红岸基地不止是科幻在电波中，我们寻找外星文明

　　电视剧《三体》中亦真亦幻的红岸基地，并不完全是作者的虚构。现实中的天文学家，早在数十年前就试图与外星文明取得联系
　　撰文记者段然图文编辑丁林
　　采访专家李然（中国科学院国家天文台研究员）
　　每当夜深人静的时候，我总是一个人待在空旷的监听室。耳机中传来来自宇宙没有生命的噪音。那噪音，隐隐约约的，好像比星星还永恒。有时候又觉得那声音像雷达峰上没完没了的寒风，让我感到很冷。那种孤独，真是没法形容。
　　叶文洁
　　（《三体》人物）
　　近期，根据刘慈欣同名科幻小说改编的电视剧《三体》播出，引起了科幻爱好者的热烈讨论。该剧基于原著中的基本脉络，用具象化的影视语言将《三体》的世界比较完整地呈现在观众眼前，让不少原著粉大呼过瘾。其中，剧集对于红岸基地场景的精准刻画尤其令人惊叹
　　风雪中巍峨的雷达峰，缓慢转动的巨大射电天线，基地内来回穿梭的军人高能量电磁波对空发射时四周风云突变，冰雪瞬间消融，飞鸟成群坠地，不禁让观众产生红岸工程真的存在过的错觉。
　　电视剧《三体》中出现的红岸基地巨大的射电天线（图片来源：电视剧《三体》）
　　在大刘构建的三体世界里，红岸基地是我国为探索外星文明开展的绝密国防工程。该基地拥有一台巨大的射电天线，通过定期发射高功率电磁波向外太空传递地球的信息，同时也全天候监听来自深空的电波信息。虽然红岸基地只是科幻文学中的虚构，但在现实世界中，探索外星文明并非一个新话题利用电磁波开展外星文明的搜寻工作，已经持续了几十年。
　　人类真的孤独吗？
　　在浩瀚的宇宙中，人类是独一无二的智慧生命吗？从人类探索宇宙的故事开始之时，这个问题就不断刺激着先驱者们的想象力。当人们还只能用简单的光学器材观测太阳系天体时，就曾有人大胆猜测：或许在火星、金星和一些更遥远的行星上，生活着与人类相近的智慧生物。但随着人类科研能力的飞速增长，太阳系其他星球存在生命的可能性也逐步归零地球真的是太阳系中绝无仅有的存在！
　　既然如此，太阳系之外的其他恒星系统中，是否能孕育生命，乃至发展出高度的文明呢？如今我们知道，孕育生命与文明的太阳系只是宇宙中路人般的存在。上世纪50年代，美国物理学家费米就提出这样的观点：仅银河系中就有大约2500亿颗恒星，而整个宇宙中恒星的规模更大。即使产生智慧生命的概率极低，但考虑到恒星数量之巨，茫茫宇宙中也应该存在数量庞大的外星文明。
　　位于佳木斯的66米深空探测站，被认为是红岸基地的原型之一，该探测站曾多次参与中国探月工程（图片来源：中国军网）
　　探索外星生命可分为几个层次、阶段。首先是探索地外类地行星；其次是探索这些行星上是否存在生命；然后才是探索这些生命是否能发展出文明形态。中国科学院国家天文台研究员李然向记者解释。
　　宇宙浩瀚，如何探索遥远的系外行星呢？《三体》中已经给出了答案除了恒星发出的可见光外，宇宙中还存在着由天体发出的无线电波，这些肉眼看不到的电波，蕴含着宇宙中海量的信息。
　　聆听太空深处
　　人类在上世纪30年代开始发展的射电望远镜，突破了传统光学望远镜的局限。由于受光照与气候的影响较小，射电望远镜能够全天候、不间断地仰望星空，收集宇宙传来的无线电信息。由此催生的射电天文学，极大拓展了人类对宇宙的认知深度。
　　巨大的抛物面天线是射电望远镜的典型特征。上世纪美国建造的阿雷西博望远镜，我国在2016年建成的中国天眼FAST望远镜，都是射电望远镜中的翘楚。借助射电望远镜，科学家得以接收到来自遥远恒星、脉冲星、类星体等天体以及宇宙背景辐射的电磁波。当然，理论上它们也能接收到外星文明发出的信息。
　　一开始，天文学界是利用射电望远镜去研究宇宙中的射电辐射。如果外星生命与地球人一样发展出高度发达的文明形态，他们就有通信的需要，并有能力向宇宙发射无线电信号。理论上讲，借助射电望远镜，我们有可能被动地接收到来自外星文明的信息。李然介绍道。
　　因此，射电天文学在诞生20多年后，就开始应用于外星文明探索领域。1960年，美国天文学家弗兰克德雷克组织了雄心勃勃的奥兹玛计划，利用位于西弗吉尼亚州的一台26米口径射电望远镜，搜索太阳系附近的外星文明信号这是人类有史以来第一次有组织地利用射电望远镜探索地外星文明。
　　奥兹玛计划采用了美国绿堤天文台的26米口径射电望远镜监听外星文明讯息（图片来源：美国国家射电天文台）
