世界未解之谜:如何联系地外智慧生命?

地外智慧生命(英文Extra-Terrestrial Intelligence,简称E.T.,或称“地外文明”,俗称“外星人”),是一个令人好奇、并引发无限想象的热门话题,也是一门前景诱人的交叉学科——天体生物学(astrobiology)的研究课题。科学界主流认为,宇宙中存在着地外智慧生命。关于如何联系它们的问题一直争论不休,至今仍是最大的难题之一;而这一世界未解之谜在某种程度上激发了人们不断探索宇宙奥秘的热情,同时丰富了人类的创造力和想象力。

上世纪50年代开始,科学家们就认真且积极地寻找地外智慧生命;而寻找的方法就是通过监听地外智慧生命发出的信号或传送信息给它们,以便取得联系。1959年,意大利天文学家朱塞佩·科可尼和美国物理学家菲利普·莫里森合写了一篇题为《寻求星际交流》的经典文章,发表在著名的《自然》(Nature)杂志上。他们声称人类和地外智慧生命都可以通过无线电信号来交流。这篇文章直接引发了用射电望远镜探测宇宙间是否存在地外智慧生命的提议,大大激发了人们寻找地外智慧生命的热情,也增强了科学家们探究地外生命的信心。

1960年4月,在美国西维吉尼亚绿堤国家射电天文台,天文学家法兰克·德雷克实施了使用26米直径的射电望远镜探索地外文明的计划——他命名为“奥兹玛计划”;当时他认为果真检测到了这样的信号,但后来发现这只是当时军方进行的秘密军事试验发出来的;其余的信号都是混乱的杂音。这项计划通常被认为是最早的搜寻地外文明(SETI)计划,虽然德雷克没有检测到任何地外源信号,但他的方案却引起了其他天文学家的兴趣。从此,各种监听地外智慧生命发送信号的计划,如“凤凰计划”、“独眼神计划”、“多萝西计划”、“在家搜索地外文明计划”(SETI@home) 、“突破聆听计划”等就应运而生了。

1977年8月,美国俄亥俄州立大学的“大耳朵”射电望远镜从人马座方向采集到一个明显的窄频无线电信号,长达72秒。在信号峰值,信号传输比深太空周围辐射强30多倍。观察到这个反常的信号后,吃惊不已的业余天文学家杰里·伊曼在计算机打印出的数据旁潦草地写下了“Wow!”,随后人们便以“哇!”命名这一信号。科学家们说,这个信号需要使用一个22亿瓦的发射台,比地球上现有的任何无线电发射台都强得多。值得注意的是,该信号是一个1420兆赫兹的无线电信号,这是宇宙中最常见的分子氢的振动频率。大家一致认为,地外智慧生命在说话:“我们在这里——你好吗?”当收到“哇”信号时,其频率正好是1420兆赫。他们表示“哇!”信号是迄今唯一被发现的最有可能来源于地外文明的信息。

60多年来,科学家们除了采取被动的方法来监听地外智慧生命发送的信号外,还通过各种方式主动联系它们。如何联系它们?科学界主流认为,这就必须与地外智慧生命进行宇宙交际。要进行这一活动,首先遇到的无疑是“语言”的问题。意大利哲学家、天文学家伽利略·伽利雷曾说过:“数学是上帝用来书写宇宙的文字”。基于这种理念,美国天文学家、科普作家卡尔·萨根深信,宇宙中的技术文明无论差异多大,都有一种共同的语言——数学语言。中国数学家、语言学家周海中在1999年发表的经典文章《宇宙语言学:一门新兴的边缘学科》中指出,数学语言具有准确性、简洁性、抽象性、逻辑性、普适性、形式化等特点,是宇宙交际的理想工具。因此,数学语言就成了人类首选的宇宙语言。

值得一提的是,荷兰数学家、天文学家汉斯·弗罗登塞尔在1960年出版的专著《宇宙语:一种为宇宙间沟通而设计的语言》中设计了一种以数学为基础的人工语言——宇宙语(Lincos);这种人工语言有一整套的规则和代码,用数学及逻辑的方法来构造语句,并且靠发射不同波长的无线电波来表示不同的意思。这一研究开启了人类宇宙语言设计的大门;比如可以用短的无线电波信号代表数字,长的无线电波信号代表加减符号,利用它们之间的不同组合来表示不同的含义。加拿大天文学家伊万·达蒂尔和史蒂芬·杜马斯对弗罗登塞尔的宇宙语进行了改良,于1999年和2003年将载有他们设计的数学语言信息通过射电望远镜发送到遥远的太空,希望那里的地外智慧生命能了解这些信息。

有些科学家认为,音乐语言和图像语言也可以作为星际交流的共同语言。例如2001年3月,在乌克兰叶夫帕托里亚天文台举行了人类有史以来第一场献给地外智慧生命的音乐会;音乐会上演奏的都是些经典音乐作品。又如2008年6月,英国科学家利用欧洲非相干散射协会(EISCAT)设在挪威的射电望远镜,将著名零食生产商“多力多滋”的产品广告内容转化为图像语言发送到围绕大熊星座中47UMa恒星旋转的一颗行星,该行星距离地球42.4光年。除了语言外,科学家们还用实物的方式与地外智慧生命联系,比如在美国“旅行者1号”探测器里就有一张送给地外智慧生命的“名片”,其中有关于人类的信息,其目的是让它们知道地球上也存在着生命。

尽管人们做出了各种努力,为什么得到仅仅是地外智慧生命的沉默?“我们寻找的方向错了吗,还是时间错了,还是方法错了?”美国天体生物学家保罗·戴维斯在一个名为“寂静之声”的学术研讨会上问道。那么什么时候才能联系到地外智慧生命呢?前不久,英国天体物理学家约瑟琳·伯奈尔在爱尔兰都柏林举行的欧洲科学论坛上表示,人类在100年之内就可以跟地外智慧生命联系了。英国天文学家、皇家学会前任会长马丁·里斯最近声称,未来40年内将发现地外智慧生命。而美国天文学家赛思•肖斯塔克对此事更为乐观;他相信,人类将在2029年左右就会找到地外智慧生命。

文/赵晓明博士(作者单位:德国欧洲南方天文台高级研究员 原籍江苏常州)