《寻找外星人的科学：11行星凌日、圣马力诺标度和国际公约》歌词

[00:00:00] 本字幕由腾讯音乐天琴实验室独家AI字幕技术生成

[00:00:05] 欢迎收听科学有故事

[00:00:09] 比科学故事更重要的更重要的更重要的是科学精神

[00:00:18] 在第一颗系外行星被发现的

[00:00:20] 四年后的199 9年好运气落到了美国加州理工学院的天文学家戴维萨伯诺身上

[00:00:29] 他有一天呢

[00:00:30] 开始对一颗叫做HD 209458 的恒星感兴趣了

[00:00:34] 这颗恒星呢

[00:00:35] 在不久前利用视向速度法发现了它有行星围绕这个戴维呢

[00:00:40] 他就利用哈勃望远镜对这颗恒星的亮度进行了观测并记录结果神奇的一幕发生了

[00:00:50] 我们是否孤独地生存在银河系的边缘

[00:00:57] 外星文明在哪里

[00:01:00] 让我们一起来聊聊寻找外星人的科学吧

[00:01:06] 嗯嗯

[00:01:09] 这颗恒星的亮度

[00:01:11] 每隔七天就会减弱一次亮度呢

[00:01:15] 会丢失1 .5 %每次持续几个小时

[00:01:18] 非常的有规律

[00:01:20] 这个发现啊意义非常的重大

[00:01:22] 那真是有一点儿一语惊醒梦中人的那种感

[00:01:25] 天文学家马上就意识到引起这个亮度有规律变化的原因又是一个天赐的礼物

[00:01:34] 为什么会变化呢

[00:01:35] 其实很简单

[00:01:36] 从我们观察者的角度看过去围绕着这颗恒星旋转的行星

[00:01:42] 每隔七天就会从恒星的表面经过一次

[00:01:46] 这种天文现象呢

[00:01:47] 我们称之为行星凌日

[00:01:50] 这在太阳系经常发生

[00:01:52] 比如说日食其实就是月球的凌日现象

[00:01:56] 从我们观察者的角度看过去呢

[00:01:58] 月亮挡住了太阳

[00:02:00] 所以太阳会骤然变暗

[00:02:03] 用这个办法来寻找系外行星是具有华时代意义的

[00:02:08] 因为要观测恒星的亮度变化比观测多普勒效应要容易得多

[00:02:14] 准确的说呢

[00:02:14] 是精度会更高得多

[00:02:17] 这个精度足以让我们发现质量较小离恒星较远的类地行星

[00:02:23] 通过恒星亮度衰减的多少以及凌日的时间等等数据

[00:02:28] 再配合事项速度法测量出来的一些数据

[00:02:31] 我们能够比较精确的计算出这颗行星的质量体积轨道周期距离恒星有多远等等数据

[00:02:40] 不过呢

[00:02:41] 虽然精度是够了

[00:02:43] 要寻找类地行星仍然是相当的不容易

[00:02:46] 首先啊

[00:02:47] 一颗行星要能够相对我们产生凌日现象

[00:02:51] 它的运行轨道呢

[00:02:52] 必须和地球在同一个平面上

[00:02:55] 如果地球是处在俯视的那个位置上

[00:02:58] 那么就永远不可能观察到凌日现象

[00:03:01] 而处在同一个轨道平面的几率

[00:03:03] 只有多少呢

[00:03:04] 大约只有1 %

[00:03:07] 然后呢

[00:03:08] 一颗较小的类地行星的公转周期往往会长达数年

[00:03:13] 那么这里面呢

[00:03:14] 就有一个逻辑严谨性的问题

[00:03:16] 如果你第一次观察到恒星的亮度发生了变化

[00:03:19] 但这不足以证明有行星凌日可能呢

[00:03:23] 会有其他的一些偶然因素的干扰

[00:03:25] 那么当第二次观察到恒星亮度变化了

[00:03:28] 也还不能确保是行星凌日

[00:03:31] 只有当再次经过和前两次相同的时间间隔第三次又观察到了恒星的亮度变化

[00:03:38] 而且亮度变化的幅度和持续的时间都完全一致的时候

[00:03:44] 这才能算是证据确凿

[00:03:47] 但这些都还不够

[00:03:48] 最后呢

