近日，北京师范大学天文系教授、中国地外文明搜寻首席科学家张同杰对媒体透露，其团队使用“中国天眼”发现了几例“来自地球之外可能的技术痕迹和地外文明候选信号”。张同杰指出，这是几个不同于以往的窄带电磁信号，目前团队正在抓紧进一步甄别和排查。
维尔海默指出，迄今为止，人类探测到的所有“疑似信号”都是由“我们自己的文明”发出的，而不是“另一个文明”。那么，人类离发现外星人还有多远？
2020年1月8日，检修期间的“中国天眼”。图/新华
为什么会混淆人类信号和外星人信号？
可疑的信号都来自哪里？
维尔海默解释，这些信号可能来自手机、电视、雷达、卫星，以及天文台附近的电子设备和计算机，以无线电波的形式被FAST接受到，由于人类难以区分它们和外星信号之间的差别，因此对观测带来干扰。“虽然在FAST上的实验刚刚开始，还在学习如何处理干扰信号，分析数据，但在此之前，我有20多年的经验，比如利用波多黎各的美国阿雷西博射电望远镜观测时，曾收到过很多与这次非常接近的信号，它们最终总被证明是一种无线电干扰。”
为什么我们总是会混淆人类信号和外星人信号？在各种地外文明搜寻计划中，通过射电望远镜捕捉特定频率的无线电信号，一直是SETI研究人员的首选。这是因为宇宙中各种形式的电磁辐射中，无线电波的“穿越”能力最强，几乎可以不受阻碍通过广袤宇宙，尽可能减少信息损耗，这是人类接收的理想的“信号”。
已知天体自然源能发出的最小频率大约是500Hz，研究人员认为任何带宽小于300Hz的信号应该都是“非自然”制造的。“但不幸的是，人类自己也会制造大量窄带信号，这使得SETI搜寻也变得更加困难。这就是一直困扰我们多年的射频干扰问题。”维尔海默说。
对于FAST而言，解决这个问题更加困难。维尔海默指出，FAST的优势是灵敏度比任何现有的射电望远镜都高，更容易捕捉到远方非常微弱的信号，但硬币的另一面则是，这也会带来更大的干扰。
FAST投用之前，世界上最灵敏的地外文明观测设备，是2020年12月因结构失控而垮塌的美国阿雷西博望远镜。根据FAST首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂团队的研究，FAST的综合灵敏度比阿雷西博高10倍，拥有目前世界上唯一的300米级天线，瞬时灵敏度超过其他天线一个数量级以上，而且FAST还拥有更高的测量精度和更大的天区覆盖面。
张同杰等人在2020年4月发表的论文《基于FAST望远镜的地外文明共时观测》中指出，对来自外星的可疑候选信号，FAST筛选的标准是“信号带宽小于500Hz，持续时间小于100秒”。筛选之前，FAST会先使用“星云”算法程序对“窄带”干扰信号去除，主要方式是调查信号是否持续在多个天区出现，真正来自地外文明的窄带信号应该只在天空的固定区域出现。同时在很多天区出现的信号，大概率就是来自地球的干扰信号，会被程序去除。不过，结果显示，算法筛选后，仍会残留小部分干扰信号。“到目前为止，没有一种算法可以将噪声干扰完全去除”。
维尔海默认为，一种更根本的解决办法是将射电望远镜从地球移到月球背面，这里将免受地球上的无线电污染。另外一个办法是使用两个射电望远镜同时检验，比如，一个在贵州，一个在上海，两个望远镜相距千里以上，这样就可以更准确地知道，信号源离我们到底有多远，是在地球附近，还是在更遥远的地方，“就像三角定位一样”。
地外文明搜寻中，主要有两种策略，一种是更广泛的天空调查，即巡天观测，用望远镜扫过大片天空，寻找可能来自任何方向的地外强信号，另一种更具针对性，将望远镜指向有可能存在生命的指定恒星区域，长时间停留在这里，捕捉较弱的信号。张同杰在论文中指出，FAST未来的目标之一是通过1~2年巡天观测，获得一些好的候选目标信号，并对候选目标进行后续观测，进一步检验候选目标的可信度与可重复性。
