三、星际智慧生命间的科幻沟通

探索地外文明的目标宏伟而富有魅力，但仍面临着巨大的挑战，是否有一个可供实施的方案或者设想中的计划呢？这里想对这一问题做一个简要的科幻想象。

如前所述，星际空间巨大的距离，以及可能的地外文明进化程度在时间上的巨大差异，受限人类现代科学的理念和技术手段，制约着对地外文明的探索（包括可能的沟通和交流）。

（一）人类文明对星际空间的被动展显效应

有记载的人类文明已有数千年的历史，地球上生命的出现则有上亿年的时间，人类在主动向外太空进行探索（发射电磁信号、人造卫星、空间站、宇宙飞船等）之前，人类活动的多种信息和我们所处的这颗蓝色星球的形象，早已以光学和电磁的信息展显在宇宙空间中。同理，如果那些地外文明也具有观测外太空的能力和方法的话，地球完全可能进入到了他们的观测视野中。根据最新的天文观测资料，目前至少已有 2000 多颗地外行星具有观测到地球的能力和条件。这些潜在的地外文明也许会得出下述的结论：啊！这就是那个遥远星系中唯一的蓝色星球，那里有丰沛的液态水，有适合生命生存的大气层，有众多的生命物种……

他们还可以推断：那里可能有人工的太空飞行器，若干智慧物种设计和建造的物体群落。这些地外文明可能已经在尝试与人类的沟通和联络了。这意味着人类文明的种种信息已经暴露和显现在地外文明的探测视野之中了，足以激发起地外文明与人类联络、沟通的动机和兴趣。

遗憾的是，人类目前还不具备显示太阳系以外行星的上述特征细节的能力，只是被动地显现了人类文明自身的多种信息。令人鼓舞的是，人类已经具备观测太阳系以外其他行星的初步能力，通过这些行星的运动所引起的母星的晃动以及在遮挡系外恒星的“凌日”图像分析，已经发现了数以千计的地外行星，包括那些可能产生生命，甚至智慧生命的类地行星。开普勒-452b和格利泽 581g就是典型范例。随着人类科技水平的不断提高和观测手段的不断改进，这将是一个令人鼓舞和激动人心的新时代开始。

（二）电磁通信方式

电磁波（包括光波）在真空中的传播速度约每秒 30 万千米。根据爱因斯坦的相对论，它是宇宙中传输信号和能量的极限速度。理想推定，任何达到甚至超过人类文明科技水平的地外文明，也应该知道这一点。

然而，由于星际空间和宇宙范围有极为遥远的距离，即使将电磁波作为通信的主要手段，往往也是“力不从心”。把电磁信号发送到月球需要一秒多，发送到太阳需要八分钟，发送到火星需要几十分钟，发送到太阳系的边缘需要一年，发送到离太阳系最近的恒星半人马座阿尔法星至少需要四年，而横穿整个银河系则需要十万年。如果我们要和银河系的邻居仙女座大星云作电磁通信，则需要 250 万年。因此，在浩瀚的宇宙空间里，电磁信号犹如龟行漫步。那么，即使和一个离地球只有几十光年距离的潜在地外文明的电磁通信，双方也只能单向被动地接收和聆听，不具备即时双向交流和沟通的可能。

地球上第一个大功率的无线电台建于 1945 年的苏联。其后，各种大功率的电磁发射装置相继建成。由这些装置向外太空泄漏的电磁波，已经形成了一个以地球为球心，76光年为半径的信息泄漏球。换句话说，人类已经无法掩盖地球在星际空间中的位置和坐标。任何在这一信息泄漏球内可能存在的地外文明都可以获悉上述的电磁信号。目前人们发现的离地球最近的类地行星格利泽 581g，它离地球约 20 光年。如果该行星上也存在着一个具有检测地球电磁信号的地外文明，并对 1945 年地球发出的电磁信号做了即时的回复，则人类应该在 1985 年接收到他们的回电。

人类只在 20 世纪 70 年代接收到一个疑似地外文明的电磁信号，其持续时间很短，且以后再没有重复出现。值得庆幸的是，近年来人类相继建成了系列高灵敏度的电磁信号接收装置，包括国际搜寻地外文明计划（称为SETI计划）以及我国的 500 米射电望远镜（天眼）和相关的国际合作。它的灵敏度几乎每个月都有成倍的提高。另外，利用光学方法，还发现了数千个地外行星（包括类地行星）。随着搜寻能力和灵敏度的不断提高，今后这很可能是一个激动人心的研究领域。

（三）其他可能的沟通和联络的设想

如上所述，由于星际空间中极为遥远的距离，以及目前各种航天器飞行速度的局限，光速作为信号传输极限速度的限制，致使对地外文明的探索仍然被束缚在一个非常有限的范围内。为此，人们相继提出用量子纠缠、高能引力子，以及虫洞穿越、曲速飞行突破飞行速度的设想。

（1）量子纠缠

量子纠缠实际上是微观粒子间的一种量子相干效应，在 20 世纪 30 年代就引起了不少人的热烈讨论，由于它们在许多方面表现出与相对论的矛盾和互不相容的新颖性质，备受关注。

