射電望遠鏡
在劉慈欣的《三體》中,葉文潔因為用太陽作為放大天線,向宇宙發出了人類的第一聲啼鳴,從而讓地球遭受了黑暗森林打擊。或許你認為這只是小說中作者虛構的情節,但在真實的歷史上,的確有這一事件的背景原型,這就是著名的阿雷西博信息。1974年,為慶祝阿雷西博射電望遠鏡改建完成,美國著名的天文學家、天體物理學家,法蘭克·德雷克和卡爾·薩根共同向2萬5000光年外的M13球狀星團,發送了一束含有地球信息的電磁波,這則信息被稱為「阿雷西博信息」。
像小說中一樣,阿雷西博信息在全球引起激烈爭議,不僅是大部分科學家認為向宇宙發送信息會暴露地球的位置,給人類帶來潛在的風險,更重要的還在「阿雷西博信息」本身。在《三體》中,劉慈欣刻意迴避了一個關鍵性的技術難題:人類要如何才能讓外星人看懂自己的信息?因為外星人和人類的語言、文化、習慣、數學進位、計算機編碼等均不相同,要讓外星人讀懂人類的信息其實非常困難。但這也正是「阿雷西博信息」的高明之處,和讓其他科學家由衷的感到憤怒之處,因為法蘭克·德雷克和卡爾·薩根這對聰明人,確實做到了能讓外星人看懂這則信息。
阿雷西博信息全圖
要向外星人傳遞信息不可能採用文字、聲音、圖像、視頻等人類慣用的方式,只能採用全宇宙最通用的語言——數學。而且必須是最簡單、最基礎的數學。因此法蘭克·德雷克和卡爾·薩根採用「二進位」工作原理,將電磁脈衝分為兩種不同信號進行發送。類似摩斯電碼的「嘀」和「嗒」,用兩種聲音的不同組合來表達複雜的信息。阿雷西博信息的巧妙之處在於,外星人在接收到信號後,只要將兩種信號分別定義為兩種不同的顏色,就會組成一幅包含各種信息的圖像。
整個阿雷西博信息共有1,679個信號,之所以將信號嚴格限定在「1679」個,是因為這個數量要想排列成一副方形圖像只能有「11679、16791、7323、2373」四種排列方式。「11679、16791」這兩種極端的排列方式會被任何文明率先排除,而排成7323則會變成雜訊,只能排成「2373」這一種方式,這就最大限度上的保證了信息的準確性和可解讀性。(如上圖所示,註:其中的彩色圖塊為小編自行標註,只是為了方便觀察,真實的阿雷西博信息只是一幅黑白圖像)
阿雷西博信息分解圖
阿雷西博信息的第一部分是數字定義,也是整個阿雷西博信息最關鍵的部分,是整個信息的破譯指南。外星人只有首先破譯了這部分信息,才能讀懂阿雷西博信息。白色的色塊,從左至右分別是用二進位表示數字1-10,也代表人類使用的是10進位。(需要注意的是第四行是起始位,後邊所有表示數字的地方都會把第一位打成實心。明白了這個基本的原則,強烈建議有興趣的朋友先不看下面的內容,自己嘗試進行破解。)
第二部分紫色色塊,代表人類DNA所包含的5種化學元素,以原子序數表示,從左至右分別為氫(1)、碳(6)、氮(7)、氧(8),磷(15)。(註:氧(8)上方的白色色塊沒有具體含義,只表示起始位;磷(15)則被表示為7+8)。
第三部分綠色色塊,代表人類DNA結構,從上至下分為4行。第1、3行從左到右各分為4個區塊,每個區塊代表DNA的三種組成部分之一:脫氧核糖和鹼基;第2、4行兩個區塊,均代表DNA的另一種組成部分:磷酸鹽。所有區塊都由5個數字組成,依序代表了上一段中5種化學元素的原子個數。同時,第1、3行的鹼基還體現了鹼基配對規則。
具體資料如下,第1行: 去氧核糖(Deoxyribose, C5OH7)、腺嘌呤(Adenine, C5H4N5)、胸腺嘧啶(Thymine, C5H5N2O2)、去氧核糖(Deoxyribose, C5OH7);第2行: 磷酸鹽(Phosphate, PO4)、磷酸鹽(Phosphate, PO4);第3行: 去氧核糖(Deoxyribose, C5OH7)、胞嘧啶(Cytosine, C4H4N3O)、鳥嘌呤(Guanine, C5H4N5O)、去氧核糖(Deoxyribose, C5OH7);第4行同第2行。
阿雷西博信息分解圖
第四部分藍色色塊,代表人類DNA雙螺旋形態;中間的白條則代表核苷酸數量,按照當時的估算值約為4.3×109。
第五部分中間的紅色小人自然代表人類形象,沒有特殊的含義;比較巧妙的是左側圖案,藍色色塊於右側紅色小人的身高相等,代表人類身高,中間白色部分代表數字14,表示人類身高為阿雷西博信息波長126毫米的14倍,也就是1764毫米,這基本是當時全球男性的平均身高;右邊白色色塊代表當時全球的人口數量,即4,292,853,750人;下面的的黃色部分代表太陽系,其中左側最大的方塊代表太陽,其他小方塊代表太陽系九大行星(註:在1974年冥王星還被人類認為是行星)。其中第三個方塊被升高了一格,表示我們生活在這顆行星上。
最後,第六部分可視為整個阿雷西博信息的落款,紫色部分是阿雷西博射電望遠鏡的形態,代表我們用它發送的信息。下面藍色和白色部分的表現方式和第五部分表現人類身高相同,藍色部分和射電望遠鏡寬度相等,代表阿雷西博射電望遠鏡口徑,白色代表數字,即為2430倍本信息波長,也就是306.18米。
宇宙
如果要將阿雷西博信息轉換為人類語言,可大致理解為:我們是由氫、碳、氮 、氧和磷五種化學元素組成的碳基智慧生命,生活在一顆有9顆行星的恆星系,其中第三顆行星是我們的家園。在這顆行星上生活著大約42億人,我們有兩隻手兩隻腳,直立行走,平均身高1764毫米。我們用一個口徑約為306米的設備向你們發送信息……
阿雷西博信息另一個讓科學家憤怒的原因是它的發送目標——M13球狀星團,這當然也是法蘭克·德雷克和卡爾·薩根精心挑選的目標,在這個星團內包含了數十萬顆恆星,被認為是最有可能存在智慧生命的地方。
雖然阿雷西博信息被很多科學家視作巨大的潛在危險,但無論如何事情已經發生,劉慈欣的黑暗森林理論也並未被人類證實。更何況這則信息要抵達M13已是25000年以後,在阿雷西博信息發送後人類也從未接收到中途外星人的回應,所以也不用因此而過分擔心。
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