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地外文明探索与超光速研究-01 中国传媒大学信息工程学院 黄志洵  

2014-07-08 22:55:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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地外文明探索与超光速研究-01

  中国传媒大学信息工程学院   黄志洵


    摘要:本文概述了自1960年以来地外文明探索的情况和超光速研究的进展,指出这两个领域之间的内在联系。认为地外文明探索至今未获明显成果;超光速研究有一些进展,但水平、成绩有限。认为“以光速或超光速飞行的宇宙飞船”目前仅是一种设想;当前超光速研究的急迫任务是以实验证明实体物质可以作超光速运动,实验最好用中性物质粒子(中子、原子)进行。

关键词:地外文明探索;超光速研究

 

1.早期的地外文明探索

外星文明探索简称为SETI(Search for Extra-Terrestrial Intelligence),它已成为地球人类的重大研究课题。我们知道,波兰天文学家哥白尼(N.Copernicus, 1473-1543)于1543年出版了著作《天体运行论》,指出太阳是一颗恒星,地球和其它行星绕日作圆周运动。这一理论被普遍接受后,人们认识到地球只是一颗普通的行星,绝非宇宙的中心。那么,在类似的演化条件下,宇宙某些地方也可能有智慧生命存在;德国天文学家开普勒(J.Kepler, 1571-1630)即持这种观点。……1979年,I.Asimov推测银河系中可居住行星多达6.4亿个,因此即使只有万分之一行星有高级生命,数量也非常可观。美国宇航局(NASA)的科学家则估计,宇宙中约有1023个恒星,而银河系中约有2×1011个恒星系统。银河系中的2000亿颗恒星中大约有10% 拥有巨大的、很容易发现的行星;看起来很有可能其余恒星中的大多数周围也有行星存在。这些行星中一定会有类似地球的星体。事实上,地球上的智者早就对“外星智慧生命是否存在”的问题表示关心了。1820年,德国著名数学家F.Gauss提出,可在西伯利亚的森林里找出一片直角三角形的空地,然后在三角形里种上麦子,以三角形的每条边为底边种上一片正方形的松树,这就组成了勾股定理(Pythagoras定理)的证明图,如果有外星人路过地球附近,看到这个巨大的数学图形,便知道这里有智慧生物居住了。

 

然而,真正有价值的、使用现代仪器的探索开始于20世纪60年代。,美国人Frank Drake将一副直径的射电天文望远镜指向了太空中两颗附近的行星——εEridani和τCeti。他的目标很明确,那就是寻找来自地球以外智能生命的信息。

 

后来,他使用西弗吉尼亚的10个大型射电望远镜,接收宇宙中的无线电信号并进行分析,寻找1.42GHZ附近的有规律信号。这个叫做OZMA计划的活动标志着一个新研究领域的诞生:寻找地外智慧生命。F.Drake是St.Cruse加州大学的天体物理学教授,兼任外星智能调查所的所长。该所位于旧金山以南,监听频率为1~3GHz的频段(这里的背景噪声最低)。由于自1993年美国国会宣布不再支持原来的研究计划,该所一度面临困境;后来由于私人捐助才坚持下来。现在他们的工作称为“凤凰计划”(Project Phonix),并且与澳大利亚科学家合作,在那里有先进的射电天文设备和波谱分析仪以及大型计算机。

 

早期进行研究的还有美国哈佛大学的Paul Horowitz教授。从20世纪60年代起,他领导了“太空多通道分析”计划,它在800万个频道(每个宽0.05Hz)上,用巨型射电望远镜探测太空,对收到的信号作自动分析。他们长时期地探测地球北半球上面的天空。鉴于宇宙深空有大量的星际氢,他们也特别重视氢原子跃迁频率——1.42GHz这个波段。

 

1961年,Drake提出了一个公式:

N=RSfPnEfLfIfcL

式中N是银河系可能有的文明总数;RS是银河系中合适恒星的诞生率;fP是合适恒星带有行星的系数;nE是有生物圈的行星数;fL是能产生生命的行星的比例系数;fI是能发展为智慧生命的比例系数;fc是智慧生命有通信能力和文明的比例系数,L是与外界通信能力的持续寿命(即文明存在时间)。据研究,可取以下数据作计算:RS=5-10颗恒星/年,fP=0.5, nE=2, fL=0.1-1, fI=0.1-1, fc=0.1-1;由此得:

N=(0.005-10)L

L取决于该星球上的文明持续能力——是长期存在还是由于核战争之类原因自我毁灭。如取L=(104-105)年,则可算出两套数据:差的情况N=50-5000个,好的情况N=105-106个。

 

因此我们认为,“化学演化→生物进化→智慧生命出现”的戏剧到处都会上演,这就是科普杂志中所说的“外星人问题”。即使是最保守的估计,发展了文明的地外星球在银河系中平均也有数百个。

 

SETI计划经历了几个阶段:OZMA(1960年),独眼神(1974年),HRMS(1992年),凤凰计划(1993年至今)。使用全球最大的射电望远镜Arecibo,直径达;搜寻频段1~60GHz,特别是波长18~21㎝(称为“水洞”)。凤凰计划是搜寻200光年的约1000个类日恒星,假设它们周围有类地(球)行星。Arecibo望远镜扫完所在区域的天空需要6个月时间——而那还只是整个天空的三分之一。科学家承认,这样观测的效果跟乱找一气没什么分别,然而谁也不知道智慧信号会从哪边来。迄今无结果,只证明了地球人类寻找同伴的探索精神。 

 

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