最癡迷外星人的天文學家

趙義成

阿雷西博信息

最上面白色的一行是以二進制表示的數字，由左至右，分別代表1-10。

紫色是代表人類DNA所包含的5種化學元素，以原子序數字來表示，由左至右分別為氫、碳、氮、氧和磷。

綠色編碼代表人類DNA的基本結構。

藍色雙螺旋代表人類DNA的雙螺旋形狀，中間的白條代表核苷酸的數量。

中間紅色的人代表人的形態，左邊的圖案代表男人的平均身高（1.764米），右邊的白色圖案代表1974年全球的人口（約43億）。

黃色部分代表太陽系各個星球，最左邊最大的圖案代表太陽，然后是九大行星（當時冥王星仍被認為是行星）。

紫色圖案代表阿雷西博射電望遠鏡，上方為鏡面形狀和信號反射示意圖，下面指示出其口徑（306.18米）。

人類在宇宙中是孤獨的么？星空中的億萬星辰讓我們有理由相信，人類并不是茫茫宇宙中唯一的智慧生物。隨著人類發展出無線電天文學，具備了向宇宙發送電報的能力，許多天文學家覺得，人類應該主動聯系外星文明，看看會發現些什么。

美國天文學家弗蘭克·德雷克就是近百年來最癡迷于尋找外星文明的人，他創立了人類首個正式的搜尋外星文明的計劃，寫出了著名的“德雷克公式”，設計了外星人能夠讀懂的“阿雷西博信息”。下面我們就來看一看，他是如何探尋外星文明的。

求學經歷

1930年，德雷克出生于美國芝加哥，17歲進入康奈爾大學學習物理。大學二年級，德雷克選修了一門天文學課程。通過一個40厘米口徑的望遠鏡，他第一次看到了太陽系中的另一顆行星——木星，以及繞著它轉動的4顆伽利略衛星。從此，德雷克將興趣轉向了天文學。

大學畢業后，德雷克在海軍巡洋艦短暫服役，然后來到哈佛大學學習無線電天文學。20世紀50年代，無線電天文學的威力已經顯現出來，它可以研究恒星，分析其光譜，也可以研究行星——只要向行星發送無線電波，當無線電波從行星上反彈回來的時候，會攜帶行星表面的信息。然而，仍在讀研究生的德雷克卻率先意識到，無線電天文學可能是人類發現或者接觸外星文明的第一種可行的方式。

奧茲瑪計劃

1958年，拿到博士學位的德雷克成為了美國國家無線電天文臺的天文學家，他開始嘗試接收外星人發出的無線電信號。為此，德雷克提出了“奧茲瑪計劃”，這個計劃以《綠野仙蹤》的奧茲國女王——奧茲瑪來命名，寓意尋找神秘的外星文明。

1960年，奧茲瑪計劃正式實施。德雷克和工作人員使用一臺26米口徑的無線電望遠鏡，接收來自太空的21厘米波長的無線電波——這是因為宇宙中最多的元素是氫，任何智慧生命都會對氫加以利用，21厘米正是氫原子發出的微波的長度，選擇這個波長自然最妥當。1961年初，德雷克等人將無線電望遠鏡對準了距離太陽系12光年的具有行星的鯨魚座T星，結果一無所獲。隨后，德雷克又把望遠鏡對準了同樣具有行星的天苑四，仍然沒有發現任何有價值的信息。不久，奧茲瑪計劃便取消了。

奧茲瑪計劃雖然失敗了，但它是人類有史以來第一次嚴肅認真地尋找外星文明的嘗試，有著非凡的意義。而且，德雷克并沒有灰心，他知道，自己搜尋的范圍還很狹小，不可能一朝一夕就能取得成功。

德雷克公式

奧茲瑪計劃失敗后，心有不甘的德雷克又在美國國家無線電天文臺組織了首屆“地外文明搜尋大會”，在這次會議上德雷克正式提出了一個長期的計劃——“搜尋地外文明計劃”，號召全世界的天文學家將搜尋外星人的事業繼續下去。在組織會議時，德雷克將重要的議題記錄下來，他忽然注意到，如果每一個議題用數字來表示，然后對這些數字做處理，或許可以得到有意思的結果。在這種思想的指導下，德雷克提出了“德雷克公式”。

德雷克公式的具體形式如下：N =R*×fp×ne×fl×fi×fc×L，翻譯成中文就是：銀河系內外星文明的數量=（銀河系內恒星的數量）×（恒星具有行星的概率）×（恒星系中類地行星的數量）×（行星孕育生命的概率）×（生命進化出智能的概率）×（人類能夠識別智能生命通信技術的概率）×（外星文明持續的時間在行星生命周期中占的比例）。

德雷克公式看上去比較粗糙，公式中的變量目前還很難確定，比如天文學家還無法確定銀河系內恒星的數量，至于“行星孕育生命的概率”或者“外星文明持續的時間在行星生命周期中占的比例”更是很難用數值精確描述的。不過，這個公式在邏輯上還是比較嚴謹的，考慮到宇宙巨大而古老得難以想象，德雷克公式至少說明，宇宙中存在外星文明的概率是大于0的。所以，德雷克公式并非完全沒有意義，隨著技術的改進和數據的積累，天文學家或許能夠將方程中的變量計算出來，還可以修改這個方程，讓它在尋找外星文明的活動中發揮更大的作用。

阿雷西博信息

如果有一天，我們真的找到了外星人，我們怎樣和外星人交流呢？1974年，為了慶祝康奈爾大學的阿雷西博無線電望遠鏡改造成功，天文學家利用該望遠鏡向距離地球兩萬光年的球狀星團M13發射了稱為“阿雷西博信息”的信號，信號的波長為126毫米。“阿雷西博信息”是由德雷克精心編寫的，目的在于讓收到信息的外星人了解地球文明。

能讓外星人看懂的信息應該是什么樣子的呢？德雷克設想，如果外星人能夠接收到人類的無線電信號，它們的智力應該不比我們差，理解數學和圖像應該是沒有問題的。所以，德雷克絞盡腦汁，設計了可以用二進制數解譯的二維圖像。

這種圖像的高度為73個單位，寬度為23個單位，每一個單位由黑色或者白色的像素組成，黑色代表數字“1”，白色代表數字“0”。借助于無線電信號，圖像會以一串1679（即73×23）位的二進制代碼的形式發射出去。當外星人收到這一串二進制代碼時，德雷克希望對方能夠將數字代碼翻譯成二維圖像。

即使外星人按照德雷克的意圖翻譯出了圖像，那么這個圖像又表示什么意思呢？其實，這一堆看上去零零散散的黑白像素，包含著許多與地球生命息息相關的重要信息。比如，最上面的三行黑白像素代表著數字1到10的二進制形式（數字1在最左列，向右依次是2、3、4、5、6、7，數字8、9、10太大，各需要占用兩列來表示）;中間的位置畫出了人類DNA的雙螺旋結構，雙螺旋之間的兩列表示一個非常巨大的二進制數，也就是十進制的4294441823——這是人體DNA中核苷酸的數量;雙螺旋的下方有一個小人，它向外星人形象地描繪了人體的形狀……

然而，外星人能否看懂德雷克的心意呢？2萬年后，“阿雷西博信息”到達M13如今所在的位置時，答案才能揭曉。