论文部分内容阅读
我们一直想知道，宇宙中是否还有其他生命存在，地球生命在宇宙中是否孤单。很多科学家和天文爱好者不遗余力，提出了各种寻找外星生命的办法。虽然至今我们还没有找到任何外星生命存在的证据，但科学家在这一领域的探索，以及他们寻找外星生命的理论和思维方式，值得我们关注和了解。兴许，你也能从中找到灵感，提出新的寻找外星生命的方法。
探测
外星文明的 13个方法
以下就是我们需要寻找的：
1.无线电信号
众所周知，SETI最主要的目标就是寻找无线电信号。集中发出的窄频带信号可以证明外星生命的存在。
一个多世纪以来，我们一直在释放不同强度和频率的电磁波，包括电视节目、手机通话、卫星传输以及军用、民用和天文雷达。因此，我们可以假设，外星人也在做同样的事，尤其当文明的发展轨迹趋于相似时。无线电信号可以直接进行广播（被称为“呼叫外星人”或者METI），但这种做法存在风险。
不幸的是，无线电信号进入太空后强度会降低。但是，凭借信号的强度和频率，波可以在宇宙中进行相当远距离的传播，并且仍然携带了足够的信息以证明外星生命的存在。美国宾夕法尼亚州州立大学的天文学家雅各布·格琪密斯拉认为，功率为0.8兆瓦、频率为2380兆赫的定向发射信号可以被20万光年以外的天线所捕获。也就是说，接收者必须长期专注于一个特定的点才能捕获一个有意义的信号。
2.光学信号
外星人也可能发射人造的红外可见信号或者紫外线信号。
例如，外星人可以利用高强度激光以不同波长进行星际传播。激光的点对点通信效果尤为有效，因此，我们可以设想，发射激光的自动化系统有可能存在于某一潜在系统中。激光的高密度光束可以携带大量数据，而且与可见光不同的是，它在红外光谱中可以轻易穿透星系尘埃的阻隔。
SETI项目每10分钟就对太空进行一次扫描，截至目前，已扫描了大约2万个目标天体（大部分是类太阳恒星）。因此，如果激光的闪烁频率大于10分钟，我们就不那么走运了。伯克利的研究人员正在寻找明亮的闪光脉冲信号或连续信号，目前尚未发现任何有趣的现象。
3.微波特征
寻找外星人的现代历程正式开始于1959年，以菲利普·莫里森和吉尤塞佩·科科尼联合发表的论文《探索星际通信》为标志。在论文中，两人探讨了利用地球附近的类太阳恒星21厘米氢线上的微波信号搜寻外星人的可能性。
4.类人工X射线和伽马射线
外星人也有可能通过高能量的X射线和伽马射线引起我们的注意，但这种做法的能量消耗将是巨大的——只有超级强大的文明才能做到。在约翰·鲍尔看来，这种先进的外星智慧能够传送包含1×1018比特信息量、脉宽为2毫秒的脉冲。它“相当于地球生物系统可预计的信息总量，包括基因、模因以及图书馆和计算机中储存的所有信息”。
5.中微子通信
高能中微子也可以用来作为通信介质。中微子是具有可辨能量、能自旋的不带电粒子。这些幽灵般的粒子没有静止质量，并以光速飞行。考虑到这一点，一些科学家认为，我们应该通过研究中微子来捕捉信息。当然，我们必须先掌握这一技术，而且我们也几近掌握此项技术了。具体而言，我们应该仔细探寻那些不寻常或集中释放的中微子，它们很可能是来自先进文明的信号。如果确实存在，就能被现有的中微子探测器检测到。
6.引力波
跟我们一样，外星人也会发射引力波。他们可以通过摇动行星或拥有巨大质量的其他物体来产生明显的信号。引力波的优势是它们以光速进行传播，但我们可能得花费一些时间来研制出相当敏感的引力波探测器。也就是说，这是一种费力且高耗能的发射信号的方式。
7.工业废物
