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鲸鱼歌声存特殊频率 尤胜无线电或可搜寻外星人

http://www.kexue.com 2013-09-17 10:51:51 新浪科技  发表评论

  SETI(搜寻地外智慧生物)可以说起源于1896年,是在现代交流电系统的设计者Nikola Tesla的建议下开始的。Tesla认为,可以用无线电波与地外智慧生物沟通。

  但是,现代意义上的SETI实际上起源于1959年。当时,Philip Morrison和Giuseppe Cocconi为《Nature》杂志写了一篇文章,指出也许可以用无线电天线探测地外智慧。1960年,Frank Drake用无线电望远镜完成了第一个SETI项目,观测了鲸鱼座T星和Epsilon Eridani星球,用频率1.420GH,带通400KH的电磁波搜寻地外生命。这意味着在这个频段内可以有40万个不同的SETI频道。这个频率现在被称为“水洞”,也就是水蒸气不能吸收的频段(这样就可以依靠电波探测到以水为主体构成的行星)。

  Drake提出了一个方程式,N = R* fp ne fl fi fc L。其中,N代表星际间正在沟通的文明的数量。

  R*代表宜居恒星的数量。以像太阳这样的恒星以及红矮星为核心构成的星系中可能有宜居行星。同时,这些恒星系中的行星上要有水,就必须距离恒星适当的距离。宇宙中75%的星体都是红矮星,所以SETI的观测目标非常多。fp代表有行星的恒星在宜居行星中所占的比例。ne代表给定星系中类地行星(大小和位置)的数量。fl代表有可能适合生物存在的行星所占的比例,这里主要考察的是大气中的氧气含量等因素。fi代表具有智慧的有机生物所占的比例。这是方程中最难确定的一项,它涉及到“什么是智慧?”等问题。对于SETI来说,智慧似乎意味着沟通的能力。

  一个人如果想知道太空中的非人类生物之间如何沟通,首先应该了解地球上众多的非人类生物之间是怎么沟通的。所有的动植物之间都在沟通,但是科学家如何分析和判断这些沟通系统的复杂性呢?有一种工具原来是数学界用来衡量通过电话线可以传输多少信息的,叫做信息理论,它可以衡量信息的复杂性。

  加州大学的Brenda McCowan以及Sean Hanser合作,应用信息理论来衡量宽吻海豚用它们的哨音沟通系统沟通时传输了多少信息,这个信息量取决于信号出现频率的分布,叫做“信息熵”。

  语言学家齐夫曾做过语言出现频率研究,并提出了“齐夫定律”。他得到了一条斜率为-1的直线。或句话说,出现频率最高的字母的出现频率,是出现频率第二高的字母的10倍;出现频率第二高的字母的出现频率,是出现频率第三高的字母的10倍;以此类推。

  用齐夫定律可以初步判断某些信号是否足以构成语言。宽吻海豚发出的信号确实能构成一条斜率为-1的直线,这意味着它们的哨音沟通系统可以构成复杂的句子。

  我们还用这个技术分析了座头鲸的叫声。选择它们为研究对象,一是因为它们有比较复杂的社会系统,二是因为它们也是主要靠声音信号来沟通的物种。我们发现,座头鲸发出的声音信号也有某种“句式结构”。

  应用信息理论研究了棉花与胡蜂之间的单向沟通——棉花会告诉胡蜂应该落在哪一颗植株上。

  除了应用无线电搜寻以外,光学方法现在也得到了更广泛的应用。无线电SETI搜寻的是窄带信号,是自然界无法产生的。而光学SETI则是捕捉十亿分之一秒的光脉冲信号。同样,这也是自然界无法产生,而只能依靠技术产生的信号。

  一个高级文明会不会使用十亿分之一秒光脉冲向星际空间发送信号?有可能。在太阳系,在火星大气层中存在着天然的微波激光,叫做迈泽。激射微波的结果就是,如果用镜子把火星围起来,让这种天然迈泽聚焦到一点,就可以发送出星际信号。地球上的人类文明可能还需要用几十年甚至上百年的时间,才能利用这种方法来沟通。

  还有些进行SETI的人搜寻的是来自戴森球的超热信号。物理学家Freeman Dyson提出了戴森球的想法,文明生物可以在恒星周围建造一个壳形物,以尽可能捕捉来自恒星的能量。如果恒星附近有戴森球的存在,说明这个恒星系统中存在文明生物。

  一种新的SETI思路则更加天马行空。有人认为,人类基因中存在一个“名片”。如果人类基因中的某个部分与其他任何部分都不像,甚至不是可以通过自然选择形成的,那么它可能就是一种人类存在以前的人类或者非常高级的智慧生物制造出来的。

  在考虑如何搜寻外星人的时候,必须考虑文明程度非常高的智慧生物可能会做什么,这就不可避免地会想到最新的信息传送方式——量子遥传。到目前为止,量子光学实验室的研究已经表ing,信息可以即时传送到任意距离。但是也许更准确的说法是,“量子信息”可以被即时传送到任意远的距离,因为接收的人事后必须用一种“钥匙”才能解锁传送的信息。这个钥匙传输的速度不可能超过光速。但是,人们会好奇,第一个SETI信号到底是来自外太空,还是来自人类的量子计算机。

  寻找地球以外的智慧生物是件很有趣的事情,涉及到所有的学科领域。现在,用于这项工作的重要工具是无线电望远镜,但这仅仅是冰山的一角。

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