科学与怪异-第48节
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人们最容易想到的方法是火箭。由于电视和电影的宣传，世界上很大一部分人认为星际火箭并不是什么了不得的东西。但是，问题在于那个“一千光年”——即我们算出的诸文明世界间的平均距离——是一段相当长的路。我们现在使用的火箭要飞那么远，将耗费3，000万年左右。因此，要飞越恒星际的距离，我们就需要某种比今天的火箭快得多的工具：要在短得可敷实用的时间内从一颗恒星飞到另一颗恒星，所需要的将是能以近光速飞行的宇宙飞船。
而难就难在这里：我们面对着狭义相对论的不可规避的结果，一个物体接近光速时会变重。对于一支火箭来说：当它变得较重时，就需要更多的燃料来加速；可是燃料本身也变重了，于是又需要更多的燃料来加速这些燃料。如用数学对这种恶性循环进行计算，结果是：一艘接近光速的火箭不可能用现有的火箭发动机来驱动；我们必须设想以核能为基础的推进系统——而这远远超出了我们的技术业己达到的水平。事实上，为了得到一个从各方面来看都合理的宇宙飞船系统，我们必须假定使用在物理学上最有效的能源，即一个由物质与反物质互相湮灭而产生能量的系统。当物质与反物质相结合时，质量完全转化为以γ辐射的形式出现的能量。由这种结合造成的γ射线闪亮可以变成火箭排出的“废气”。可是，怎样制造出足够的反物质来点燃一支即便很小的火箭呢？还有，用什么物质来制造一支能够同时载有物质与反物质的火箭呢？恰恰就是这些问题远远超出了我们目前的技术能力。
即使这些问题能够解决，建造这样一个系统的要求也委实令人生畏。如果一支这种类型的多级火箭，以相当于光速70％的速度飞到遥远的行星上着陆，尔后仍以这个速度飞回地球，那么它必须具备什么样的条件呢？根据科学家伯纳德·奥列弗博士的计算，假定火箭的负载是1；000吨（其中包括该飞船的本体结构——它最终是要回到地球上来的），那么该火箭的总重量为34； 000吨（其中大约16，500吨是物质，16；500吨是反物质），这简直令人发晕！由于不存在反物质矿，我们必须通过某种尚属未知的技术来制造反物质。但是，不管我们怎样办成这件事，我们都可以算出该制造过程至少需要多大的能量。按照爱因斯坦的著名公式，它就应等于16，500吨乘以光速的平方，结果大致为美国现有年发电量的50万倍——而所有这些只是为一支火箭作一次飞行提供燃料。当然，为了探测其他文明，我们也许不得不发射1，000万支这样的火箭。显然，对巨额能量的需求使这种火箭昂贵得令人瞠目结舌：无论一个试图发射这种火箭的文明可能会多么先进而高超，看来肯定都会为之而却步。顺便说一下，要是处理不当的话，这些火箭还会导致另一种很糟糕的结果：它们在发射时可以把半个地球毁掉。
这些计算清楚地表明：我们不该指望为了星际交往而广泛地使用火箭。只有在几百年、几千年、甚至几百万年的运输时间内，火箭才有意义。然而，即便如此，对于我们来说也肯定是不行的，只有对于那些寿命长得与上述时间尺度相当的生物，这种火箭飞行才有意义。
这使我们了解到很重要的几点。首先，决不值得花费大量的时间和精力去发送一个飞越太空的实体。其次，从经济上而言，永远也不值得对非常遥远的文明世界发动进攻，或者去剥削他们。将群星隔开的巨大距离形成了一个非常有效的隔离区，它可以防止一个文明损害或掠夺另一个文明。最后，由于任何先进文明必定都会以很经济的方式使用它的资源，并妥善地处理上述那些问题。所以，将UFO视为来自其他文明世界的宇宙飞船便纯属无稽之谈了——这是除本书的理由以外其他地方述及的另一个理由。
