科学家收到了外星人发出的信号?别想了,外星人可没那么好找

2019年01月11日 18:06 微信公众号

题图:《星际穿越》

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天文学家再次探测到重复快速射电暴:

英国《自然》杂志 9 日在线发表的一篇天文学论文,描述了迄今记录到的第二个重复快速射电暴(FRB)。

快速射电暴的持续时间只有几毫秒,却能够释放出相当于太阳在一整天内释放的能量。这是一种物理起源仍然成谜的射电束,甚至被认为可能并非自然现象。

新闻来源:科技日报

如何看待加拿大科学家发现 15 亿光年外的快速射电暴?

知友:刘博洋(500+赞同,国家天文台/西澳大学天体物理学博士在读,天文学、天体物理学话题的优秀回答者)

跟某些营销号说的恰恰相反,本次发现让我们可以排除「外星人」这个选项。

这次的发现和随之而来的讨论很容易让人想起历史上另一起公案。

1967 年,还在读天体物理研究生的约瑟琳·贝尔在用射电望远镜进行观测时,发现一个周期性脉动的信号源。

一开始这个信号也无法被解释,也是「不排除」是外星人发出的,因而被编号为「小绿人一号」。

后来争议怎么结束的呢?没过多久贝尔又发现了第二个类似的周期性脉动信号——如果发现一个说不排除是外星人还可以,发现两个的话,就肯定可以排除是外星人了,不然这外星人是不是也太好找了?

这种现象的普遍存在,让人们相信它具有天体物理来源。这被认为是一种新天体,也就是所谓的脉冲星——也就是大质量恒星死亡后遗留的残骸中子星。

这次也类似,快速射电暴一开始作为一种偶发现象,我们并没有期待它会重复。所以当几年前第一起重复出现的快速射电暴被发现时,我们也可以讲「不排除是外星人」。

但这次 Nature 发布的,是第二起重复出现的快速射电暴。

应该说有了第二起,我们就可以非常有把握地排除掉「外星人」这个解释了——距离以亿光年计的两个互不认识的外星人,相隔若干亿年、用类似的方式发出两个信号,居然还正好就在在短短几年内(几乎同时)让地球人收到?脚后跟想都知道不可能。

如果这都是外星人干的,这外星人是不是也太好找了?

这才应该是解读这则新闻的正确脑回路。

知友:昙花再现(200+赞同)

快速射电暴都发现十几年了,重复的 FRB 也不是第一次发现,不知道为什么这次会这么火?

关于快速射电暴的知识,前面已经有专业机构和专家的精彩讲解了,大家就看他们的回答。我只聊聊关于将 FRBs 解读为「外星人信号」时的一些逻辑问题。

如果 FRBs 是外星人联络信号的话,这些外星人就太奇葩了,向 15 亿光年远处(之前发现的那个是 30 亿光年)发信号,然后等候 30 亿年(或 60 亿年)后的回音?这也太有耐心了吧?

你说,也许人家不是要跟我们联络,而仅仅是跟比较近的邻居联系?

——跟邻居联系用得着这么大功率吗?一次 FRB 脉冲的能量,跟太阳许多天辐射的总能量差不多,如果这是用来通讯——这就好比:你去找你家邻居,用手敲门怕他听不见,于是引爆了一颗原子弹炸门。

还有人问:我们要不要回复?这是不是外星人的诱饵?回复了会不会招来外星人的打击?

——放心,我们就算想回复也回复不了。我们没有那么多能源啊!

——退一万步,强行假定我们有能力回复,也不用担心什么。15 亿光年那个,我们回复了也要等 15 亿年他们才能收到,等他们驾驶光速飞船来打我们,都已经是 30 亿年之后的事了。

如果那时候人类还没灭绝,估计已经移民其它星球了——随着太阳辐射功率逐渐增加,30 亿年后的地球已经热得不适合生命生存了。

至于 30 亿光年那个,等 60 亿年后他们杀过来时,地球都早已不存在了。

什么?你说外星人有超光速旅行的技术,不用等 30 亿年他们就可以来?

——都有超光速旅行的技术了,还在用光(电磁波)这么慢的技术来通讯?这外星人智商感人啊!