在维尔海默看来，FAST非常灵敏，而且可以覆盖更大范围内天空。未来5~10年，人类将利用这个充满美感的望远镜进行大规模天空调查，这需要巨大的计算能力，现在每秒可以分析大约200亿个信号，但还远远不够。“数以万亿计的星星让我们仰望，我们才刚刚开始。”维尔海默说。
“我们在宇宙中是孤独的吗？”
1959年9月19日，第一个人造卫星发射两年后，物理学家菲利普·莫里森和朱塞佩·科科尼在《自然》上发表论文《寻找星际通信》，首次分析了宇宙中各种频率的射线，提出无线电波可用于星际通信。1961年，德雷克在格林班克举办的第一次较严肃的SETI会议中，提出了著名的“德雷克方程”，希望通过公式计算出：银河系中究竟存在多少能够被人类检测到的外星文明（N）。德雷克本人对N的估算是10000，但很多科学家对此存疑。
目前，研究所与NASA合作，开普勒望远镜发现的数千颗候选“宜居”行星，都成为艾伦望远镜阵列的重点观测对象。2015年7月，NASA在太阳系外发现了一颗目前为止“最接近地球”的类地行星“开普勒-4525b”。但SETI研究所用艾伦望远镜对这颗地球的“表亲”观测，没有任何结果。目前，艾伦望远镜接收器的系统更新后，可以将信号覆盖至1000MHz至15000MHz。
让人类不解的是，为什么这么多年来，还没有发现地外文明？1950年，意大利裔美国物理学家恩里科·费米问出了几千年来人类文明最想回答的问题：“我们在宇宙中是孤独的吗？”1973年，麻省理工学院天文学家约翰·鲍尔提出了一种解释：就像人类在动物园里观察动物，外星人可能也正在默默地观察人类。他们故意避免和人类接触，把人类文明圈隔出来，就像宇宙中的“自然保护区”，或者只是为了“监视”人类，这就是著名的“动物园假说”。
2016年，英国圣安德鲁斯大学天体物理学家邓肯·福根对这一假说提出质疑，他认为，假说实现前提是多种外星文明必须通过签订协议，建立一个统一的“银河俱乐部”，否则只需要一个“不同政见者”，不接触原则就会被打破。这听起来完全是人类社会的思维方式。事实上，对于外星文明可能会发出什么样的信号，所有猜测都建立于人类对自身社会的认知。
2017年，SETI研究所启动了一项新计划“激光SETI”，重点捕捉以前可能被忽视的“快速闪烁的激光信号”。与无线电相比，激光通信优势可以“包裹”更多能量，原则上激光每秒传输的信息是无线电的50倍。首批两台望远镜已经建成，分别位于加利福尼亚的索诺马县和夏威夷毛伊岛。观测时，两台望远镜以不同角度同时对准天空同一个区域，每秒扫描150度的夜空弧度超过一千次。等全部望远镜开始运行，该计划将能够监测西半球大约一半的夜空，并且实现真正的连续观测。“全天全时”一直是SETI研究者所追求的目标。
SETI研究所高级天文学家赛斯·肖斯塔克对《中国新闻周刊》指出，人类尚未发现地外文明信号原因可能有两个：一是监测还没有覆盖足够广阔的天空；二是设备灵敏度还不足以探测到外星“广播”。
我们该向外星人主动“打招呼”吗？
对于“动物园假说”，很多天文学家对其背后的“监视”意味不寒而栗。从人类开始“聆听”宇宙时，是否要主动向外星人发送信号，一直是科学家们激辩的中心，目前，主流观点持否定态度。美国天体生物学家道格拉斯·瓦科赫则不同，他认为要想让“银河动物园”的管理员现身，人类可以通过向附近恒星发送强大的、信息丰富的无线电信号向外星人介绍自己，“他们可能就会回应我们”。“他们在外面，并且已经知道我们在这里，为了进入银河俱乐部，我们必须提交申请，也许甚至支付一点会费。”
