我也期待著能再往后更長(zhǎng)的時(shí)間之中，告訴你我在科學(xué)世界里所遇到的很贊的想法和故事，特別是關(guān)于天文學(xué)的，并最終進(jìn)一步回答“我們是孤獨(dú)的嗎?”。這我們的角度來看是宇宙中最重大的問題之一，而我并不認(rèn)為這個(gè)答案還有多遠(yuǎn)。我相信在未來的20年內(nèi)，我們很有可能最終找到這個(gè)問題的答案。

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但是，當(dāng)討論SETI（The search for extraterrestrial intelligence，搜尋地外文明）和尋找外星無線電信號(hào)時(shí)，總是有一種“房間里的大象”的感覺。探測(cè)這件事是一條雙向的通路，而我們并不知道大象是否能看得見我們。我們知道，只要信號(hào)足夠強(qiáng)，我們就有可能在地球上探測(cè)到外星無線電信號(hào)，或者實(shí)際上是所有代表生命的生物信號(hào)。而這是雙向的。

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理論上來講，外星文明也應(yīng)該能夠探測(cè)到我們。但在實(shí)際中，一切就變得難說了。它將取決于外星種族有什么設(shè)備，他們?cè)诳臻g上離我們有多遠(yuǎn)。當(dāng)我們?cè)噲D尋找他們時(shí)，同樣的規(guī)則也適用于我們身上。然而，如果外星種族擁有比我們更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡，他們就會(huì)知道地球上有生命。地球上的生命有著悠久的歷史，并且數(shù)十億年來一直在影響著大氣的組成。通過研究地球的大氣層，銀河系里的任何人都可以看到它在不久之前所處的不同階段。

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我們星系的直徑只有10萬光年左右，所以它們沒有機(jī)會(huì)看到我們星球恐龍時(shí)代的樣子，而是更近一些時(shí)間的樣子，這取決于它們離我們的距離。它的距離并不像地質(zhì)年代那樣久遠(yuǎn)，這樣的情況在我們的宇宙中是非常少見的。但是，由于種種原因，從銀河系的對(duì)面去探測(cè)地球依然是非常困難的。而對(duì)于那些能探測(cè)到我們的生物來說，外星文明最容易發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物是我們的氧，且更多的是以O(shè)2而并非臭氧的形式存在。

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雖然氧并不是可以證明地球上存在生命的確鑿證據(jù)，它也可以通過非生物的方式產(chǎn)生，我們自身的確存在大量的氧，多到反常的氧。他們也可以看到我們的水蒸氣，和氧氣的存在一起表明這里可能存在復(fù)雜的生命。要是有足夠大的望遠(yuǎn)鏡，他們還能看到甲烷。把這三種標(biāo)志物放在一起，他們可以合理地推斷出這些氣體的可能來源于生命。那么他們還能知道什么呢? 在Edward Schwieterman（愛德華威特曼）和他的同事的一篇論文中，提到了本視頻中介紹的所有論文。他們回顧了我們目前已知的所有的生物標(biāo)記，這些標(biāo)記可以用來確定系外行星上是否存在生命。值得注意的是，這篇論文的作者明確指出，這些生物標(biāo)記物是我們這類以水為基礎(chǔ)的有機(jī)生命的標(biāo)志。

其他地方也很可能存在具有不同標(biāo)記的替代生化物質(zhì)，但我們尚不清楚這些生命形式是如何運(yùn)作的，也不知道這樣的化學(xué)反應(yīng)是否會(huì)產(chǎn)生智力。但是關(guān)于外星文明在看著我們這件事，即使他們不是碳基生物，而是基于像硅這樣的元素，如果他們可以建造望遠(yuǎn)鏡和光譜儀，那么憑他們的科學(xué)能力也會(huì)知道碳的有機(jī)化學(xué)，并開始懷疑水和有機(jī)物在宇宙中普遍存在，并可能導(dǎo)致生命。要是他們是像我們一樣的基于有機(jī)物的外星生命，那他們可以通過自己就了解到這一點(diǎn)。而在這個(gè)世界上也還可以看到許多其他潛在的生物標(biāo)記物。

