1974年,位于波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡剛剛完成改造。德雷克提出,用該望遠鏡的三臺發(fā)射機,主動(dòng)向地外星系發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號,以期擁有高等文明的外星生物能夠接收到。當年11月16日,德雷克團隊向距離地球25000光年的武仙座球狀星團M13發(fā)射了一段持續169秒的無(wú)線(xiàn)電信號。

人類(lèi)向著(zhù)深空發(fā)出的這一聲“呼喚”,功率為450千瓦。在銀河系的龐大尺度上,這實(shí)在是微不足道的存在。蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡達謝夫曾根據能夠用于通信的功率來(lái)劃分文明的等級,其中最低等的I型文明,能夠調度與整個(gè)地球輸出功率相當的能量用于通信,其數量級大概在1016瓦。與之相比,靠著(zhù)區區450千瓦的功率向外星文明傳遞地球的信息,這是天方夜譚嗎?“電磁波信號雖然隨著(zhù)距離而衰減,但并不會(huì )完全消失。能否被接收到,并不完全取決于發(fā)射功率,還取決于外星文明的接收能力?!崩钊唤忉尩?。

在《三體》中,為了將“人類(lèi)與外星人建立通信聯(lián)絡(luò )”的設定合理化,大劉開(kāi)了不少腦洞,例如讓葉文潔無(wú)意中發(fā)現太陽(yáng)可以作為無(wú)線(xiàn)電波放大器,通過(guò)向太陽(yáng)發(fā)射電波,將更強的信號發(fā)送到其他恒星系統?!暗@是一個(gè)滿(mǎn)足劇情需要的科幻設定,在現實(shí)中是行不通的。向太陽(yáng)發(fā)送無(wú)線(xiàn)電波,無(wú)法產(chǎn)生小說(shuō)中那種效應?!崩钊徽f(shuō)。

又比如,為了讓地球人與外星人能夠順利溝通,葉文潔還受命創(chuàng )建了一套無(wú)線(xiàn)電信息自譯解系統——她利用“宇宙通用”的基本數學(xué)和物理原理,建立了一個(gè)基本的語(yǔ)言元碼系,那些能夠理解基本數學(xué)原理的文明,都能快速將接收到的信息進(jìn)行解譯并理解。

但在李然看來(lái),要實(shí)現與另一種智慧生命的溝通與交流,目前來(lái)看,圖像是最好的辦法?!巴庑俏拿骺赡軓膱D像中找到可以直接理解的信息,比如一個(gè)天體的外貌,一個(gè)生命體的輪廓等?!?/p>

至今仍在宇宙中飛馳的阿雷西博信息,就是用1679個(gè)二進(jìn)制數字構成的幾幅簡(jiǎn)單圖案,包括數字、DNA元素、人類(lèi)外形、太陽(yáng)系構成等關(guān)鍵信息。與人類(lèi)目前的技術(shù)水平相比,《三體》中設想的自譯解系統還是有些過(guò)于天馬行空了。

其實(shí),從最初的“奧茲瑪”計劃、“獨眼神”計劃,到后來(lái)的“阿雷西博信息”、HRMS計劃、“宇宙呼喚”計劃、“鳳凰”計劃,人類(lèi)利用射電望遠鏡進(jìn)行外星文明探索,迄今已有60多年的歷史,但到目前為止,我們還沒(méi)有找到外星文明的任何蛛絲馬跡。人類(lèi)大張旗鼓地試圖與外星文明建立聯(lián)系,是否會(huì )如霍金生前所警告的,或者《三體》中“黑暗森林”理論所表述的那樣,反而對自身構成巨大威脅?“不要回答”的劇情會(huì )不會(huì )走進(jìn)現實(shí),我們還無(wú)法知道,但人類(lèi)對宇宙的認知疆界,未來(lái)必將不斷繼續拓展下去。

監制:北京科技報 | 北科傳媒

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