互动科普

接触外星人之后

撰文  蒂姆·福尔杰（Tim Folger）

翻译  虞骏

2010年的一个春日，弗兰克·德雷克（Frank Drake）回到了美国西弗吉尼亚州的格林班克（Green Bank）天文台，重复了1960年他30岁时在这里率先做过的一项搜寻观测。格林班克拥有世界上最大的可转向望远镜—— 一台口径足有100米的碟形射电天线。德雷克打算让这台望远镜瞄准50年前他观测过的那两颗类日恒星——鲸鱼座τ （Tau Ceti） 和波江座ε（Epsilon Eridani），它们距离地球都只有10光年多一点。他想看看能不能检测到有可能围绕这两颗恒星中任意一颗旋转的行星上有可能存在的文明发出的无线电信号。这次重复观测主要是为了纪念德雷克在开创SETI全球协作项目上所做的努力——这里的SETI，是“搜寻地外智慧生命”的英文首字母缩写。对于找到宇宙里外星人用无线电聊天的信号，年轻的德雷克当年还曾抱有期望。不过，对于从鲸鱼座τ或波江座ε那里获得这样的惊喜，今天的德雷克已经不抱任何希望了。在经历了长达50年的搜寻之后，外星人的通讯信号依然保持沉默，一些天文学家把这一状态称为“大静默”（Great Silence）。尽管如此，德雷克仍然坚信，SETI取得成功只是时间问题。

“50年前，我的首次搜寻花了两个月，占用了格林班克天文台整整200个小时的观测时间，”德雷克回忆说，他现在是美国加利福尼亚州山景城SETI研究所的名誉主席，“这次重回格林班克，他们给了我一个小时来重复实验。事实证明，一个小时都太过充裕了。观测总共只花了0.8秒——每颗恒星0.4秒！而且这次搜寻效果更好。我在比以前宽得多的频段内、以更高的灵敏度、在更多的频道上观测了那两颗恒星，而且只花了0.8秒。这充分显示出我们已经取得了多大的进步，而且进步的步伐从未放缓。”

过去50年来，计算机处理能力几乎每两年就翻一番。德雷克和其他一些SETI科学家相信，在未来30年内，计算能力的进步将让他们有能力足够频繁地在银河系的2000亿颗恒星中迅速筛查，有足够大的机会找到一个来自地外文明的信号。“我猜测——真的纯粹是猜测——我们所在的银河系里现在拥有的、可以检测到的文明，数量是10 000个，”德雷克说，“这意味着平均每几百万颗恒星里就有一个可以检测到的文明。”他还说，这一估计存在一个前提假设——每个技术文明的平均存活时间大约是10 000年。“在二三十年之内，我们将有能力搜寻1000万颗恒星。这是一个挑战，哪怕它的基础只是一个猜测。”

但在SETI研究所的资深天文学家塞思·肖斯塔克（Seth Shostak）看来，德雷克或许太保守了：“如果这项实验真有可取之处，它就会在二三十年内取得成功。如果它没有成功，那就说明我们的假设存在根本性错误。”

当然，德雷克和肖斯塔克的猜测也有可能错得离谱。银河系里的文明数量只有一个——就是我们自己，持这种观点的天文学家大有人在。不过，如果德雷克和肖斯塔克是正确的——如果我们要不了几十年就将发现自己在宇宙中并不孤独，那又将会如何？检测到来自外星智慧生命的信号之后，会发生些什么？我们能够破译那些信息吗？那些信息又有多大的可能性，会包含一些能够彻底改变我们文化的知识？回应这些信号，向其他星球上的智慧生命透露我们的存在，这样做会有危险吗？

如果SETI科学家发现了这样一个信号，有一件事情是肯定不会发生的，那就是政府出面掩盖这一信号，或者任何诸如此类的阴谋论保密行动。肖斯塔克对此非常肯定，持同样观点的还有SETI研究所研究中心主任吉尔·塔尔特（Jill Tarter）。对于终于发现了一个信号之后，事情将会怎样发展，他们知道得一清二楚，因为在13年前6月的某一个清晨，他们曾经以为自己接收到了外星文明发出的一个信号。