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一個(gè)例子是二氧化碳的含量變化，它按著植物周期季節(jié)性地出現(xiàn)。另一個(gè)例子是某些其他氣體，如一氧化二氮和甲基氯，雖然它們可能是單獨(dú)不依賴于生命產(chǎn)生的，但當(dāng)你把它們當(dāng)作整個(gè)生命來看待時(shí)，它們就可能成為我們簡(jiǎn)介的來源。他們可能還會(huì)看到我們的植被在近紅外光下進(jìn)行的直接反射。Sara Seagerand（莎拉·西格爾）和她的同事在2005年的一篇論文中介紹了尋找系外行星尋找這種生物特征的方法。如果他們知道什么是植物生命，那這項(xiàng)技術(shù)同樣可以被外星文明用來觀察地球。但是即使他們不這樣做，他們?nèi)匀豢赡茉诮t外范圍內(nèi)看到這個(gè)世界正在發(fā)生一些奇怪的事情。

但是，通過我們的標(biāo)記物來探測(cè)我們的文明又如何呢? 這將有不少例子，并且當(dāng)我們發(fā)展得越高級(jí)，當(dāng)外星人發(fā)現(xiàn)我們時(shí)，其中的一些方式將變得更加重要。比如當(dāng)我們開始建造戴森群（Dyson Swarm）時(shí)產(chǎn)生的廢熱，最終在更遠(yuǎn)的距離上，它會(huì)比我們現(xiàn)在所做的其他任何事都更容易被發(fā)現(xiàn)。但像現(xiàn)在這樣，我們會(huì)產(chǎn)生幾種主要的技術(shù)標(biāo)記。在此聊到它們之前，有必要先指出距離的遠(yuǎn)近是外星人探測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵。

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在一個(gè)世紀(jì)左右內(nèi)，我們僅以一種主要方式可能被檢測(cè)到。假設(shè)100光年以內(nèi)的外星人可能會(huì)看到我們技術(shù)的特征，但他們只是會(huì)看到過去的樣子。如果他們離得很近，比如說比鄰星B擁有一個(gè)文明，那么他們就會(huì)看到我們四年前的樣子。一個(gè)50光年的文明會(huì)看到我們50年前的樣子，以此類推。但是在100光年以外的地方，無論使用何種實(shí)用的方法，我們基本上都是無法被探測(cè)到的。你離地球越遠(yuǎn)，就越難探測(cè)和研究地球。在100光年的范圍內(nèi)，外星人可能會(huì)探測(cè)到兩種主要的標(biāo)記物，以及一些外圍的標(biāo)記物。第一種標(biāo)記物是無線電。大約一個(gè)世紀(jì)以來，我們一直在廣播無線電波。

從理論上講，距離地球一百光年之內(nèi)的外星人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這些傳輸信號(hào)，而這取決于它們所擁有的設(shè)備。但從實(shí)際情況來看，他們可能不會(huì)這么做。這樣做的原因是他們將需要一些重要的設(shè)備來完成這件事。如果我們把我們現(xiàn)有的設(shè)備帶到比鄰星去觀察地球，我們將無法看到絕大多數(shù)我們自己發(fā)射的無線電信號(hào)。我們的電視臺(tái)和廣播電臺(tái)實(shí)在是太弱了。所以最有可能被發(fā)現(xiàn)的是雷達(dá)，但即使這樣，機(jī)會(huì)也很渺茫。但是，我們過去曾經(jīng)發(fā)出過足夠強(qiáng)大的信號(hào)，特別是著名的Arecibo（阿雷西博）信號(hào)，但是問題在于，想要看到該信號(hào)，外星人必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)去捕獲它。而他們根本不知道它會(huì)來。

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不過這也只是根據(jù)我們目前的無線電水平來判斷的。它們無疑會(huì)變得更好，更靈敏，但是與此同時(shí)，我們發(fā)出的信號(hào)會(huì)隨著我們的發(fā)展而變得越來越弱。但是，如果一個(gè)外星文明的無線電天線比我們的大得多，而且距離我們很近，那么它也許就能探測(cè)到我們。在下面鏈接的Seth Shostak（肖斯塔克利）的一篇文章中，他提到我們存在的證據(jù)已經(jīng)抵達(dá)了約15000恒星系統(tǒng)。如果一個(gè)文明有一個(gè)足夠大的天線，他列舉到如芝加哥大小的天線，或者他們能利用引力透鏡來看我們，那么他們可能僅會(huì)看到我們的無線電證據(jù)。

第二種可能被外星文明用來探測(cè)我們的方式更鮮為人知。人們一直認(rèn)為無線電信號(hào)是外星人探測(cè)到我們的途徑，但其實(shí)還有另外一種方式。我們也會(huì)產(chǎn)生一種非常不自然的可見光，如果有人有足夠敏感的儀器來探測(cè)它，同時(shí)他們自身也要有足夠的敏感度，他們就會(huì)知道智力生命是造成這種可見光唯一的原因，這就是我們地球上夜晚的街燈。

