近日，中國宣布FAST望遠鏡從2021年起向全世界科學家開放。代表著中國科技實力的「天眼」有可能找到地外文明嗎？請聽北京師範大學天體物理學教授張同傑在「造就Talk」上的演講。
一談到地外文明，大家普遍認為這是科幻小說裡的內容。但作為一個天文學家，我們想真正用科學的手段來研究地外文明。實際上，對地外文明進行觀測，正是「中國天眼」FAST望遠鏡早期的五大科學目標之一。
20世紀50年代，物理學家費米曾經提出一個假設：如果說整個宇宙中生命的演化歷程是普適的，那麼在銀河系中就應該形成一個銀河文明網絡，一代一代的文明將延續下去。那麼，為什麼我們沒有觀測到其他文明？他們都在哪兒呢？這就是著名的費米悖論。
科學家德雷克在20世紀60年代寫了一個公式來計算銀河系中能與外界進行交流的高級文明的數量。基於這個公式，把所有可能的條件都考慮進去，估算下來，銀河系裡可能有數億個文明存在。
物理學家霍金曾經警告人類，不要盲目地去主動和外星人接觸。但是，這個觀點是基於地球資源有限，文明和文明之間因為資源而相互殺戮的前提條件下推導出來的。而現在，整個宇宙足夠大，不存在爭奪資源的問題，所以我的觀點和霍金完全相反———想像一下，在風暴雨狂的漆黑的大海上，你駕駛著一艘船艱難前行，突然，在遠處發現一點光，是來自另一艘船。這時候，你是拿出槍來把對方幹掉，還是會尋求對方的幫助而互相依存？答案顯然是後者。
這或許就是我們尋找外星文明的意義之一——地球有一天可能讓我們無法生存，我們需要尋找地球之外的生存家園。
那麼，我們怎麼去找外星人？有兩個方向：我們發出信號給他們，他們發出信號給我們。基於這兩個方向，我們有3種辦法：第一，尋找宜居的系外行星。第二，我們從地球上向外太空發射無人飛船或者發射電磁波信號去尋找他們。20世紀70年代，美國曾向太空發射了2艘「先驅者號」、2艘「旅行者號」、1艘「新視野」飛船，攜帶了地球上的很多文明信息。這些飛船目前正在飛離太陽系，但是這種方式的成本太昂貴。第三，就是接收外星人的信號。
我們今天主要來談談接收信號。電磁波是最適合進行星際通信的載體或者信使。光就是電磁波，它的速度是每秒30萬公裡。光到達離我們最近的一顆恆星比鄰星，需要4年時間。而且，發射電磁波的成本很低，我們打一個電話、發一個微信，就是一個電磁波發出去了。
電磁波有不同的波長，波長較長的有射電波，波長較短的有伽馬射線、X射線。波長較短的電磁波很難穿透大氣，而波長較長的射電波段可以不論颳風下雨，全天候地穿透地球大氣層。那麼，在射電波段裡，什麼信號是外星文明的信號呢？研究發現，宇宙中的天體本身發出的信號寬度最窄是500赫茲，所以我們需要尋找那些小於500赫茲寬度的窄帶信號。
對地外文明的觀測從20世紀60年代已經開始，當時德雷克開啟了全世界第一個搜尋地外文明的計劃——奧慈瑪計劃。20世紀90年代，美國加州大學伯克利分校建立了SETI（搜尋地外智慧生命）研究小組，搜尋計劃至今還在運行之中。
天文學家在進行地外文明觀測時採用了一套觀測模式，叫共時巡天觀測。也就是說，科學家在觀測科學目標的時候，可以與其他用戶共用觀測時間。FAST望遠鏡的SETI觀測也將採用這種模式。
「天眼之父」南仁東曾經在一篇綜述文章裡論述了FAST望遠鏡觀測地外文明的優勢——FAST望遠鏡是全世界靈敏度最高的射電望遠鏡。基於此，2018年，伯克利SETI研究團組和中國國家天文臺合作共同在FAST望遠鏡上裝了一個後端設備，開始了SETI觀測。
因為小於500赫茲的窄帶信號人類很容易製造出來，所以我們在進行觀測的時候，要區分、去除地球上人類製造的窄帶信號，這需要很複雜的甄別程序。近年來，根據FAST望遠鏡對地外文明觀測的實際數據，我們篩選出一些窄帶信號，它們有可能是地外文明發出的信號。當然，我們現在還不能下最終的結論。
2019年，我在和伯克利SETI研究團組討論時，曾經問他們：你們認為再過多少年能夠發現地外文明？一個科學家說20年，另一個科學家說再過一年就能發現。我個人認為，可能10年到15年，FAST望遠鏡將給出定論。
定論的意思是———第一種可能，我們找到了地外文明的信號。如果找到，那是非常重要的事情。第二種可能是確實沒找到。FAST是全世界最靈敏的射電望遠鏡，這意味著我們現在的技術暫時還找不到，可能要有更先進的技術才能做到。
我們期待著FAST能在未來給我們一個答案。