[00:03:49] 还得有点儿好运气行星凌日的时间必须得是在晚上

[00:03:54] 因为系外行星的公转周期不可能恰好是24 小时的整数倍

[00:04:00] 所以呢

[00:04:01] 很有可能第一次临日发生在晚上第二次呢

[00:04:04] 就发生在白天了

[00:04:06] 那么就又得多等一个周期才能再次在晚上观测到凌日

[00:04:11] 所以你看看天文学家得是多么有耐心的一群人啊

[00:04:15] 当然了

[00:04:16] 如果是用太空天文望远镜来观察的话呢

[00:04:19] 就不受这个白天黑夜的干扰了

[00:04:22] 但是毕竟太空天文望远镜是很有限的根本就没有几台有大量的科研任务等着他们行星凌日法终于在理论上允许人类通过望远镜发现太阳系以外的类地行星了

[00:04:37] 有了这么一个强大的理论

[00:04:40] 天文学家普遍认为找到第一颗类地行星

[00:04:43] 仅仅是时间问题

[00:04:45] 没有任何的悬念了

[00:04:47] 那么这又是一场新的竞赛就像当年瑞士人第一个发现系外行星一样要在这场竞赛中获得胜利

[00:04:54] 除了要有强大的毅力和耐心外

[00:04:57] 还需要有好运女神的垂青

[00:05:00] 大家本以为系外类地行星发现的日子啊

[00:05:04] 很快就会到来

[00:05:05] 没想到这一等就是五六年在等待第一颗系外行星发现的日子中

[00:05:11] 美国加州伯克利大学的一帮年轻人为寻找外星人的事业做出了一个奇特的贡献

[00:05:18] 进入到20世纪80 年代以后

[00:05:21] 天文学家们慢慢的意识到了一个非常严重的问题

[00:05:25] 那就是搜寻外星人电磁波信号的最大瓶颈居然呢

[00:05:30] 还不是射电望远镜

[00:05:31] 而是耳朵不够用

[00:05:33] 这个耳朵要打引号

[00:05:35] 此话怎讲呢

[00:05:36] 现代大型的这种射电望远镜阵列呢

[00:05:39] 都是自动化探测的像在电影中的那种几个人拿着耳机呃转着旋钮的方式呢

[00:05:46] 毕竟是为了剧情需要靠人的耳朵去听是绝对听不过来的

[00:05:51] 真实的探测呢

[00:05:52] 是对天空进行扫描

[00:05:54] 动不动呢就是扫描几百万个频率

[00:05:56] 然后把海量的这个数据给记录下来

[00:05:59] 分析人员呢

[00:06:00] 利用计算机对其进行分析

[00:06:03] 从中呢

[00:06:03] 寻找有可能是非自然产生的脉冲记录

[00:06:08] 比如说有三连播的讯号啊

[00:06:10] 那么这就是说连续三个等间距的突破等等

[00:06:14] 但是这些数据量呢

[00:06:16] 是极其庞大的光是阿雷西博一台望远镜每天产生的数据呢

[00:06:21] 就有30 0个G 还不止啊

[00:06:23] 处理这么庞大的数据计算机的cpu 就根本不够用了

[00:06:27] 美国加州伯克利大学的一帮年轻人

[00:06:30] 想到了一个绝妙的主意来解决这个缺少cpu 的问题

[00:06:34] 而且呢

[00:06:35] 还不用花钱

[00:06:36] 他们想到啊

[00:06:37] 全世界有无数人对搜寻外星文明感兴趣

[00:06:41] 这些人中

[00:06:41] 大多数都拥有个人电脑

[00:06:43] 而且电脑呢

[00:06:44] 总是有空闲的时候吗

[00:06:46] 何不利用这些庞大的空闲资源来帮助三体组织分析

[00:06:50] 电磁波信号呢

[00:06:52] 这些年轻人想到了就马上动手

[00:06:54] 他们设计出了一个屏保程序

[00:06:57] 这个屏保程序启动的时候呢

[00:06:58] 会自动从服务器上取一份电磁波的信号数据主要呢就是来自阿雷西博的数据分析完以后呢

[00:07:06] 再传回服务器

[00:07:07] 然后再取一分下来

[00:07:08] 继续分析

[00:07:09] 因为这是一个屏保程序

[00:07:11] 所以呢