通过对系外行星的大气层进行光谱分析，可以检测其中的二氧化碳以及其他工业副产品的含量。我们面临的挑战是，必须弄清楚何种元素以及多大比例能表明它一定是智慧文明工业的产物。
8.“呼叫卡片”
法国天文学家吕克·阿诺德认为，我们应该寻找被妥善安置的人造物体。运用传输检测方法，我们可以发现围绕恒星做轨道运转的形状奇特的物体，比如一个完美的三角形结构或双屏物体（想象一个长方形的中间被一个盒状的洞切开）。这种被称为“呼叫卡片”的物体能够提醒我们外星智慧生命的存在——尽管只有当该系统的轨道平面正好对准我们的视线时，这种方法才奏效。
“自由飞行物以某种特殊方式相继通过恒星时，会产生明显的光变曲线，”阿诺德说，“每个阶段我们都能观测到一系列飞行物通过恒星的现象，其数量和时间，以及它们的通信行为也能说明它们的人造特征。”
9.非正常系外行星
保罗·伯奇相信超现实星球的存在。这些行星已经被先进文明进行了彻底的改造，包括类地行星及类木行星。
比如，外星智慧生命可以在类木行星质心以上几十万千米处再造一个新的表层，使得其质心处的引力跟类地行星接近。通过质量流技术可以将这个表层固定住。奥利恩·阿姆解释道：“质量流技术利用大质量粒子光束将行星或恒星包围，从而将其支撑住。通过向这些粒子光束（即动态轨道环）施加磁力，亚轨道结构可以在任何高度被固定住。使用质量流技术的动态压缩构件和动
态轨道环可以在行星周围形成一个框架，这个框架对整个平台起到支撑作用，而平台反过来也支撑一个大型生态系统。单个的框架平台可以延伸成框架带，继而形成一个完整的外壳。”
说起轨道环，我们也应该对它进行寻找——这是伯奇提出的另一个观点。这些旋转速度高于轨道速度的低行星轨道假想环，与行星表面通过物体来固定。
探测超现实行星对我们提出了一个不小的挑战，但从令人费解的大气光谱特征开始分析，将是一个不错的开端。
另外，还需要寻找流浪星球（从行星系统里面游离而出的行星）。多利安·阿伯特和艾瑞克·茨维泽认为，流浪星球因其地热效应可以在冰层下形成液态海洋。这样的行星可以通过太阳辐射探测到，当它距离地球1000个天文单位时，可以通过远红外线对其热量排放进行精确定位。
10.人工照明
通过寻找系外行星（或者巨型结构物）上的人工照明也可以确定是否存在外星智慧。我们最终可能会研发出外形类似于恒星的地面和空间望远镜，当行星轨道靠近其母恒星时，这些望远镜可以探测到强大的人工照明在夜晚产生的相位调制。
11.太空中转栖息地
如果一个太空栖息地足够大，比如像齐奥尔科夫斯基（俄国科学家）或奥尼尔栖息地一样，且其使用传输技术（比如检测遥远恒星微弱的、短暂的光），人们就可以发觉到。其他较大的栖息地包括环世界、灵光和主教的戒指，尽管现在它们不得不充当庞大的旋轮空间站的角色。
12.宇宙飞船
同样，我们也得寻找星际飞船。1986年，迈克尔·哈里斯曾提出理由，证明外星智慧可能采用反物质作为高效燃料来驱动星际飞船。我们可以通过伽马射线的放射来探测飞船的引擎。问题在于，我们是否能认出这些燃烧反物质的运载器，并通过跟踪测量它们在空间中的运动？美国科幻小说作家、航空航天工程师、先锋航天公司总裁罗伯特·祖布林称，燃烧反物质的引擎产生的废气可
以在距离地球300光年的地方被探测到——这个广阔的空间有多达10万颗恒星。
其他可能性包括美国物理学家、科幻小说作家格林高利·本福德的观点，即磁屏蔽飞船在弓形激波上的同步加速器辐射可以通过微波和无线电频率检测到，也可以探测到减速磁场帆的存在（这一过程也可以产生弓形激波）。
13.探针