但是，我们难道就该在一片泄气声中歇手不干了吗？空间与时间的障碍是否就如此之大，以至于那些文明就注定只能永远彼此分离而在银河系中漂泊呢？不！正是那些妨碍星际飞船的物理学定律，已经为我们提供了一种星际交往的方法，它很迅速、有效，而且在能量消耗方面极为经济，这就是电磁辐射——光波、无线电波、γ射线等等。这种辐射以光速行进，而且很便宜。例如：我们利用现有的射电望远镜，可以将一份60个英文词的电报成功地发往十光年外的一架同类望远镜，而在此过程中所用的能量只值十个美分。仅仅这一事实就表明，就寻找太空中的其他世界而言，为什么搜索电磁辐射远较搜索火箭更有希望。其他文明世界也会得出相同的结论。我们可以预期各文明的相互探测以及相互通讯，主要是通过电磁波来传送信息，只有在极少数情况下（如果有的话）才越过辽阔的星际空间来传送实物。
我们的论证能不能使我们作出更精确的选择，以确定星际接触或通讯的最佳方式？特别是在许多电磁波频率中，是否有一些是普遍受到偏爱的？答案是确有其事。某些电磁波频率用于星际通讯要比用其他频率经济得多。这方面，宇宙显然帮了我们的忙。特别是有两种效应导致了这一点。第一种效应是电磁辐射的量子性质。辐射可看成一份份的光子，每一份光子的能量直接正比于辐射频率。例如，一个可见光光子的能量大约要比一个典型的无线电光子能量大一百万倍。而每个光子所能携带的信息量则大致相同，也就是说，一个无线电频率光子携带的信息量大约就等于一个可见光光子携带的信息，可是前者付出的能量却只有后者的百万分之一左右。
如果全部情况仅在于此，那么人们就会强烈主张用最低的无线电频率来进行星际通讯。然而，还有另一种现象使得事情复杂化了，那就是来自银河系本身的无线电噪声。这种噪声会进入所有的射电望远镜（不论它们是如何建造的），而且按照物理学定律，它们是无法消除的。这种特殊的噪声在低频处较强。它进入望远镜干扰我们的无线电接收机，因而影响了可能接收到的任何信号光子的可靠性。其结果是为了可靠地进行通讯，就得使用更多的光子。但所需的光子多了，每单位信息的费用与所需的能量都得上涨。银河系射电噪声在最低的无线电频率上会变得相当大，使得发送每单位信息的代价增加。另外，还有第二个噪声——无线电噪声。这种无线电噪声乃是当初形成这个宇宙的原始火球的辐射在今天的表现形式：它仿佛是一种布满整个天空的阴沉暗淡的闪光。我们，以及任何其他文明，可以利用关于上述三种现象的知识，来决定用哪种频率在银河系内进行通讯的花费最小。对所有的文明而言，这个答案都一样：应该使用3，000兆赫的
I无线电频率，而这正是地球上雷达系统使用的标准频率。事实上存在着一个相当宽的频带，在其中发射无线电波的开销大致是一个常数：这个频带大约从1，000兆赫延伸到40，000兆赫。在此带内有一些十分重要的特殊频率，如1，420兆赫（氢原子在此频率上发出辐射），1，667兆赫（羟基分子的辐射频率），以及22，000兆赫（水分子辐射频率）。氢是宇宙间最丰富的元素，氢和羟基结合形成水，而就我们所知，水似乎是生命最根本的物质。鉴于这些理由，我们不只是应该期望在上述这一频带内接收到其他文明世界的信息或进行星际接触；而且应该特别注意三个特殊频率，因为它们跟对地球生命生死攸关的那几种物质有关。由于这种一致性，人们便将无线电波谱中的这一区域称作“水坑”，并将它视为用来搜索地外智慧生命的主要波长范围。人们普遍得出结论，象我们这样的智慧生物将在太空中相会于这个“水坑”；而这个“水坑”并不在我们这颗行星上或宇宙间其他的任何地方，只是无线电波谱中的一个特定频段。
