第216章 给外星人发坐標（1/1）

李水旺新一期视频：

要听清100英里外的信號都並非易事。那么，要製造出一个足够响亮、能在10万光年外被接收到的信標，需要具备哪些条件呢我们在搜寻地外文明计划（seti）中面临的一大难题是：基於地球外文明的存在假设来看，只要宇宙中真的存在可探测的文明信號，这项搜寻本应极易快速取得成功。

世界上那些伟大的文明从来都不是秘密。我们至今尚未发现有哪个文明会刻意隱藏自身的存在——我们或许会打趣说，若真有文明做到了隱匿，那想必是他们成功了，但他们也並非一群尝试隱匿却屡屡失败的傢伙。而且你会认为，倘若有文明付出这般隱匿的努力，很多都会失败，並留下证明其意图和存在的证据；或是后来改变主意，选择公开自身存在。

然而，实际情况是，我们观察到的地球文明的做法恰恰相反：它们非但不隱藏，反而主动宣扬、宣告自身的存在，还常常藉助巨型霓虹灯牌和烽火这类方式。但在银河系尺度上，情况就不同了，因为我们无从知晓任何一个外星文明会有怎样的行为模式。我们也不清楚，他们是否有动机让自己的信號能在1万光年外被接收到。

尤其是全向信號的传播规律是：要让信號在10倍远的距离被接收到，功率需提升100倍；要让信號在1000倍远的距离被接收到，功率则需提升100万倍。因此，你大概率会认为，一个文明发出的信號，要么是功率较低的本地信號，要么是功率极高、且更具方向性的信號。这也是对“我们本该被外星信號淹没”这一观点最常见的反驳理由。

儘管如此，这种反驳建立在三个重要假设之上。首先，信號传输的普及程度仍较低，以至於我们並未处於能接收到这些信號的区域。毕竟，一个为在特定距离、通过普通小型天线高保真接收而设计的信號，在更远的距离上，或是通过大得多的接收器，也能以较低的保真度被捕捉到。

普通人家屋顶上的卫星天线，与阿雷西博天文台曾有的1000英尺宽的射电望远镜天线、1600吨级的天线，或是拉坦600那1890英尺宽的天线相比，差距悬殊。这些巨型天线的探测范围极广，或许能接收到遥远得多的信號。

其次，即便远距离信號大概率是定向发射的，我们也不能假定所有信號都是如此——关於这一点，我们稍后讲到信標时还会回来討论。但我们也需注意，即便是定向波束（哪怕是雷射），也会隨著传播距离的增加而扩散，就像手电筒的光束，或是雷射笔打出的光点一样。

而且银河系中的所有天体都在运动。因此，一束射向数光年外另一颗行星的波束，抵达目標时的宽度很可能远大於那颗行星的直径，且每次发射的路径也不会完全相同。我们几乎必然会与一些原本定向、但现已扩散的波束相交。这一逻辑也適用於非电磁通信方式。

儘管我们认为超光速（ftl）通信是不可能的，但即便事实果真如此，也很可能有许多信號仍以电磁波的形式传输——儘管这確实会对星际电磁传输的可行性提出挑战。

始终存在一个核心问题：为何外星文明没有遍布整个银河系或许他们的信號无法在1万光年外被接收到，但在数百万甚至数十亿年的时间里，他们为何没有殖民我们与他们之间的每一颗恆星他们很可能在人类出现之前就已存在。

因此，我们不得不假定这些文明是无扩张性的，且对自身的信號传输有著严格的限制和管控——但这並非出於隱匿的意图。

因为正如我们在討论费米悖论时常提到的：如果一个文明想要躲避可能伤害自己的对象，那意味著对方大概率是更古老、更强大的文明，且在这个试图隱匿的文明学会隱藏自身之前，就早已发现了它。

所以，若无时间旅行技术，隱匿行为多半是徒劳的，还会耗费大量精力，或是错失诸多机遇。因此，我们认为没有文明会真的去尝试隱匿。既然人人都知道伦敦或纽约的存在，且隱匿的尝试註定失败，为何要花费数十亿美元去隱藏它们这些资源本可以用在更有意义的事情上。

我们此前也曾探討过外星文明试图隱匿的可能性，以及这种做法为何行不通；同时也分析过，外星文明为何大概率不可避免地具有扩张倾向，且具备星际殖民的能力。我们想探討截然相反的情况：那些部署旨在让全银河系都能接收到的信標的文明，以及他们这么做的原因，还有为何他们会选择易於被发现和接收的频率及通信方式。

在简要討论“水洞”和21厘米氢谱线之后，我们会介绍几种主要的信標类型，以及每种类型的存在（或缺失）所暗示的信息。这些信標类型大致包括：教学类信標、探討银河法律/规则/条约的信標、充当星际或银河定位系统的信標、警示危险技术/隔离区/即將到来的灾难或入侵的信標，以及单纯作为领土標记的信標。

在此之前，有一个值得探討的问题：我们该期待这类传输信號使用何种频率或波长这可以归结为四个问题。第一，是否有理由认为他们会选择宽频谱而非窄频谱第二，哪种频率/波长最易於產生和传输第三，哪种频率/波长最易於在並非空无一物、也並非绝对安静的太空中传输第四，哪种频率/波长最易於接收，或是最有可能被选为接收目標

总的来说，我们尚无定论，但某些波长確实可能更易於產生。尤其是当你想要传输低带宽、但能在星系尺度外被探测到的信號时（比如通过操控恆星来传递信號），特定波长的优势会更加明显。同理，星际介质对不同信號的吸收程度不同，且不同波长也决定了接收天线的设计难度——这些因素都会影响信號的选择。

举例来说，如今我们使用半导体製造雷射器，因为其效率要高得多。但这类雷射束最初仅能產生较弱的红光，而后逐渐能產生绿光、黄光、蓝光，如今甚至能接近紫外线波段。每一次技术突破都更为困难，所需的技术复杂度和成本也不断攀升。

值得注意的是，频率越高（波长越短），就越容易在给定距离上將波束聚焦到更小的区域。对於高斯雷射束而言，其聚焦效果与波长呈线性关係。因此，若想將波束对准遥远的行星，波长减半的情况下，在相同装置下，波束的光斑直径会减半，面积则缩小至四分之一，且只需四分之一的能量就能被接收到。

这就引出了“水洞”和21厘米氢谱线的概念。“水洞”指的是1.42吉赫至1.67吉赫的频段（略高於我们2.4吉赫的wi-fi或微波炉的工作频率），处於氢原子自然发射谱线和羥基离子发射谱线之间。其中，1.42吉赫对应的是21厘米波长的氢谱线，1.67吉赫则对应18厘米波长。