自我复制的宇宙飞船或探针，是另一种特色鲜明的可能性。太阳系中很可能已经有外星智慧生命存在的迹象——我们只要搞清楚方位即可。例如，布鲁斯威尔的通信探针可能就在附近闲逛，等待我们跨越某个技术门槛去发现它。
探测
外星文明的 13个方法
以下就是我们需要寻找的：
1.无线电信号
众所周知，SETI最主要的目标就是寻找无线电信号。集中发出的窄频带信号可以证明外星生命的存在。
一个多世纪以来，我们一直在释放不同强度和频率的电磁波，包括电视节目、手机通话、卫星传输以及军用、民用和天文雷达。因此，我们可以假设，外星人也在做同样的事，尤其当文明的发展轨迹趋于相似时。无线电信号可以直接进行广播（被称为“呼叫外星人”或者METI），但这种做法存在风险。
不幸的是，无线电信号进入太空后强度会降低。但是，凭借信号的强度和频率，波可以在宇宙中进行相当远距离的传播，并且仍然携带了足够的信息以证明外星生命的存在。美国宾夕法尼亚州州立大学的天文学家雅各布·格琪密斯拉认为，功率为0.8兆瓦、频率为2380兆赫的定向发射信号可以被20万光年以外的天线所捕获。也就是说，接收者必须长期专注于一个特定的点才能捕获一个有意义的信号。
2.光学信号
外星人也可能发射人造的红外可见信号或者紫外线信号。
例如，外星人可以利用高强度激光以不同波长进行星际传播。激光的点对点通信效果尤为有效，因此，我们可以设想，发射激光的自动化系统有可能存在于某一潜在系统中。激光的高密度光束可以携带大量数据，而且与可见光不同的是，它在红外光谱中可以轻易穿透星系尘埃的阻隔。
SETI项目每10分钟就对太空进行一次扫描，截至目前，已扫描了大约2万个目标天体（大部分是类太阳恒星）。因此，如果激光的闪烁频率大于10分钟，我们就不那么走运了。伯克利的研究人员正在寻找明亮的闪光脉冲信号或连续信号，目前尚未发现任何有趣的现象。
3.微波特征
寻找外星人的现代历程正式开始于1959年，以菲利普·莫里森和吉尤塞佩·科科尼联合发表的论文《探索星际通信》为标志。在论文中，两人探讨了利用地球附近的类太阳恒星21厘米氢线上的微波信号搜寻外星人的可能性。
4.类人工X射线和伽马射线
外星人也有可能通过高能量的X射线和伽马射线引起我们的注意，但这种做法的能量消耗将是巨大的——只有超级强大的文明才能做到。在约翰·鲍尔看来，这种先进的外星智慧能够传送包含1×1018比特信息量、脉宽为2毫秒的脉冲。它“相当于地球生物系统可预计的信息总量，包括基因、模因以及图书馆和计算机中储存的所有信息”。
5.中微子通信
高能中微子也可以用来作为通信介质。中微子是具有可辨能量、能自旋的不带电粒子。这些幽灵般的粒子没有静止质量，并以光速飞行。考虑到这一点，一些科学家认为，我们应该通过研究中微子来捕捉信息。当然，我们必须先掌握这一技术，而且我们也几近掌握此项技术了。具体而言，我们应该仔细探寻那些不寻常或集中释放的中微子，它们很可能是来自先进文明的信号。如果确实存在，就能被现有的中微子探测器检测到。
6.引力波
跟我们一样，外星人也会发射引力波。他们可以通过摇动行星或拥有巨大质量的其他物体来产生明显的信号。引力波的优势是它们以光速进行传播，但我们可能得花费一些时间来研制出相当敏感的引力波探测器。也就是说，这是一种费力且高耗能的发射信号的方式。
7.工业废物
通过对系外行星的大气层进行光谱分析，可以检测其中的二氧化碳以及其他工业副产品的含量。我们面临的挑战是，必须弄清楚何种元素以及多大比例能表明它一定是智慧文明工业的产物。
8.“呼叫卡片”