带妆彩排

当时是早上6点左右，塔尔特正在格林班克天文台值班，那个信号就凭空出现了。这实际上是一连串信号，出现在不连续的一些频率上，它们之间存在均匀间隔，在图上看起来就像一把梳子。“这显然是一个经过设计的信号，”塔尔特说。她和她在格林班克天文台的同事开始遵照标准流程，来排除可能出现的误报。他们把望远镜从目标恒星上移开，信号消失了；再让望远镜对准目标恒星，信号又回来了。正常情况下，利用美国佐治亚州伍德伯里一座天文台里的另一台望远镜，他们应该能够精确测定这个信号的源头。但是不久前，闪电击中了那台望远镜，把它的硬盘烧坏了。

“那里是佐治亚州的荒郊野外，用联邦快递把更换的硬盘送过去需要大约三天时间，”塔尔特说，“而在此期间，我们在西弗吉尼亚州（即格林班克天文台）还有望远镜观测时间”——SETI的观测通常是在其他主流天文学研究的间隙进行的——“我们不想浪费这段时间。没有第二个观测地点的帮助，我们唯一能做的事情，就是把望远镜在两颗不同的恒星之间调来调去。”

原计划当天中午乘飞机返回美国加利福尼亚州自己家中的塔尔特退掉了机票，还给她在山景城的助理克里斯·内勒（Chris Neller）电话留言，告诉她行程有变。到了当天傍晚，被认为是信号来源的那颗目标恒星开始落入地平线以下。正是在此时，塔尔特和她的团队意识到，肯定有哪里弄错了：尽管那颗目标恒星正在西沉，信号源却似乎越升越高，信号强度没有出现任何衰减。他们最终确认，这个信号来自于美国航空航天局（NASA）的一颗卫星——太阳和日球层探测器（Solar and Heliospheric Observatory），又叫SOHO卫星。

由于全体人员都处在兴奋状态，没有人想到要给山景城的办公室打个电话，告诉他们整件事已经被证明是一场误报。就在此时，卡尔·萨根（Carl Sagan）的遗孀安·德鲁扬（Ann Druyan）碰巧打电话到山景城，要找塔尔特聊一些不相关的其他事情。助理内勒告诉德鲁扬，塔尔特有事耽搁了，还留在格林班克天文台，研究一个可能来自地外文明的信号。德鲁扬立刻给威廉·J·布罗德（William J. Broad）打了电话，这是一位给《纽约时报》撰稿的科学记者。布罗德随即打电话给肖斯塔克，向他求证这个故事是真是假。

“误报的美妙之处在于，你会看到事情真的发生时会是什么样子，”肖斯塔克说，“这已经不再只是理论推测了。我说的不是那种只维持短短5分钟的误报，而是在一天的大部分时间里，你都认为‘或许就是它了’的那种误报。你手里有非常细致的标准流程，但实际情况如何呢？人们不会遵照标准流程行事。并不是说人们会搞一些恶作剧，或者恶意违反标准流程——你已经沉浸在一种非常激动的状态里了，媒体会立即打电话来采访你，人们也会给他们的朋友发送电子邮件。”

如果一个信号经受住了初步检验，即获得了第二座天文台的快速确认，做出这一发现的天文学家就会给世界各地的天文台发送一份国际天文联合会（International Astronomical Union，IAU）电报——当然，现在都是以电子邮件的方式发送了。天文学家利用IAU电报向其他天文学家通报一些时效性很强的天文观测，例如超新星（supernova）、彗星（comet）或者伽马暴（gamma-ray burst）。塔尔特说，SETI观测将像其他任何天文学发现一样，受到同等待遇。“如果类似的信号出现了，我们肯定想要所有的人都能够立刻去观测它，”她说，“我们希望人们观测信号来源的方向，利用不同的工具，查看不同的频率，试着把源头找出来。”

信号确认

SETI科学家认为，宽泛地讲，他们知道外星人的信号看起来会是什么样子。要从宇宙中天然的射电辐射背景中脱颖而出，作为一个显而易见经过“人为”加工的信号被辨认出来，这个信号的带宽必须非常狭窄，大量能量被局限在很少的几个频率之上。自然现象，例如脉冲星和星际气体，会在许多不同的频率上释放射电辐射。如果天文台接收到一个来自天文学距离上的窄带信号，那就几乎可以肯定它的源头是“人为”的。

按照世界各地的SETI研究者自愿采取的非约束性标准流程，如果国际天文联合会的天文学家证实一个信号为真，接下来他们会通知美国及世界各国的领袖。塔尔特说，一些慷慨的SETI项目资助者也会接到措辞严谨的感谢电话。到那时，做出这一发现的天文学家应该有举办新闻发布会的自由——如果这件事情还没有被曝光的话。不过，就算是这些没有什么约束力的流程也可能会被违背。“标准流程只是一个美好的想法，”肖斯塔克开玩笑说，“就像意大利那不勒斯的红绿灯一样，仅供参考。”