既然是这么弱智的外星人,就算技术超强也不会是我们的对手:我们只需要派出局座忽悠一波,他们就会乖乖投降,向我们免费分享黑科技。

评论区里有人说:也许人家不是用来通讯的,而是发生了战争之类……

——这就更荒唐了。一个技术如此发达,能制造如此骇人功率武器的文明,要制造电磁波武器的话,必定会选高能量密度的伽马射线(你说伽马射线暴是外星人交战还有几分道理),怎么会选无线电波这样低能量密度的波段呢?

这就如同你要制造穿甲弹的话,必定会选贫铀合金、钨合金作为弹芯,最不济也得选高性能合金钢吧?你咋就选了橡皮泥呢?

还有人说,那是外星人的光帆……

——理由同上一条:光帆技术对于人类来说还是一项挑战,也许几十年或几百年后我们就能制造光帆飞船,但对于能制造 FRBs 这等功率装置的文明来说,光帆技术太原始了。

这大概相当于,掌握了核动力航母技术的美国,却选择了用十万吨级的帆船做航母。

知友:ncc21382(1300+赞同,航天话题优秀回答者)

1967 年 10 月,剑桥大学卡文迪许实验室(Cavendish Laboratory)的安东尼·休伊什(Antony Hewish)教授的研究生——24 岁的乔丝琳·贝尔·伯奈尔(Jocelyn Bell Burnell)检测射电望远镜收到的信号时无意中发现了一些有规律的脉冲信号,它们的周期十分稳定,为 1.337 秒。

起初她以为这是外星人「小绿人」(LGM)发来的信号,但在接下来不到半年的时间里,又陆陆续续发现了数个这样的脉冲信号。

后来人们确认这是一类新的天体,并把它命名为「脉冲星」。

先引用一段维基上的内容。这次感觉有那么点似曾相识,当年脉冲星的信号第一次被检测到也被当成是来自「小绿人」的问候,所以这次很可能又是新的未被发现的自然现象。

看下面第一颗脉冲星发现时的信号记录,显得重复、有规律,像是发电报一样。

另外先进文明还用发散大能量不集中、带宽底下的无线电来通信是非常低效的,如同低效的电报在今天一样。

进入太空的文明就算没突破光速限制发展出超光速通信技术,也会使用高效、能量集中、带宽大、保密性好的激光通信来满足太空通信的需要。

2.5 瓦的激光能点燃纸张,而贴着 2.5 瓦的灯泡摸上去照你恐怕都不会觉得多热,这就是信号强度的差别,比手机、Wifi 信号一格跟满格的感觉还大。

2013-14 年 NASA 已经成功在地球和月球之间测试太空激光通信,是月球大气和粉尘探测器的附带实验任务,实验表明地月间的通信带宽达到了 622 Mbps,8K 超高清视频直播都不是梦。

人类现有的激光通信的带宽大约是 Ku 波段卫星通信的 40 倍,未来在距离地球 4 千万千米的深空(主小行星带)都能达到 125M 的带宽,这非常的惊人激光通信会在未来会逐渐普及。

未来地球和火星之间的激光通信中继卫星示意图

注意了,无线电信号和激光一样快,是电磁波的不同频率。激光通信可以说管子更粗流量加大,但是水本身流速没加快。

见下面波段频率图,对通信而言频率越高,传输带宽越高。某种程度上好比你说话语速吐词更快一样。

我认为激光通信取代无线电通信可能也是我们目前没真正接收到地外文明通信信号,产生费米悖论进而衍生出黑暗森林猜想的关键原因。

注意外星通信激光束只有偶尔扫过地球位置才可能被人类截获,而人类的大型望远镜不是无死角全天监控,都忙于各种特定的观测任务,拍摄深空天体往往需要很长时间的曝光。

对这种相比自然天体暗弱多的瞬发性现象很难发现。就是巡天观测也是陆续扫描拍摄天空,然后拼接,例如著名的斯隆数码巡天。巡天用的望远镜还为了广角视场而牺牲了观测能力。

最终就算成功截获了外星激光通信,也得从各种干扰中分辨出是非自然现象,由于前面提到的偶然性,除非专门朝着太阳系发射否则很难在有生之年截获第二次。

没有足够样本,解码破译等就更不可能了。注意了中国的 500 米「天眼」是射电望远镜,无法探测到光学信号。好比手机的天线、基带无法当摄像头用。

因此截获外星文明的通信比想象的困难多,不是你树立几个大锅就能听到的,这不是拍谍战片。

不过不要太灰心,人类未来新的广角巡天望远镜正在建设中。

例如口径 8.4 米的大型综合巡天望远镜(Large Synoptic Survey Telescope,简称 LSST),其 CCD 传感器像素高达 32 亿,每张照片的视角则相当于 40 个满月!这能有效提高人类截获外星激光通信信号的概率(虽然依旧很低)。