法国天文学家吕克·阿诺德认为，我们应该寻找被妥善安置的人造物体。运用传输检测方法，我们可以发现围绕恒星做轨道运转的形状奇特的物体，比如一个完美的三角形结构或双屏物体（想象一个长方形的中间被一个盒状的洞切开）。这种被称为“呼叫卡片”的物体能够提醒我们外星智慧生命的存在——尽管只有当该系统的轨道平面正好对准我们的视线时，这种方法才奏效。
“自由飞行物以某种特殊方式相继通过恒星时，会产生明显的光变曲线，”阿诺德说，“每个阶段我们都能观测到一系列飞行物通过恒星的现象，其数量和时间，以及它们的通信行为也能说明它们的人造特征。”
9.非正常系外行星
保罗·伯奇相信超现实星球的存在。这些行星已经被先进文明进行了彻底的改造，包括类地行星及类木行星。
比如，外星智慧生命可以在类木行星质心以上几十万千米处再造一个新的表层，使得其质心处的引力跟类地行星接近。通过质量流技术可以将这个表层固定住。奥利恩·阿姆解释道：“质量流技术利用大质量粒子光束将行星或恒星包围，从而将其支撑住。通过向这些粒子光束（即动态轨道环）施加磁力，亚轨道结构可以在任何高度被固定住。使用质量流技术的动态压缩构件和动
态轨道环可以在行星周围形成一个框架，这个框架对整个平台起到支撑作用，而平台反过来也支撑一个大型生态系统。单个的框架平台可以延伸成框架带，继而形成一个完整的外壳。”
说起轨道环，我们也应该对它进行寻找——这是伯奇提出的另一个观点。这些旋转速度高于轨道速度的低行星轨道假想环，与行星表面通过物体来固定。
探测超现实行星对我们提出了一个不小的挑战，但从令人费解的大气光谱特征开始分析，将是一个不错的开端。
另外，还需要寻找流浪星球（从行星系统里面游离而出的行星）。多利安·阿伯特和艾瑞克·茨维泽认为，流浪星球因其地热效应可以在冰层下形成液态海洋。这样的行星可以通过太阳辐射探测到，当它距离地球1000个天文单位时，可以通过远红外线对其热量排放进行精确定位。
10.人工照明
通过寻找系外行星（或者巨型结构物）上的人工照明也可以确定是否存在外星智慧。我们最终可能会研发出外形类似于恒星的地面和空间望远镜，当行星轨道靠近其母恒星时，这些望远镜可以探测到强大的人工照明在夜晚产生的相位调制。
11.太空中转栖息地
如果一个太空栖息地足够大，比如像齐奥尔科夫斯基（俄国科学家）或奥尼尔栖息地一样，且其使用传输技术（比如检测遥远恒星微弱的、短暂的光），人们就可以发觉到。其他较大的栖息地包括环世界、灵光和主教的戒指，尽管现在它们不得不充当庞大的旋轮空间站的角色。
12.宇宙飞船
同样，我们也得寻找星际飞船。1986年，迈克尔·哈里斯曾提出理由，证明外星智慧可能采用反物质作为高效燃料来驱动星际飞船。我们可以通过伽马射线的放射来探测飞船的引擎。问题在于，我们是否能认出这些燃烧反物质的运载器，并通过跟踪测量它们在空间中的运动？美国科幻小说作家、航空航天工程师、先锋航天公司总裁罗伯特·祖布林称，燃烧反物质的引擎产生的废气可
以在距离地球300光年的地方被探测到——这个广阔的空间有多达10万颗恒星。
其他可能性包括美国物理学家、科幻小说作家格林高利·本福德的观点，即磁屏蔽飞船在弓形激波上的同步加速器辐射可以通过微波和无线电频率检测到，也可以探测到减速磁场帆的存在（这一过程也可以产生弓形激波）。
13.探针
自我复制的宇宙飞船或探针，是另一种特色鲜明的可能性。太阳系中很可能已经有外星智慧生命存在的迹象——我们只要搞清楚方位即可。例如，布鲁斯威尔的通信探针可能就在附近闲逛，等待我们跨越某个技术门槛去发现它。