[00:07:12] 并不会影响工作

[00:07:14] 伯克利大学的这帮年轻人呢

[00:07:16] 就把这个计划取名为saturday at home 非常的形象啊

[00:07:21] 就是坐在家中搜寻外星人的意思

[00:07:23] 199 9年的5月17日sat home 计划的服务器正式开启了全世界的天文迷呢

[00:07:30] 就蜂拥而至

[00:07:31] 热情之高超出预料啊

[00:07:33] 服务器都差点被挤爆掉无数人

[00:07:36] 幻想着自己能成为第一个发现外星文明信号的那个人

[00:07:41] 虽然这个概率要比中百万大奖的彩票还要低很多

[00:07:45] 但是反正呢也不需要花什么本钱

[00:07:48] 说不定好运真的就降临了呢

[00:07:50] 更重要的是这个程序设计的非常酷

[00:07:53] 在作为屏保的时候呢

[00:07:54] 也绝对能够让人眼前一亮的大家如果有兴趣想看一看这个程序的界面

[00:08:00] 你可以在我的微信公众号里头回复se ti 就是city 来看到这个屏保界面

[00:08:07] 确实还是做得挺酷的

[00:08:10] 那么

[00:08:10] 如果你也想加入搜寻外星文明的队伍也想运行安装这个sat home 的软件呢

[00:08:16] 你现在就可以到网上去搜索一下sat at home 那个APP 就是电子邮件的那个标记艾特圈

[00:08:24] 说不定你真的成为第一个发现外星文明信号的人也难说啊

[00:08:28] Sat at home 是迄今为止最成功的大规模分布式计算的应用项目

[00:08:34] 这十多年来呢

[00:08:35] 已经有上千万的用户安装过该程序

[00:08:38] 并且累积了几百万年的cpu 计算时间累计运算量已经远远超过了全世界的大型计算机能够达到的工作时间的总和

[00:08:49] 这是一个非常了不起的发明

[00:08:52] 不过遗憾的是呢

[00:08:53] 这个计划迄今为止依然没有任何的收获201 1年的五月份呢

[00:08:58] 这个项目还曾一度因为资金问题差点儿就被迫关闭服务器

[00:09:04] 好在呢各界人士奔走呼告啊

[00:09:06] 重新募集捐赠

[00:09:07] 使得这个项目能够继续下去

[00:09:10] 不过整个city 计划的经费来源已经是越来越紧张了

[00:09:13] 过去最主要的经费来源是美国国家科学基金会和美国政府现在由于美国经济不太景气啊

[00:09:21] 基金会和政府呢

[00:09:22] 都大幅度的削减开支

[00:09:24] 不过这一两年的情况又有所好转

[00:09:27] 现在这个项目呢

[00:09:28] 已经升级为了一个更广泛的分布式计算的项目称之为Boeing c

[00:09:33] 除了原有的这个set home 的计划

[00:09:36] 在这个分布式计算平台上还有几十个非常有趣的项目

[00:09:40] 例如寻找大质数分析

[00:09:43] 欧洲核子中心大型强子对撞机产生的数据寻找脉冲星

[00:09:47] 甚至还有破译二战时期截获的密电等等

[00:09:51] 大家可以搜索关键词Boeing c 找到官网并下载软件参与全世界最前沿的科学研究贡献您的计算机的空余时间

[00:10:03] Sat e 计划现在遭遇资金危机的一个最重要的原因就是这50 多年来呢

[00:10:09] 所有的努力全都是无功而返的唯一的成果

[00:10:13] 似乎只有那个72 秒钟的WiFi 信号

[00:10:17] 换了任何一个普通人

[00:10:18] 一想到花了几千亿美元就只获得了这么一个信号的话

[00:10:22] 我想多半也是会喊出一声wow 来的

[00:10:26] 不过我呢

[00:10:26] 是坚信city 计划是不会停止的人类对宇宙深处的好奇

[00:10:31] 将驱使着我们寻找真相

[00:10:33] 而我们中国呢

[00:10:34] 将接过3 T 计划的接力棒fast 望远镜SK 大型射电望远镜阵列在不远的将来就会投入工作