　　电视剧《三体》中，红岸基地的主体就是一台典型的射电望远镜，其巨大的抛物面天线可根据需要转动到不同观测区域。在基地监听室里，叶文洁不分昼夜地聆听宇宙中如蝉鸣般的无线电信息。
　　而在现实中，天文学家1972年开展了奥兹玛计划的二期工程，他们扩展了射电望远镜的探测频道和范围，对距离地球80光年内的600多颗恒星进行了为期数年的监听，结果却是一无所获。
　　这种探索方式存在两大困难：一个是射电望远镜规模要足够大，有足够强的探测能力；另外是要从接收到的无线电信号中，分辨出哪些是天体发出的信号，哪些是地外文明发出的信号。李然说。奥兹玛计划的科学家们显然高估了监听到外星文明信号的概率，现实世界永远比纸面上的理论推动复杂得多。银河系里有上千亿颗恒星，这些恒星系统里有多少有可能存在智慧生命，很难判断。对所有恒星系统开展深度射电观测，是极为困难的。这种工程量，目前没有哪个国家能够做到。
　　向宇宙发出呼唤
　　除了守株待兔式被动监听，人类也尝试过主动向宇宙发送无线电信号。《三体》中的红岸基地除了监听部外，另一个重要的部分是发射部。电视剧中，红岸基地会定时地向宇宙发送信号：高功率电磁波刺破山顶的云霄，甚至对大气都产生了扰动，附近的冰雪快速消融
　　在现实中，人类曾先后向太空中的不同方位发射了12次信息。其中，最早吃螃蟹的人，还是弗兰克德雷克。1974年，位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜刚刚完成改造。德雷克提出，用该望远镜的三台发射机，主动向地外星系发射无线电信号，以期拥有高等文明的外星生物能够接收到。当年11月16日，德雷克团队向距离地球25000光年的武仙座球状星团M13发射了一段持续169秒的无线电信号。
　　2020年10月，阿雷西博望远镜发生坍塌（图片来源：《科学》）
　　人类向着深空发出的这一声呼唤，功率为450千瓦。在银河系的庞大尺度上，这实在是微不足道的存在。苏联天文学家尼古拉卡达谢夫曾根据能够用于通信的功率来划分文明的等级，其中最低等的I型文明，能够调度与整个地球输出功率相当的能量用于通信，其数量级大概在1016瓦。与之相比，靠着区区450千瓦的功率向外星文明传递地球的信息，这是天方夜谭吗？电磁波信号虽然随着距离而衰减，但并不会完全消失。能否被接收到，并不完全取决于发射功率，还取决于外星文明的接收能力。李然解释道。
　　在《三体》中，为了将人类与外星人建立通信联络的设定合理化，大刘开了不少脑洞，例如让叶文洁无意中发现太阳可以作为无线电波放大器，通过向太阳发射电波，将更强的信号发送到其他恒星系统。但这是一个满足剧情需要的科幻设定，在现实中是行不通的。向太阳发送无线电波，无法产生小说中那种效应。李然说。
　　电视剧《三体》中在监听室工作的叶文洁（图片来源：电视剧《三体》）
　　又比如，为了让地球人与外星人能够顺利沟通，叶文洁还受命创建了一套无线电信息自译解系统她利用宇宙通用的基本数学和物理原理，建立了一个基本的语言元码系，那些能够理解基本数学原理的文明，都能快速将接收到的信息进行解译并理解。
　　但在李然看来，要实现与另一种智慧生命的沟通与交流，目前来看，图像是最好的办法。外星文明可能从图像中找到可以直接理解的信息，比如一个天体的外貌，一个生命体的轮廓等。
　　至今仍在宇宙中飞驰的阿雷西博信息，就是用1679个二进制数字构成的几幅简单图案，包括数字、DNA元素、人类外形、太阳系构成等关键信息。与人类目前的技术水平相比，《三体》中设想的自译解系统还是有些过于天马行空了。
　　1974年阿雷西博望远镜向太空发射的无线电信号（图片来源：www。fuseworks。it）
　　其实，从最初的奥兹玛计划、独眼神计划，到后来的阿雷西博信息、HRMS计划、宇宙呼唤计划、凤凰计划，人类利用射电望远镜进行外星文明探索，迄今已有60多年的历史，但到目前为止，我们还没有找到外星文明的任何蛛丝马迹。人类大张旗鼓地试图与外星文明建立联系，是否会如霍金生前所警告的，或者《三体》中黑暗森林理论所表述的那样，反而对自身构成巨大威胁？不要回答的剧情会不会走进现实，我们还无法知道，但人类对宇宙的认知疆界，未来必将不断继续拓展下去。
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