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汪诘谈科幻 | 地外文明题材的巅峰之作 -《接触》(上)

科学有故事  · 公众号  ·  · 2019-08-28 17:18

正文

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小说一共分为上中下三篇,分别取名为 大消息 大机器 大星系 ,听这些篇名就可以看出卡尔萨根的野心了,他估计也是《2001 太空漫游》的粉丝,就是奔着要与之比肩的目标去的。


小说开篇上来的第一章的标题叫做《超越数》,这个标题本身就够烧脑的。小说的主人公是一个女性,叫做爱丽,幼年丧父,在爱丽读小学的时候就爱上了两样东西,无线电和数学。小说借着爱丽读书学习数学的情节,给读者们普及了数学中的超越数概念。


就好像自然数、有理数、无理数一样, 超越数也是一种特殊类型的数字 。这种数字有一个特性,就是不可能是任何一个代数方程的根,也就是说,想通过解代数方程的方法永远也得不到这种数字,不管这个代数方程有多复杂,而且这种数字的小数位是无穷多个的。


在自然界中,有两个非常著名的超越数,一个就是 圆周率 π ,基本上每个小学生都会背 3.14159…;还有一个是 自然对数底 e = 2.71828…,很多人听说过,但可能已经忘得差不多了,恕我无能,三言两语真解释不清楚,不多解释了。


有一个著名的欧拉公式,大家还记得吗? e ^ (πi)+1=0 在这个简洁的方程中,把两个自然界中最常见的超越数和虚数单位 i 给整合到了一起,如果是对数学比较熟悉的听众,一定能通过这个式子感受到大自然的神奇,这种数学规律体现的是我们这个宇宙的本性,非常超脱。


我之所以要花上这么大的一个篇幅,给你解释什么是超越数,对于你理解小说最后所展现出来的那种科幻的魅力——我把他称之为一种触及灵魂深处的魅力——非常重要。小说的第一章和最后一章是完美的呼应关系。


但在小说改编的电影中, 竟然很遗憾地删除了整部小说中最最震撼的情节, 所以,如果你看过电影没读过小说,请千万不要以为自己已经完全知道了情节。我们继续讲故事。

图: 电影《接触》中的爱丽


爱丽长大后成为了一名优秀的射电天文学家,师从庄慕林教授,在一个叫做百眼巨人的射电天文望远镜阵列工作。这是一个由 131 台射电望远镜组成的阵列,静静地竖立在新墨西哥州的荒原上。这个阵列并不真实存在,但它的原型是美国新墨西哥州荒原上的 甚大射电望远镜阵列(VLA) ,由 27 台 25 米口径的射电望远镜组成,这差不多也就是地球人到目前为止建成投入使用的最大的射电望远镜阵列了。


目前全世界正在建设中的最大的阵列叫做 SKA 平方公里阵列,由全世界很多个国家共同参与建设,咱们中国是发起国之一,估计还是投资最多的,这个阵列分成两部分,一部分建在南非,一部分建在澳大利亚,最终总的天线数量加起来将达到 3000 个,远远超过甚大阵列,预计 2024 年能建成。


爱丽在百眼巨人的工作就是搜寻来自宇宙中的地外文明电波。这项工作极为艰巨,最主要的困难有两点:


  • 第一,银河系的星辰数以千亿记,到底朝哪个方向监听呢?
  • 第二,从理论上来说,频率也是可以无限细分,到底在哪个波段上监听呢?


这些问题都使得收到地外文明的电波含有极大的运气成分。


但终于有一天,好运气降临到了爱丽头上。一个来自 26 光年外织女星方向的强烈信号突然出现,这个信号的强度之高,甚至用调频收音机都能接收到。来自宇宙中的无线电信号的能量是非常非常低的,全世界迄今所有从射电源接收到的信号加在一起,还不够加热一杯热水的。


在射电天文学上,用 央斯基 来作为信号强度的单位,一般的信号强度都只有几个央斯基,但是这个信号强度竟然达到了几百央斯基。所以,一开始都以为应该是来自某个人造卫星之类的东西。可是,他们很快发现,这个信号源确实在随着织女星一起运动,这个特征极为重要,如果是人造天体,很难做到这一点。 很快,爱丽他们排除了人为信号的可能。


接着,他们又发现,这个脉冲信号的振幅能转换成一组组的数字,而这组数字则是 100 个不断循环重复的质数序列。这两件事情一旦被确认,几乎就可以肯定,人类收到了来自地球以外的智慧文明的无线电波信号。 因为自然界不可能产生质数序列。 全世界都被轰动了,人类在宇宙中并不孤独,还有跟我们一样的智慧文明在向我们呼唤。 这个信号被称之为“ 大消息”


大消息随着织女星的东升西落,从早到晚不停地向地球传送着,而且一直就没有重复。这就带来一个问题,没有任何一个国家能够全天 24 小时不停地接收信号,因为地球在自转,当射电望远镜被转到背对着织女星时,就无法再收到信号。


虽然,全世界分为了东西方两大阵营,但当如此重大的科学事件降临时,全世界还是联合了起来,结成了一个大消息协作同盟,每一个国家负责接收一部分消息,分享给所有的成员国。于此同时,对这个消息的解码工作也在紧张地展开。


从表面上看,这个脉冲信号的振幅可以转换成一组质数序列,但这仅仅是大消息的第一层含义。 人们又找出了大消息中的第二层编码 ,这就是利用脉冲信号的偏振调制。


我们可以想象一个电波波峰震动的方向,可以是垂直的,也可以是水平的,也可以是有一定的角度,这个角度就是偏振。偏振可以用来调制信息,在卡尔萨根写小说的时候,这还仅仅只是在设想阶段,但是今天这种技术早就已经很成熟了。


大消息的偏振信息被解码后,最终转换成了一段带声音的视频,这段影像让所有看见它的人不禁毛骨悚然, 居然是希特勒在 1936 年柏林奥运会开幕式上的讲话 外星人居然在给地球传送希特勒的影像。这顿时引起了巨大的恐慌,这是不是表示,外星人在用我们看得懂的方式向地球宣战,要屠杀我们,或者奴役我们呢?


不过,短暂的恐慌之后,科学家们很快就做出了理智地分析:1936 年的这次奥运会开幕式,是人类第一次进行的全球电视实况转播,这个电视信号以地球为中心,以光速向全宇宙扩散,26 年后抵达了织女星,被外星文明接收到,他们立即向我们回送信号,又经过了 26 年的漫漫征程,终于在 1988 年抵达了地球。






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