[00:10:42] Er sat z 计划在我们中国人的强力参与下

[00:10:46] 我相信必然会掀起一阵新的高潮

[00:11:00] 早在1974 年德雷克就主持了人类历史上的首次mighty 行动利用阿雷西博射电望远镜发射了阿雷西博信息在阿雷西博之后呢

[00:11:11] 全世界就有了越来越多的科学家站出来质疑和反对人类的这种行为

[00:11:17] 但是反方呢

[00:11:18] 一直没有取得决定性的胜利

[00:11:21] 依然还是有很多知名的科学家热衷于mighty 行动

[00:11:25] 人类在199 9年200 1年和2003 年还有三次大规模的mighty 行动

[00:11:32] 这三次行动呢

[00:11:33] 分别叫做宇宙呼唤一啊

[00:11:36] 是俄罗斯人搞的青少年信息也是俄罗斯人搞的还有宇宙互换二这个呢

[00:11:41] 是由美国

[00:11:42] 俄罗斯

[00:11:43] 加拿大三个国家联合发起的一次计划而这三次大规模发射的目标呢

[00:11:49] 离地球要近得多

[00:11:51] 分布在32 光年和69 光年之内的一些人类认为最有可能有外星人存在的恒星系最先抵达目标的一个信息呢

[00:12:01] 是宇宙呼唤二中的一个发往先后做HP 4872 恒星的信息抵达时间呢

[00:12:09] 是在203 6年的四月份

[00:12:12] 如果那个恒星系真的有文明存在且文明程度到达了能接收电磁波信号的程度

[00:12:19] 那么最快在2068 年我们能够收到回复我在心里面算了一算那天呢

[00:12:25] 我大概是90 岁还是有希望能够活到那一天呢

[00:12:29] 为了迎接那一天的到来

[00:12:31] 我想我需要努力的活下去

[00:12:33] 不过呢

[00:12:34] 这三次媒体行动把站在反对阵营的科学家们都激怒了

[00:12:39] 很快呢

[00:12:40] 在MIT 的支持者和反对者之间开展了激烈的全球性大辩论

[00:12:45] 辩论双方呢

[00:12:46] 是异常的火爆越来越多的名人开始加入这场论战

[00:12:51] 比如霍金也是一个坚定的mighty

[00:12:54] 反对者慢慢的呢

[00:12:55] 反对方的意见开始越来越多地得到了国际社会的认可

[00:13:00] 那么就在这种背景之下

[00:13:01] 2005 年的三月

[00:13:03] 在圣马力诺共和国召开了第六届宇宙太空和生命探测国际讨论会

[00:13:10] 这次会议的重点呢

[00:13:11] 就讨论了mighty 行为到底会给人类带来何种危险

[00:13:15] 各方的观点

[00:13:16] 在这次会议上激烈的交锋

[00:13:19] 最后呢

[00:13:19] 一个叫做一凡L码的科学家提出了一个观点

[00:13:23] 取得了较为广泛的认同

[00:13:26] 艾尔玛认为正反两方的观点呢

[00:13:29] 都有一点极端在地球上的电磁波发射行为不能全都划上等号

[00:13:34] 不同的发射行为给地球带来的危险程度是不一样的

[00:13:39] 我们首先要把不同的发射行为的危险程度给量化出来

[00:13:43] 然后再加以讨论哪些行为应该禁止哪些行为是可以谨慎为之的

[00:13:50] 然后呢

[00:13:51] L码就展示了他的工作成果一份评估信号发射和危险系数的对照表

[00:13:58] 这就是著名的圣马力诺标度作为评估人类有目的的向可能存在的地外文明发射信号

[00:14:06] 这种行为将会导致的危险程度的一种是用指标

[00:14:11] 这个圣马力诺标度呢

[00:14:12] 主要是基于两项参数的考虑

[00:14:15] 也就是信号的特征和信号的强度信号的特征呢

[00:14:20] 被分成五种类别

[00:14:22] 第一种称之为不含任何内容的信号

[00:14:25] 比如说星际雷达信号

[00:14:27] 第二种呢

[00:14:28] 是发射给外星文明且已备齐接收为目的的稳定的非定位信号

[00:14:34] 第三种呢