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在Abraham Loeb（亞伯拉罕羅卜）和Edwin Turner（愛德溫特納）的一篇論文中，他們提出了一種方法，即我們可以通過關(guān)注其他文明的人造光輻射來尋找其他文明。推而廣之，其他文明可能也會(huì)這樣來尋找我們的文明。通過觀察一個(gè)系外行星的夜面，如果有人工照明，那么它將會(huì)非常不同，這足以與行星上的恒星反射的自然光區(qū)分開來。

作者指出，目前只有在我們的太陽系內(nèi)，我們才能檢測(cè)到地球級(jí)的人工照明。如果有人躲在柯伊伯帶天體上，我們可以探測(cè)到他們的路燈，但僅以目前的設(shè)備，我們的能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。不過隨著時(shí)間的推移，我們的能力也會(huì)越來越強(qiáng)，所以在未來的某個(gè)時(shí)刻，光學(xué)SETI尋找文明之光應(yīng)該是可行的。如果這對(duì)我們來說是可能的，那么對(duì)外星人來說也是可能的。

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外星人可能探測(cè)到我們的另一個(gè)更新穎的方式是我們大氣中的工業(yè)化學(xué)品的濃度。在2014年Henry Lin及其同事的一篇論文中，他們?cè)敿?xì)介紹了我們可能會(huì)在系外行星大氣中尋找制冷劑來探測(cè)外星文明；這將是像CFCs（氯氟烴）這樣的化學(xué)物質(zhì)。外星人同樣可以對(duì)我們做同樣的事情，如果他們足夠接近的話，可以看到非常持久的化學(xué)物質(zhì)的證據(jù)，比如那些統(tǒng)稱為氟利昂的化學(xué)物質(zhì)。除了標(biāo)志著在這個(gè)世界上有活躍的工業(yè)進(jìn)程之外，這些化學(xué)物質(zhì)的存在實(shí)際上可以作為一種指示器。如果你只看到那些壽命較長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì) 可能意味著這個(gè)文明已經(jīng)過了使用這些化學(xué)物質(zhì)的時(shí)代，或者說已經(jīng)滅絕了。如果你看到的是壽命較短的，你就知道這個(gè)文明是活躍的。

也許附近的外星文明有能力探測(cè)到我們的雷達(dá)，或者看到我們的路燈或化學(xué)品。又或者現(xiàn)在尚未近到能夠接收到我們的信號(hào)的外星文明，也許將來有一天會(huì)發(fā)現(xiàn)我們。但我推測(cè)不太可能有人有這樣的能力，而且外星文明離我們?cè)竭h(yuǎn)，就越難探測(cè)到我們。最終會(huì)變得那么遙遠(yuǎn)，以至于根本就無法在物理上建造一個(gè)足夠大的儀器來完成這項(xiàng)任務(wù)。這種不可探測(cè)性可能是好事，也可能是壞事，這都取決于你的觀點(diǎn)。但它確實(shí)告訴我們，在我們的發(fā)展水平上，一個(gè)文明是很難在遠(yuǎn)處被看到的。

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如果真有這樣一個(gè)存在了很久的更高級(jí)的文明，那么我們就更容易發(fā)現(xiàn)它，因?yàn)樗麄冊(cè)诟h(yuǎn)的距離上都能被偵測(cè)到。但是事實(shí)往往沒有想的那樣的簡(jiǎn)單。盡管對(duì)那些期待通過傳出數(shù)字信號(hào)作為交流的方式的人來說，要是無線電信號(hào)不是外星文明與我們?nèi)祟愇ㄒ坏臏贤ǚ绞剑瑢?huì)使他們感到很沮喪。實(shí)際上，無線電信號(hào)甚至不是最可能的方式，而那種方式我們都還不知道。由于生命的存在，地球大氣層也被改變了很長(zhǎng)一段時(shí)間，這也讓我們有了另一種可能被發(fā)現(xiàn)的方式，以及隨后與外星物種的交流方式。