相信 LSST 只是新起点,而不是终点,会有更多更强的巡天望远镜出现,发现此类瞬态现象的概率也会加大。

有人觉得激光的角度不够广,以为现代的卫星通信和广播一样 360 度散播,实际上不是这样,下图就是典型的地球静止轨道通信卫星波束覆盖示意图,可见信号不是直接广角撒一大片,而是许多个狭窄波束组成网络。

记住很多天体都能产生强烈的无线电信号发射,例如脉冲星、类星体、活动星系核甚至巨行星、褐矮星的极光。

注意下图里,木星极光的无线电发射功率大于 10 吉(一百亿)瓦,一座让很多人避之不及的手机基站信号发射功率大约才 20 瓦。

要知道木星的无线电信号发射功率对于脉冲星、类星体、活跃星系核等天体相比不及九牛一毛。

对于寻找外星生命、文明,用巨型望远镜(注意是光学望远镜,不是射电望远镜)组成长基线干涉测量仪阵列效果比发信号喊破嗓子管用得多。

通过分析光谱甚至直接成像能主动而不暴露自身的去研究探测遥远未知世界,不用守株待兔监听等回答。

距离稍远点例如几十光年,光速传播的信号一来一回,发信号的无法活着等到收到回应的那天,堪比在欧洲丢漂流瓶探索新大陆。

也无需复杂的破译外星语言编码,还能获取更详细真实的信息,这个可以参见下面我另一个回答。

为什么现在的天文望远镜还不能验证外星文明呢?

大型光学望远镜的设计建造比更大的射电望远镜难制造多,对比一下同口径的抛物面卫星电视天线和天文望远镜的价格就知道了。

更强的是借助引力透镜效应,利用太阳引力对光的弯曲拿太阳充当口径和其一样巨大的终极望远镜,不过因为太阳引力透镜的焦点超过 550 天文单位(标准日地距离,冥王星才大约 40 天文单位)非常遥远,并且引力透镜的成像是扭曲的环形,需要经过复杂的处理修正等问题需要克服。然而在未来不是不可解决的。

下面附上一张太阳系外行星光谱分析示意图。

可见就算没直接成像,光通过光谱就能了解很多东西,例如地貌、化学成分。

有人说不同时间在多个位置发现类似信号,是不是外星飞船在超光速飞行?

消息来源和真假我先不评论,这逻辑很好笑,相距极大位置发现多个类似信号恰恰证明这更是自然现象,脉冲星也就是这样。说明这种自然现象不是个例,而不是超光速飞船什么的。

我认为这个宇宙里生命可能是普遍的,因为很多天体都存在或者可能存在地下 / 冰下液态水海洋。

然而绝大部分生命很可能是单细胞微生物,高级点的多细胞生物可能也以菌丝、海绵、水母、蠕虫为主,真正进化智能生物、智能生物又发展出文明并且成功进步到太空时代的不会很多。

生命可能是普遍的,科技文明可能就相对罕见的多。

所以不要动不动把科幻带入现实,把一切未知现象都归结于外星人。这样和人类蒙昧时期把一切不理解的都当神迹显灵,产生宗教神话去迷信崇拜有什么差别?

现代的邪教团伙也很喜欢耸人听闻的炒作外星人入侵、地球毁灭,人类灭绝、阴谋论等耸人听闻的东西,例如下面这个:

在自媒体包括微信微博等上看到的自己也要判断,不要盲信然后传谣,最后被伪科学甚至邪教蛊惑利用。

如果发现神魂颠倒,整天嚷嚷外星人、传销念经一样不停反复喊奇怪口号、散布耸人听闻传言的成年人要警惕是不是搞邪教性质的活动。

不是邪教就是有精神疾病例如受迫害妄想症,请及时送医治疗,至少也得安排心理咨询,以免耽误病情导致恶化。

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