[00:14:35] 是胃引起的外文明的天文学家的注意

[00:14:38] 在预设时间向定位的单颗或多颗恒星发射的专门信号

[00:14:44] 第四呢

[00:14:45] 是向地外文明发射的连续宽屏信号第五呢

[00:14:49] 是对来自地外文明的信号进行回应

[00:14:53] 而信号的强度呢

[00:14:54] 也从低到高被分成了五个等级

[00:14:58] 这样子呢

[00:14:59] 呃一个特征对应一个等级就有五乘以五五五二十五种可能的结果

[00:15:05] 那么这25 种结果的危险程度呢

[00:15:07] 又可以量化为十个等级

[00:15:10] 这十个等级呢

[00:15:11] 就表示了潜在危险的程度

[00:15:14] 那么第一个等级当然是无辣二室的三室的V

[00:15:18] 然后是偏低中偏高高很高显著极端

[00:15:23] 如果潜在危险等级是时就表示风险极端的高从圣马力诺标度的这个表格来看呢

[00:15:31] 对来自外星文明的信号进行大强度的信号回应是潜在危险程度最高的一种行为

[00:15:40] 当然应该被禁止

[00:15:42] 这个圣马力诺标度所使用的数学模型啊

[00:15:46] 是于199 7年由行星天文学家理查德傧者而提出的都林标度是类似的

[00:15:53] 那么这份都林彪度呢

[00:15:55] 又称之为都林危险系数

[00:15:57] 它是试图对小行星和彗星对地球造成的危险程度进行量化分级的一项指标

[00:16:04] 而这两种标度之所以都采用了相同的数学方法是因为在科学人士看来

[00:16:10] 人类所发射的信号被地外文明接收到与小行星和彗星撞击地球

[00:16:16] 两者同属于极端的低概率事件是类似的

[00:16:21] 那么如果这份标注的量化表在科学界能够取得共识的话

[00:16:26] 在讨论起问题来呢

[00:16:27] 就会比较有基础

[00:16:29] 避免陷入各种空对空的纯辩论当中

[00:16:32] 现在呢

[00:16:33] 整个科学界对这份标注的认同度正在逐日的提升

[00:16:37] 对于媒体行为人类正在逐步地取得共识

[00:16:41] 如果有一天

[00:16:43] 我们的city 计划取得了成果确定的收到了外星文明的信号

[00:16:48] 那么对这个信号的回应

[00:16:50] 将是极端危险的行为

[00:16:52] 因为我们的回应行为将直接导致地球在宇宙中的精确位置暴露给外星文明

[00:16:59] 这会把我们陷入到极其被动的局面当中

[00:17:03] 换句话说对方在暗处

[00:17:05] 我们在明处那么主动权就完全掌握在外星人的手中了

[00:17:10] 于是呢

[00:17:11] 在一些天文学家的共同努力下国际航空协会就搞出了一份国际公约号召所有从事地外文明探索的组织和个人能够遵守这份公约

[00:17:23] 当然了这份公约目前呢尚不具备强制性的法律效力

[00:17:28] 下面我来给大家念一下这份公约的全文啊

[00:17:31] 寻找地球以外

[00:17:33] 智慧生命国际公约

[00:17:35] 我们是寻找地球以外

[00:17:37] 智慧生命的研究团体和个人

[00:17:40] 我们认为寻找地球以外的智慧

[00:17:43] 生命是人类进行空间探索的重要组成部分

[00:17:48] 同时也是维护人类和平满足人类求知欲必不可少的科研项目

[00:17:55] 在深知获得其他智慧文明信息的可能性较小的情况下

[00:17:59] 我们仍然被这个激动人心的课题牵引着

[00:18:02] 努力前行

[00:18:04] 参照人类开发外层空间包括月球以及其他天体的国际公约考虑到早期探测可能有的不周密性或不确定性

[00:18:15] 所以要尽量确保寻找地球以外

[00:18:18] 智慧生命的高度科学性以及确实可信性

[00:18:23] 我们同意对有关探测到的地球以外

[00:18:26] 智慧生命的资料不加任何推测

[00:18:29] 坚决遵守下列条约一任何国家集体个人的研究所或者政府机构任务