這將比以光速傳播的無線電信號(hào)更直接，更實(shí)時(shí)。在遙遠(yuǎn)的過去，銀河系中的某個(gè)人可能在我們進(jìn)化之前就已經(jīng)看到我們的氧氣大氣層。他們也許已經(jīng)思考了很久，發(fā)射了一種能以亞光速飛行的探測(cè)器，名叫Bracewell。它到達(dá)這里可能已經(jīng)花了五萬年或者更長(zhǎng)的時(shí)間。事實(shí)上，任何想要直接研究有文明棲居的星球的想法，都必須要有扎實(shí)的工程技術(shù)和足夠的耐心。我們一直以看待人類壽命的方式看待時(shí)間，它很短但是仍在不斷增加，也不能說當(dāng)我們活上千年之后就他們不會(huì)增加。在這種情況下，時(shí)間和距離變得不那么可怕了。賓夕法尼亞州立大學(xué)的Jason Wright（杰森賴特）在論文討論了這一問題，論文中指出我們的太陽系已經(jīng)很古老了。

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它遠(yuǎn)比我們?nèi)祟愐爬系枚啵袔资畠|年的年齡。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，整個(gè)銀河系都能被看見，而且這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)得來已經(jīng)夠人發(fā)射探測(cè)器了。又或許有其他的物種已經(jīng)發(fā)射了。而做這件事比任何形式的星際通信都有意義，因?yàn)樗m然需要時(shí)間，但至少在一端是與外界直連的，興許有一天探測(cè)器會(huì)蘇醒并建立連接。然而，在此之前找到這樣一個(gè)探測(cè)器無異于大海撈針，這可能比檢測(cè)到無線電信號(hào)還難。

而以現(xiàn)在的能力，我們不太可能發(fā)現(xiàn)它。如果它一直在那里，便總是會(huì)有工程問題，極限的年齡問題，自我修復(fù)問題以及等等任何古老的Brace well類型的探測(cè)器可能存在的問題。時(shí)間對(duì)任何事都不友善，所以外星人也需要解決這個(gè)問題。但是一個(gè)更高級(jí)的文明可能已經(jīng)做到了這一點(diǎn)。有一點(diǎn)需要記住的是，宇宙本身甚至比太陽系還要古老，所以那里可能已經(jīng)存在數(shù)十億年的文明。

再者，我們也不知道，說不定找到一個(gè)失靈的探測(cè)器也是有用的。我們修好了我們探測(cè)器上的匾額，以防止被外星人遇到。任何活躍的探測(cè)器都會(huì)看到我們的進(jìn)化和發(fā)展。除了收集地球上的數(shù)據(jù)，也許他們發(fā)射的探測(cè)器還附上了一本科幻小說中的《卡拉狄加百科全書》，不過是1000萬年前的版本，上面記載了我們銀河系和文明的秘密。當(dāng)然，這些信息是過時(shí)的，但來自古代文明的信息仍然是精彩的信息。而且，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間過去后，他們也會(huì)從他們的探測(cè)器得到消息，人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了文明，他們便可以更新他們的百科全書，將我們也囊括其中。但還有最后一種不幸的方式，那便是我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)外星文明或者他們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)我們。這可能會(huì)導(dǎo)致我們，或者他們，將我們毀滅。

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在亞當(dāng)·史蒂文斯(Adam Stevens)及其同事的一篇論文中，他們?cè)敿?xì)闡述了幾種我們可能探測(cè)到在近期已經(jīng)自我毀滅的外星文明的方法。關(guān)于這種探測(cè)的規(guī)則也適用于我們，盡管這可能是一種令人沮喪的探測(cè)外星文明的方法，但它仍然是一種科學(xué)上合理的方法。我是一個(gè)樂觀主義者，我喜歡去想我們第一次對(duì)外星文明的探測(cè)將是一次驚人的體驗(yàn)，甚至可能是一次神秘的體驗(yàn)，比如探測(cè)到某個(gè)文明的Dyson蟲群，但沒有其他信息。它們說，文明可能會(huì)自我毀滅，所以我們應(yīng)該知道要尋找什么。第一種方法是通過檢測(cè)核戰(zhàn)爭(zhēng)及其后果。

核武器在爆炸時(shí)產(chǎn)生一種獨(dú)特的伽馬射線的“雙閃光”。事實(shí)上，當(dāng)伽馬射線爆發(fā)第一次被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候，它們起源的可能性之一就是外星人的核試驗(yàn)。這并不是一件壞事;關(guān)于如何使用氫彈作為推進(jìn)方式來推動(dòng)宇宙飛船以極高的速度飛行，人們有很多想法。然而，對(duì)GRB的后續(xù)觀察排除了這種可能性，這些東西比任何可以想象的人工爆炸都要強(qiáng)大得多。