瓦科赫2015年创办了一个名为METIInternational的组织，旨在研究如何给外星人发送更“合适”的信息。在此之前，瓦科赫在SETI研究所工作了16年，担任星际信息撰写主任。
2017年，METI连续三天向12光年之外的鲁坦星发射了重复信号，这是距离地球最近的恒星系统，包含一颗潜在的“宜居行星”。与“阿雷西博图像”相比，这条信息更加复杂，包含了很多基础数学、物理学概念和一些科学知识，包括告诉外星人为什么1+1=2，解释无线电信息如何读取以及人类的时间概念是什么。瓦科赫乐观估计，如果一切顺利，人类在2042年前就可以收到外星人的回复。METI第二条信息将于2022年10月4日发送。这一次目标是距离地球39光年的恒星TRAPPIST-1，TRAPPIST-1将收到一个更丰富的“包裹”：元素周期表的细节、原子的组成，以及英国爵士摇滚乐队TheCometIsComing演唱的歌曲和俄罗斯音乐家爱德华·阿尔捷米耶夫创作的《对上帝使者的颂歌：地球之美》。
1977年的一次“对外传播”中，两艘宇宙飞船搭载的“黄金唱片”更是汇集了人类文明的精华：包括115幅图像，图像中有太阳光谱、水星、火星、人体解剖图、胎儿、男女关系图、地球内部结构、大陆漂移等，搜集的声音中有海浪、风、雷的声响，座头鲸的歌声，55种人类古代、现代语言连续说出的“你好”，中国的吴语，巴赫、贝多芬、莫扎特的音乐精选等。
与科学家想象的不同，越来越多的研究显示，普通公众其实对外星人并没有那么大的敌意，而且相信“外星文明确实存在”的人数在逐年增加。盖洛普民调结果显示，1966年至1987年，相信外星文明存在的人数占比从34％上升至50％。1997年，在马里斯特民意研究所的一项调查则显示，86％的受访者认为银河系邻居是友好的，而不是敌人。到了2021年7月，皮尤民调机构发布的一项最新调查显示，51％的美国人认为“不明飞行物（UFO）”可能来自外星智慧生命，约87％的受访者表示UFO根本不会对美国构成安全威胁。
美国对于UFO的研究将于今年秋天开始，历时9个月，预计花费10万美元。小组负责人是美国天体物理学家大卫·斯佩格尔，他指出，必须以“谦逊的态度”来处理这类问题，“我职业生涯的大部分时间都是作为宇宙学家度过的，我们不知道宇宙的95％是由什么组成的。”他说。
维尔海默指出，UFO研究和SETI研究是不同的，目前还没有证据表明UFO来自外星文明，也很少有科学家相信地球已经被外星人造访，有些人认为UFO可能是某种新的军事飞机或是大气现象，“但继续研究总是有益处的，我们可能会发现一些有趣的东西。”
美国加州大学戴维斯分校心理学教授阿尔伯特·哈里森在《恐惧、混乱、平静和喜悦：人类对外星文明的反应》一文中指出，目前为止，人类对外星人的反应是科学、想象和媒体炒作的混合体。千禧年前后，人类相信外星文明是明智、善良和友好的，外星文明是“乌托邦社会”，那里没有战争、死亡和疾病，能够帮助人类停止核试验。人工智能时代，又有人认为外星生命存在于计算机电路中，可以“生活”在0和1存在的任何地方。
如果有一天，人类真的发现了外星文明的信号，我们应该回答吗？
1989年国际宇航科学院批准了一份《SETI检测后协议》，根据协议，发现外星信号后，任何国家、机构和个人禁止在未就消息内容达成全球共识的情况下向外星文明“回复”。但该协议不具有法律效力。维尔海默指出，这个协议只是第一步，联合国最好能让所有国家在发现信号之前就通过这样的议定书，因为检测到信号后就更难达成一致。“是否要回答的决定，应该由所有国家和地球上每一个人共同决定，这是全人类的问题。”维尔海默说。
发于2022.7.4总第1050期《中国新闻周刊》杂志
杂志标题：我们离发现外星人还有多远？