接下来会发生什么？宣布这一重大胜利，迅速占据所有头条？在公众当中引起恐慌？新时代（New Age）宗教运动大肆欢庆银河系的和睦与融洽？如果道格拉斯·瓦科赫（Douglas Vakoch）的观点是正确的，那么上述这些事情都不会发生——当然占据报纸头条除外。瓦科赫是一位接受过正规培训的心理学家，在SETI研究所有一间办公室，跟塔尔特的办公室门对门。他拥有世界上最不可思议的工作头衔——星际信息编制主管。

“尽管我们有可能检测到一个乍看起来明显像是‘人为’的信号，但我怀疑哪怕是公开宣称这一点，都会备受质疑，”瓦科赫说，“会有很多人尝试用自然现象来解释这个信号。一些人假设，总有一天，有人会宣布我们已经发现了地外智慧生命，然后全世界就都知道了。我倒认为，这样的假设是一个谬论，因为在这一过程中总会遇到更多模棱两可之处。或许这就像最近宣布的一个听起来挺有道理的发现：一些科学家宣称在多块火星陨石中发现了生命的化石证据——有趣到足以引起大家的关注，不过几个月之后再来回顾这件事，情况就会不一样了。”

就算这个信号得到证实，确实是某个地外文明发出的真正信号，天文学家也很可能在至少好几年时间里都无法从中提取出任何信息。SETI的观测设备被设计用来寻找稳定的周期性窄带射电脉冲——这些载波的功率很强，足以在许多光年之外被我们检测到。除了得出信号来源于“人工”而非自然之外，这些脉冲本身可能得不出任何信息。信号中包含的信息很可能以幅度变化或频率变化的形式隐藏在这些脉冲之中。即使是一台大型射电望远镜，也必须反复扫描一小块天区，才能将信号脉冲累积起来，以便超过背景上的射电噪声。这样做的同时，精细时间尺度上可能包含着信息的调制信号就会被平均掉。要分辨这些信息，就算使用地球上最大、口径达305米的波多黎各阿雷西博射电望远镜也是远远不够的，必须使用威力大得多的射电天线才行。

“你需要的东西得比阿雷西博大上10 000倍才行，”肖斯塔克说。这样一台射电望远镜不太可能由单单一面巨型碟形天线构成，而更有可能是分布在大片区域、由电缆连接在一起的许多面较小的天线。建造这样一套观测设备，需要国际社会的协作和资助，而且还无法保证这些信息（前提是信号中真的包含着信息）一定能够被成功破译。“这不是你熬一个通宵就能完成的，”肖斯塔克评论说，“这是一项大工程。我认为我们应该去做，因为——上帝啊——我们太想知道他们在说些什么了。”

破译信息

考虑到政治上的分歧，以及建造一台灵敏度够高、足以分析信号的望远镜所需的时间，天文学家或密码学家（cryptographer）可能要等上好几年，才能开始尝试破译来自其他恒星的信息。因此，尽管与其他智慧生命的首次接触本身就是有史以来最重要的科学发现之一，但由于得不到更多有关外星智慧生命本身的知识，这一发现对我们的文化不太可能产生直接的冲击。发现外星文明的报道会在一段时间之内占据所有头条，不过在科学家寻求破译这一信息的时候，我们的整体注意力会不可避免地转移到其他事情上去。

“接收到这样一个信号将是一个令人由衷感到兴奋的伟大时刻，对此我毫不怀疑，”美国迪尤肯大学（Duquesne University）专门研究SETI项目带来的社会问题的政治哲学家查尔斯·T·鲁宾（Charles T. Rubin）说，“但我并不认为这会导致一场巨大的文化变革，因为不论是在大众文化还是在科学圈子里，外星人的概念都已经司空见惯。接收到信号，只不过是证实了许多人早就怀疑的一件事情。”

如果一些国家或者国家组织决定建造这样一套设备，给我们一个机会来破译外星人发出的信息，我们取得成功的机会又有多大呢？SETI项目的早期倡导者萨根曾经设想，我们或许会接收到一部《银河大百科全书》，里面全是先进的地外文明积累下来的智慧。一些SETI研究者曾经假设，而且现在也仍然假设，科学语言或许会为沟通提供共同基础。不过，SETI检测后任务组（SETI Post-Detection Taskgroup）成员、加拿大多伦多约克大学的人类学家凯瑟琳·丹宁（Kathryn Denning）就没有这么乐观了。

“我们会遇到一个无法解决的沟通难题，那就是不能面对面交流，在确定到底在谈论什么东西时会遇到困难，”丹宁说，“如果你和我操着不同的语言，但都在同一个房间里，我可以指着一张桌子对你说出‘桌子’二字，你会明白在我的语言里这个词指的就是这么一样东西——我们就有了一个继续沟通的起点。这是一种历史悠久的学习语言的方法。如果我们无法直接接触，无法进行任何类型的“指点”练习，那么最初沟通时你所指的到底是什么东西，就会永远存在疑问。科学家，特别是物理学家和数学家，往往更倾向于认为，既然我们都要跟宇宙中同样的物理结构打交道，我们可以把这些结构当成是某种‘罗塞塔石碑’，从这里出发展开进一步交流——先互发一份圆周率π的数值，然后我们就可以起跑了。但人类学家对于这种方式往往感觉不那么舒服。错误可能在起点上就会发生。举例来说，如果你接收到‘哔－哔－哔’这样一个信号，这指的是3还是2？我们是按照‘哔’来计数，还是按照间隔来计数？对于这些事情，我们都有一个与生俱来（但不一定正确）的基本假设。”

英国利兹城市大学（Leeds Metropolitan University）的科学家约翰·R·埃利奥特（John R. Elliott）从事的是人工智能和语言结构的研究，他已经为我们首次接收到外星人信息的那一天做好了准备。即便证明直接破译这些信息是不可能的，埃利奥特也有可能从中发现一些他认为是所有语言基础的模式。这些模式或许可以揭露发送这些信息的外星人所具有的某种本质特征——具体说来，就是与我们人类相比，他们的智力水平是高是低。

埃利奥特已经设计了一个计算机程序，能够将任意一种未知语言与一个包含60种人类语言的数据库进行比较。他说，所有语言都包含他所谓的“功能元素”，也就是“如果”、“并且”、“但是”之类的单词，这些元素将复杂的语言拆分成了方便处理的短句。短句的长度，即功能元素之间包含的名词、动词和其他单词的数量，为衡量我们的认知能力提供了一个依据。“它打开了一扇窗户，通向我们嵌合信息、组织语句的方式，”埃利奥特指出，“它显示了我们这种智慧生物在语言及文字创作上所受的限制。”

埃利奥特说，他的计算机程序显示，所有人类语言中功能元素之间的间隔通常都不超过9个单词。假设我们收到的外星人信号是一串0和1构成的二进制字符串，他的程序就会在这条信息中搜寻相应的模式，试图辨认功能元素出现的位置。通过比较我们的语言和外星人语言中“如果”、“并且”、“但是”等词之间的平均间隔，在理想情况下，这个程序就能告诉我们外星人的智商大概是多少。他说：“任何大于10的数字都意味着，那种外星人的认知能力超过人类。”埃利奥特认为，他能在几天之内确定一个信号中是否含有语言特征；他或许还能确定信号中是否包含图像。“至于这些语言到底说了些什么，我们可能永远都无法破译。”

值得冒险吗？

SETI的一些拥护者提出，除了被动等待信号以外，我们还应该做些别的。他们相信，我们应该发送信息，让任何有可能在监听的外星人知道我们就在这里。2010年春天，在探索频道的一个系列节目中，英国剑桥大学的斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）说，在不清楚那里有些什么的情况下贸然发送信息是危险的。他警告说，有可能存在掠夺成性的外星人，正在一颗星球接一颗星球地破坏着资源。他说：“如果外星人前来造访，结果很可能就像哥伦布登陆美洲大陆一样——事实证明，对于美洲土著居民来说，这可不是什么好事儿。”

SETI界似乎分成了两派，一派支持主动发送信息，另一派则支持老老实实等待时机。不过无论支持哪一派观点，现在大概都已经太迟了。广播和电视信号早在几十年前就已经从我们这颗行星上泄露了出去。美国加利福尼亚大学伯克利分校的SETI研究者达恩·韦尔泰梅（Dan Wertheimer）指出：“《我爱露西》已经传遍上万颗恒星了。”［《我爱露西》（I Love Lucy）是上世纪50年代黑白电视时代美国播出的一部情景喜剧。］韦尔泰梅参与开发了SETI@Home（在家搜寻地外智慧生命）项目，让任何人都可以在家用电脑上下载软件帮助科学家处理SETI数据。除此之外，我们也没有任何理由认为，采用地球上天文学家用来在其他恒星周围发现行星的同样、甚至更好的技术，地外文明会发现不了地球。已经领导团队发现几十颗外星行星的加利福尼亚大学伯克利分校天文学家杰弗里·W·马斯（Geoffrey W. Marcy）说，到本世纪末，空间望远镜将让我们有能力绘制出这些星球上的陆地和海洋。如果在不久的将来我们就能做到这一点，那么对于任何可能存在的地外文明来说，他们做到这一点也是很有可能的。

“那怕外星人只比我们领先区区1 000年，他们就能监听我们现在的对话，”马斯说，“他们能够读懂我们的唇语。因此对我们来说，主动还是被动根本没有意义。我们已经无处可躲了——把自己藏起来的想法太荒唐了！这就好比蚂蚁想要躲开我们人类。一只蚂蚁对另一只说，‘嘘，我们最好不要说话了，因为人类会知道我们在这里，他们会踩在我们身上。’别逗了，小家伙，你们蚂蚁根本就躲不开我们人类！”

德雷克相信，霍金的担心是毫无根据的，因为星际旅行或许根本不可能实现。他还相信，同样的理由可以解答所谓的“费米悖论”（Fermi paradox）。以恩里科·费米（Enrico Fermi）的名字命名的这个悖论，正是这位意大利物理学家最先提出的：如果地外文明存在，那为什么直到今天，我们都没有见过他们？考虑到银河系的年龄，以及它所拥有的2 000亿颗恒星，至少应该有一个文明肯定已经在银河系中开拓殖民地了。对于这一点，德雷克提出了异议。

“哪怕是一个规模极小的星际殖民任务，都不可能成行。想要了解其中的原因，不妨设想这样一艘太空船，它的大小跟737客机相当，大约有50名乘客。假设拥有可居住行星的最近恒星距离只有10光年，这已经相当近了——10光年内根本就没有几颗恒星。再假设，你能以光速的10%飞行。为什么选这个数字？尽管这一点在所有关于太空旅行的讨论中都没有人提及，但只要飞行速度再快一点，达到光速的大约12%，如果你撞上一块卵石，撞击释放的能量就相当于引爆一颗氢弹所释放的能量。这样的撞击会把整艘飞船炸毁。整个旅程中只要遇到一块卵石，任务就终结了。”不过，德雷克相信，SETI项目有限的资金应该用于搜寻，而不该拿去做星际广播。

马斯说，费米悖论给SETI项目的研究者提出了一道真正的难题。他认为，可能的答案只有三个。“外星人尚未光临地球的事实告诉我们，要么他们的数量很少，要么太空旅行非常困难，再不然就是这么做不值得。”

或许霍金的担忧更多地是出于对人类自身的考虑，而不是我们可能遭遇的任何一种外星人。回顾人类的发展历史，到底谁更应该害怕接触呢？是人类，还是地外文明？搜寻地外智慧生命，不可避免会反映出我们对自身在宇宙中所处位置所持的梦想和梦魇。在假定其他星球上存在文明时，我们是把唯一已知的文明样本——人类脆弱而又非凡的存在，疯狂地外推到了全宇宙。

不过在现实中，对星际接触的追求将是一场持久战，可能会跨越好几个世纪——如果我们自身的文明能够维持这么长久的话。SETI或许是人类历史上最奇怪、也最意义深远的一项实验。SETI项目的奠基人之一、美国麻省理工学院已故物理学家菲利普·莫里森（Philip Morrison），曾把SETI项目比作中世纪和文艺复兴时期对古希腊罗马时代古典知识所做的修复，这些工作耗费了好几代学者毕生的精力。对古代文献的耐心抄录揭示了一个已经失落的世界，并最终改变了学者们认为他们已经了如指掌的这个世界。

或许有那么一天，我们会认识到自己并不孤单，智慧生命在宇宙中确实相当普遍。“如果SETI成功了，那就证明智慧生命至少曾经在另一个地方出现过，”肖斯塔克说，“这样一来，智慧生命就有可能在许多地方出现过。在天文学上，只存在1、2和无限这三个数字。所以，如果你找到了两个，那就很可能会有更多。就好像找到了两头大象，就找到了整个象群一样。”