但是，如果外星人在全副武裝的情況下進(jìn)行自我毀滅，那么一場(chǎng)規(guī)模足夠大的核戰(zhàn)爭(zhēng)應(yīng)該在一定距離之外就可以看到。然而，令人驚訝的是，如果我們真的這么做了，它可能不會(huì)在被發(fā)現(xiàn)因?yàn)槊绹?guó)和俄羅斯在這些年減少了很多核武器。但至少在短時(shí)間內(nèi)，像戰(zhàn)爭(zhēng)一樣大氣的一些效應(yīng)將是可見的。核戰(zhàn)爭(zhēng)會(huì)產(chǎn)生大量的塵埃，而核武器會(huì)產(chǎn)生大量奇怪的電離氣體，這些氣體會(huì)補(bǔ)充到地球的大氣層。值得注意的是，這些武器對(duì)一個(gè)星球的影響是多么強(qiáng)大。

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下面的一系列圖片來自美國(guó)在1962年進(jìn)行的一次名為“海星一號(hào)”的核試驗(yàn)。一枚氫彈在太空中被引爆，產(chǎn)生了奇怪而明亮的極光，同時(shí)還產(chǎn)生了意想不到的強(qiáng)大電磁脈沖，摧毀了夏威夷的發(fā)電站，這次泄漏導(dǎo)致許多怪異的事發(fā)生在地球磁場(chǎng)。那個(gè)測(cè)試可能不是最好的主意，而且確實(shí)有一些長(zhǎng)期的影響;事實(shí)上，在那個(gè)幾天，它損壞了相當(dāng)一部分在軌衛(wèi)星。

這說明,整個(gè)太陽系看到的這一次爆炸可能在更遠(yuǎn)處也發(fā)生過,盡管核戰(zhàn)的現(xiàn)象可能發(fā)生在宇宙中的任何一個(gè)地方會(huì)很短暫的,我們或外星人,必須是在合適的時(shí)間才能看到這些現(xiàn)象。這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是不太可能的。但核武器并不是唯一會(huì)留下可探測(cè)痕跡的末日。

這篇論文繼續(xù)詳細(xì)闡述了生物沖突的現(xiàn)象，特別是如果這種戰(zhàn)爭(zhēng)是跨物種的，而且不僅僅是對(duì)有人居住的星球生物圈的破壞。具體來說，假設(shè)一個(gè)世界有厭氧細(xì)菌，獨(dú)特的生物化學(xué)物質(zhì)將由生物物質(zhì)的衰變產(chǎn)生，即尸體，并可以將在一定時(shí)間內(nèi)于光譜中檢測(cè)到。

如果你探測(cè)到它，這意味著生命是才存在的，但大部分可能已經(jīng)不復(fù)存在了。值得慶幸的是，至少就目前所知，地球上還沒有人研制出這種程度的生物武器，事實(shí)上，地球上的生物武器是被有目地限制了的，就我們所知，我們不能用我們所擁有的來毀滅我們自己。希望冷靜的頭腦能繼續(xù)在這件事上占上風(fēng)。但是一個(gè)外星文明可能不會(huì)受到這樣的限制，但是這種生物特征可能是非常短暫的，對(duì)于我們來說，要看到它和一個(gè)系外行星在一起，我們必須要在剛好在合適的時(shí)間觀察。

但還有最后一種可能性，我們可能會(huì)看到：我們和一個(gè)它們看不到和我們一起的外星文明在一起，因?yàn)檫@種技術(shù)在很大程度上仍然只是一種假設(shè)。它是灰色粘性，或者分子納米技術(shù)。如果工程成功，這可能是宇宙中最強(qiáng)大的武器之一。他們的想法是創(chuàng)造一種自我復(fù)制的納米設(shè)備，這種設(shè)備通過消耗物質(zhì)來復(fù)制自身。這些武器可以做成這樣的規(guī)格，以指數(shù)級(jí)的規(guī)模繁殖，直到它消耗一個(gè)星球，或至少是一個(gè)星球的大部分。

作者認(rèn)為，這種技術(shù)特征將比其他特征存在更長(zhǎng)的時(shí)間，以數(shù)千年為尺度。但我猜測(cè)，在我們探索宇宙的過程中，我們不會(huì)看到太多世界末日的標(biāo)記。我并不覺得有任何人希望看到這些事發(fā)生在我們身上，至少我是希望如此。但到最后，地球?qū)ν庑侨藖碚f并不是完全可以探測(cè)到的，那怕外星人發(fā)展到了我們的水平，他們也并不是完全可以探測(cè)到我們的。更先進(jìn)的物種可能可以做到（探測(cè)到我們），但我們附近似乎沒有這樣的物種，所以我敢打賭沒人知道我們?cè)谶@里。

FY: 菲奧娜叫Fiona

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