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  • 1 # 清明的星空

    地球向銀河系外傳遞資訊要多大能量?可以很小,也可以很大。這並不矛盾,取決於你對資訊傳遞的要求,是速度優先還是內容優先?或者魚和熊掌都要得到?

    準確的說,所有資訊處理行為都是資訊在組織內部的傳遞,也就是資訊在物理位置上的移動。資訊傳遞可以透過文字、語言、影象、電碼、色彩、氣味、光等傳播渠道進行傳播的。傳送方式有單向傳送、雙向傳送、半雙向傳送(每次傳送只能一個方向)、多道傳送(一個通道透過多個訊號)等。

    隨著科學技術的發展,人類也早已擺脫交通基本靠走,通訊基本靠吼的形式了。在地球的兩端,一個電話或者網際網路通訊,就可以讓遠隔萬里的兩個人“互訴衷腸”。這是比較典型的雙向傳送了。不過,面對廣袤的宇宙空間,距離何止萬里,更不清楚傳送的資訊會不會“有人”收到。所以,面對向宇宙空間傳送資訊,最基本的要求就是資訊本身要具有長時間長距離的穩定性。

    人類向銀河系外發送資訊,主要的目的當然是尋找外星人,不過,現在這種主動傳送資訊暴露自己座標的行為已經被各個國家所禁止了,至於原因,可以參考大劉的《三體》系列,畢竟“黑暗森林”的說法還是有些道理的。

    但是,在上個世紀六七十年代,人類進入到航空時代不久,為了尋找外星人,著實幹了一些比較“天真”的事情,向未知的宇宙傳送人類的資訊。

    第一種方法比較“傳統”,就是像郵差那樣直接送信,這個郵差就是各種深空探測器。

    1972年3月2日及1973年4月6日,人類首批深空探測器"先驅者10號"和"先驅者11號"探測器先後升空,在這兩個探測器上各自攜帶了一塊完全一樣的鍍金鋁板,上面刻錄了有關氫原子、太陽系和地球位置、探測器輪廓和男女畫像等資訊。人類這是想用這些影象資訊來讓地外文明(外星人)瞭解人類文明。

    後來科學家們認為這樣的鍍金鋁板有些簡陋,檔次不夠,於是在1977年後續發射的"旅行者一號"和“旅行者二號”探測器上攜帶了一個12英寸規格的鍍金銅質唱片。這個唱片可以說是史詩般的紀念品,由於其鋁製外膜呈現出太Sunny的顏色,於是得名"金色唱片"。這張唱片裡記錄了55種人類語言,其中包括了古代美索不達米亞阿卡德語等非常冷僻的語言,還有四種中國的方言(普通話、吳語、閩南語、粵語)。上面用54種人類語言向可能存在的外星智慧生物發出時任聯合國秘書長庫爾特·瓦爾德海姆的問候和時任美國總統卡特(畢竟是美華人出錢發射的)的問候,內容是:

    “這是一份來自一個遙遠的小小世界的禮物。上面記載著我們的聲音、我們的科學、我們的影像、我們的音樂、我們的思想和感情。我們正努力生活過我們的時代,進入你們的時代。

    除了問候,唱片中還有117種地球上動植物的圖形,以及長達90分鐘的各國音樂錄音,其中也包括了中國傳統古琴名曲《高山流水》,莫扎特的《魔笛》和日本的尺八曲等。最重要的是,這張金色唱片可以在宇宙空間中儲存10億年之久,因為旅行者的速度相對於宇宙空間來說實在是太慢了,到達最近的恆星也得大約4萬年,這就是用時間換距離。10億年的時間,也不一定能被其他外星文明所捕捉到,就算真有其他的智慧文明發現了這個人類的信使,那時還會有“人類”嗎?

    這也是傳統送信方式的弊端,速度太慢,方向太單一。相比這種傳統方式,人類利用無線電,也就是電磁波的方式向地球以外發送資訊就方便多了。科學家也幹過這事,也是在上個世紀70年代,1974年為慶祝當時最大的射電天文望遠鏡阿雷西博改造完成,科學家用阿雷西博望遠鏡向距離地球25000光年的球狀星團M13傳送了一段資訊,這是一串由1679個二進位制數字組成的訊號,稱為“阿雷西博資訊”。如果這個資訊被地外智慧生命所接收並破譯的話,會讀到如下圖所示的資訊:

    這次的資訊傳送是定向的,因為科學家認為球狀星團M13中的恆星分佈比較密集,被地外智慧生命接收的可能性較大。

    因為在宇宙空間中沒有空氣,用電磁波向宇宙中傳遞資訊可以傳遞的很遠。其實,從人類發明無線電的那一天開始,從地球上發出的無線電訊號(就是電磁波)就已經開始向宇宙中傳遞了。到現在,所有的廣播訊號、電視訊號、衛星通訊訊號、手機訊號等都在以電磁波的形式向宇宙中傳遞著各種地球上的資訊。只是強度(能量)非常小而已。但是不管多麼微弱的電磁波訊號,從理論上說,都是可以在宇宙中傳播無限遠的距離,只不過隨著距離的增加,訊號強度會迅速衰減。還是從理論上說,不論多遠,只要接收訊號的裝置足夠強大,都能接收到哪怕再微弱的訊號。目前人類從地球向宇宙中發射的資訊中,只有透過射電天文望遠鏡發射的訊號是最強的,因為這類訊號是大強度、定向發射的,所以,如果外星文明的技術足夠高,在幾百光年外接受到問題應該不大,最大的問題是那個方向有沒有外星文明。

    不過,在現實中在遙遠星際間的通訊是很困難的,主要有三個原因:第一,像上面說的,電磁波的傳播能量會隨著距離而衰減,第二,宇宙雖然是真空,但是也會有星際間的物質對電磁波進行散射和吸收,第三,背景輻射會造成噪音干擾。 所以無線電訊號經過遠距離傳輸,會變成亂碼或大幅度衰落。

    要想保障訊號的強度,只有加大發射功率,不過,目前人類還沒有足夠的技術發射像《三體》中的恆星級功率傳播,小說中描述的:

    一束地球發出的強功率電波射向太陽,電波穿透了對流層,到達輻射層的能量鏡面,在增益反射中被放大了幾億倍。

    這只是情節需要,並且根據現有觀察推測的,現在沒有實際科學依據。至於利用引力波天線釋出資訊,同樣也是在理論基礎上作者的大膽想象。

    所以,從地球向銀河系外傳遞資訊要多大能量這個問題,個人認為能量是次要的,主要還是看方法,至少現在人類尋找外星人的方法已從主動“邀請”變成了“暗中”觀察,科學家沒有停止監聽來自宇宙中的“聲音”,如果真的有外星文明,人類是該高興還是恐懼呢?

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