众所周知，量子纠缠是微观世界中粒子间的量子相干效应，建立在量子纠缠态基础上的量子通信只是近些年来的研究成果。量子通信之所以比经典通信优越，主要是因为量子加密和量子信息的不可破解性。尽管量子相干效应可以表现为“瞬时”传输，所能传输的经典有效信息的速度仍然是有限的，即并未超过光速，所以它并不违背宏观范围爱因斯坦的相对论，也没有破坏因果规律。

至于将来能否利用量子纠缠效应对信息进行超光速传输，尚有争议。著名物理学家格林、加来道雄等都曾提出利用量子纠缠，将宏观物体拆解成微观粒子，并通过在远处的量子相干再组装成原有的宏观物体的设想，这一前景当然十分诱人。不过，两处粒子实现量子相干的条件首先必须是让它们彼此纠缠起来，但这种纠缠的强度将随着距离的增加而迅速减弱。显然，如果没有理论上和实验上的重大突破，这方面仍然无法实现星际空间中信息传输速度的实质性突破和超越。

（2）高能引力子的传输效应

高能引力子实际上是广义相对论的引力波的量子对应体。虽然引力波已经在 2015 年被成功探测到，但相应的引力子尚未被发现。利用高能引力子（高频引力波）传输信息主要有两个优点：第一，穿透力极强，这是由于几乎所有的物质形态对引力波都表现为透明的特征；第二，引力波可能是唯一可以突破人类所在的三维空间进入到更高维空间的信息通道。欧洲强子对撞机（LHC）曾设想利用高能质子流的碰撞探寻这种高能引力子的上述性质。著名天体物理学家、美国总统科学奖获得者贝克教授曾提出去探测频率达到微波频带的高频引力波的方案。如果未来的引力波能实现对这一频带的成功探测，那些具有调频或调幅并携带智能信息的高频引力波成分，应引起特别的关注。

（3）虫洞穿越和曲速飞行

虫洞穿越和曲速飞行，是两者都在不违背相对论基本原理的情况下对航天器提速的设想。虫洞的概念本身来源于爱因斯坦的广义相对论，即在一个极强的引力场区域，可能造成空间折叠而形成一个另辟蹊径的虫洞，也被称为爱因斯坦—罗森桥。即使在通常的空间里相隔极为遥远的距离（如数十甚至数千光年），因能穿越虫洞迅速到达彼岸，这在通常的空间里被认为已经“超越光速”了。

曲速飞行同样也是在广义相对论的框架里，用极高的能量使宇宙飞船周围的空间扭曲变形和折叠，形成一个带涟漪的时空泡包围住飞船并推动其前行。墨西哥物理学家阿库别瑞为此做了严格的数学计算，并创建了阿库别瑞度规描述这一方案。其后，美国物理学家埃瑞克还撰写了相关的专著。

以上两种设想虽然宏伟壮观，但就目前人类的科技水平而言尚不现实，在太阳系的范围内，人类至今尚未发现能形成虫洞的超强引力场条件。曲速飞行所需要的能量，也远远超过了现代科技所能达到的水平。

综上所述，就人类目前所达到的科技水平而言，搜寻和联络地外文明的方式可小结如下：

①现今现实和可行的方案仍然是电磁通信（包括光学方案）。这不仅因为它是当前人类所知的宇宙中具有最快传输信号的速度，而且随着近年来相关理论研究（超级电脑、估算地外文明数量的德雷克公式不确定性的大幅度减少、数值模拟等）以及空间探寻范围的扩大和灵敏度的迅速提高，搜寻能力将会大幅度增强。

②其他搜寻方式和设想虽然宏伟，令人向往，目前还只是宏伟的理想而不具备现实性。

③人类文明对自然界和宇宙的认识还只是冰山一角。

回到本讲的标题《星空之美》，顺着探索的方向设想两种星空之美：

一种是在今后 10 年甚至 20 年的时间内，人类对地外文明的探索仍然没有发现一个直接的确凿证据，但科技实力的迅速发展使人类又发现了更多的地外行星甚至类地行星，它们的形象和景观千姿百态，以及众多的其他新颖天体物理奇观，必定会给我们的星空增添更多的璀璨和美妙。

另一种可能则是这一领域的重大突破，即人类已经发现了至少一个地外文明并与之开始了交流和沟通。他们的形态、伦理、行为方式和科技能力或许已经远远超出了我们的传统观念，这或许是人类有史以来天文观测中的最重大的事件和成果，它对人类文明的影响将是相当深远的，具有震撼性和颠覆性的。这一突破不仅仅是对璀璨星空的锦上添花，而且它以直接的方式表明，我们的宇宙，不仅有行星、恒星、星系和星系团，还有那些神秘莫测的超新星、类星体和黑洞。一个充满活力和生命的星空，永远值得我们去仰望，去思考，去探索！

参考文献

温学诗.仙女座大星云［J］.太空探索，2005（8）：40-42.