非常幸运，我们已经拥有在这一波段范围内探测信号的极其精良的射电望远镜。在英国、德国、苏联以及美国的许多地方都有大型的射电望远镜，它们都装备着适用于这几个最佳频率的极好的无线电接收设备。现有的最灵敏的射电望远镜位于波多黎各阿雷西博城附近的阿雷西博天文台，其直径达1，000英尺（305米），收集能量的总面积约为二十英亩（这比世界上其他一切望远镜收集能量的面积之和还大）。它有一架功率极强的无线电发射机，其发射频率接近于星际通讯的最佳频率。事实上，如果在银河系中的任何地方另有一架与阿雷西博那一架完全相同的射电望远镜，而且它恰恰指着正确的方向的话，那就能探测到由阿雷西博望远镜的发射机产生的无线电波束。要不是这架望远镜将无线电波聚焦起来的话，那么要想产生同样的辐射水平所必需的有效功率就是20万亿瓦，相当于目前全世界发电总功率的20倍。在发射此波束的频率上、在它行进的方向上，源自地球的这一信号实际要比太阳的射电发射亮好几百万倍，这表明智慧生物的无线电信号能够在宇宙的尺度上名副其实地达到真正明亮的程度，这与我们智慧活动的多数其他表现形式形成了鲜明的对照。1978年，阿雷西博望远镜被用来搜索二百颗邻近恒星的智慧无线电讯号。即便这种智慧信号抵达地球表面时的总功率仅仅是一万亿分之一瓦，仍能被这架望远镜检测到。可见它有多么地灵敏。
现在大约有十台射电望远镜能够探测来自一千光年以外的无线电讯号。其中有不少已被用于搜索地外智慧信号，它们多数都在氢原子的发射频率上工作，而加拿大国家研究院的阿尔贡圹射电天文台在水分子谱线附近的频率上作了很灵敏的搜索。在大多数情况下，望远镜瞄准的都是一些与太阳相似的邻近恒星。
1960年，（美国）国立射电天文台对地外无线电信号作了首次搜索。当时，用于搜索信号的是一架85英尺的射电望远镜，它有一台单通道的射电接收机，所用的频率接近于氢原子的发射频率（每秒1，420兆赫）。这项计划称为“奥兹玛计划”，它搜索的目标是来自两颗最近的太阳型恒星（即鲸鱼座τ星和波江座ε星）的信号，搜索的总时间大约为200小时。今天，用一架象阿雷西博那样的望远镜，只要几分之一秒钟的时间就可以重复当初的整个搜索计划。
在近来的搜索中，电子仪器被用于监测尽可能多的不同频道。例如，在阿雷西博，一次典型的搜索同时启用3024个监测频道。1978年，阿雷西博进行的搜索使用了计算机设备，于是同时监察的频道多达65，536个。
如果我们想要在某个合理的观测时间内考察延伸甚宽的“水坑”，那么我们就必须同时监测为数极其众多的通道。现在有人建议造一架能够同时监测一百万个通道的专用无线电接收机。专门用来搜索地外智慧生物的无线电信号。最终的目标则是一次就能监测十亿个通道的无线电接收机系统。这样一个接收机系统尽管将会耗资钜万，但仍在今天的力所能及范围之内。
在近年来的搜索中，用于检测智慧生物无线电信号的方向数目和无线电频率的数目加起来已经接近一百万个。
对我们银河系作了一百万次检测是否就大功告成了呢？不。我们只能说是刚刚起步。总的说来，有六种不同的因素影响着这种搜索：地方、频率、带宽、信号调制时间、偏振、以及发射周期。如果我们使用很大的射电望远镜，那么我们把它指向天空时，大约就可以对准4000万个不同的地方，而不会使同一个地方被重复地观测两次。如果我们用最狭的带宽进行搜索，而仅仅考虑“水坑”内的无线电频率，那么就得搜索大约1； 000亿个频率。我们估计，有必要搜索五个不同的频带宽度，以使以良好的灵敏度检测所有合理和可能的带宽。为此还必须在每个带宽使用五种不同的调制时间。此外，要搜索两个偏振。最后如果对方最强大的（也就是我们最有可能进行探测的那一些）发射机与我们自己的那些相似，那么情�
