阿雷西博信息:地球首次星际传输迎来 50 周年

1974 年,我们向太空发射了一段无线电信号,改变了我们对自身在宇宙中地位的看法

A view of the Arecibo Observatory's giant reflector dish and radio transmitter against a starry sky

位于波多黎各的阿雷西博射电望远镜于 1974 年发射了已知最强大的星际信息。该设施标志性的 1000 英尺宽的碟形天线在 2020 年坍塌。

美国照片档案馆/阿拉米库存照片

半个世纪前,人类发送了给星星的第一张明信片,由一道狭窄的无线电波束携带。

那是 1974 年 11 月 16 日——地球上一个动荡的时期。冷战正达到高潮,世界经济仍在从前一年中东石油禁运的影响中蹒跚而行。美国已从载人登月计划中撤退,但仍在越南作战,丑闻缠身的总统理查德·尼克松的辞职仍在引发震荡。披头士乐队此前已 фактически解散,但在年底前正式解散。(约翰·列侬的单曲“Whatever Gets You thru the Night”就在当天登上美国排行榜榜首。)

在那个黑暗的背景下,这首次星际传输既是字面意义上的,也是象征意义上的光明。天文学家已经开始窃听天空,满怀希望地等待来自宇宙之外的低语,以打破我们看似宇宙的孤独。但这有所不同——一种有意的召唤,也许是对假设存在于星际之间的生物的交流邀请。它使用波多黎各阿雷西博天文台强大的无线电发射器发送,标志着一个时代的开始,这个时代仍在展开,在这个时代,我们快速变化的技术文明在一个寂静的天空下,面对着不确定的命运,并努力展示自己。


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以二进制代码(一串 1 和 0)编写的,现在被称为“阿雷西博信息”的信息,在它离开地球后的 50 年里,已成为 20 世纪太空时代的标志。您几乎肯定在某个时候见过它,即使您不认识它是什么。将其数字按正确的尺寸排列成网格,该传输将产生一个二维图像,讲述我们人类、我们在太阳系中的家以及将信息传递到天空的仪器。

“我认为阿雷西博信息属于尝试与外星智慧生物交流或向太空传输东西的伟大传统,这些东西从根本上来说也是至少部分是给地球的信息,”美国物理研究所的科学史学家丽贝卡·夏博诺说。但是,她说,它不仅仅是这些。

“人类是非常视觉化的生物,我们需要一些视觉上美丽的东西来帮助引导灵性和敬畏之情,”她说。“我认为,在某些方面,阿雷西博信息是古老传统中的一个标志——一种视觉表现,它让我们以一种广阔而崇高的方式感到渺小。”

但是,正如它象征着某种超越一样,今天的阿雷西博信息也令人痛心地提醒着脆弱和失落。自从该信息离开地球后,发送信息的望远镜被忽视并最终坍塌。阿雷西博信息的设计者,我的父亲弗兰克·德雷克,也去世了。几个月前,在翻阅我父亲的一些旧文件时,我找到了一份信息的早期铅笔草稿——以及他关于他想传达的信息以及围绕其创作的信件的思考。我当然知道父亲在发送信息中所扮演的角色,这在我生命的大部分时间里都是如此,但这是我第一次看到制作信息所做的工作。当我在社交媒体上分享了草稿的图片时,反响比我预期的要热烈得多,许多人模仿了印第安纳·琼斯的语气:“那应该放在博物馆里!”(我对此观点表示赞同。)

Arecibo message, key and sketch

阿雷西博信息,当其 1679 位按网格正确对齐时(),一个带注释的插图解释了其组成部分(),以及最近发现的信息手绘初稿的照片()。

SPL/科学来源(左和中);弗兰克·德雷克(

“那些图像深深地印在任何思考这些东西或了解这段历史的人的脑海中,”美国宇航局天体生物学战略高级科学家大卫·格林斯彭说。“这是一个非常充满希望的姿态,其动机是超越的,因为它不是为了国家利益或个人利益。它就像,‘嘿,地球上的人类,我们可以做到这一点。’”

在我的朋友们的帮助下

尽管阿雷西博信息很有名,但它并不是地球上第一个有意的、经过设计的传输。

这项荣誉属于现在被称为莫尔斯电码信息的信息,该信息于 1962 年使用莫尔斯电码传输了三个俄语单词。莫尔斯电码信息由三位苏联科学家设计,并使用位于克里米亚叶夫帕托里的行星雷达复合体发送,从未打算被外星人接收——除非他们中的任何一个(不太可能)碰巧生活在不适宜居住的目标金星上。它甚至从未离开过太阳系。相反,该传输从金星反射回来,回到了地球,在那里,它的民族主义情绪——单词mir(可以表示“和平”或“世界”)、“列宁”和“苏联”——被其预期的受众接收:我们。

“我见过有人声称这是首次向地外文明发送信息的案例,”夏博诺说。“我不认为你可以这样做,因为从信息的内容中可以清楚地看出,它并没有考虑到地外文明的受众。”

但是,她指出,苏联科学家发送该信息是为了纪念他们设施中新的雷达阵列的整合。“他们的直觉是向太空发送信息,”她说。“阿雷西博信息也是如此——为了纪念阿雷西博的升级。”

1974 年完成的这些升级将阿雷西博天文台转变为世界一流的射电天文学设施。它们包括一个强大的无线电发射器,以及用于望远镜 1000 英尺宽反射碟的闪闪发光的铝表面。为了庆祝这些成就,当时担任国家天文和电离层中心(负责运营阿雷西博)主任的父亲邀请了 200 多人参加当年 11 月 16 日在天文台举行的仪式。传输将结束庆祝活动,向聚集的贵宾和全世界展示美国新获得的星际触角。

在仪式前的几个月,父亲开始设计信息。这不是他的第一次;多年前,他出于好玩,编写了一条 551 位的二进制信息,并将其发送给了参加1961 年关于搜寻地外文明的历史性会议的少数人。如果正确排列成网格,这些 0 和 1 将形成一个图像,其中包括人类、我们的太阳系以及氧原子和碳原子。但是,只有一位接收者——工程师和技术巨头伯纳德·奥利弗——弄清楚了如何解码它。(奥利弗用他自己的二进制回复通知了父亲:一个带有橄榄的马提尼酒杯的编码图像。)

对于阿雷西博信息,父亲将他的网格构建为两个质数的乘积——一个 23 x 73 的矩形——总共 1679 位。然后,当他开始思考到底要说什么时,他征求了同事的意见——他们中的大多数人都表示反对。现在,有点矛盾的是,在不到半个世纪的时间里,一条旨在传播数千年的信息的准确作者身份——哪些人贡献了什么——似乎已经迷失在历史的迷雾中。但我们确信,父亲是其主要架构师,并且他与(其中包括)当时的康奈尔大学研究生理查德·艾萨克曼密切合作。艾萨克曼提出了一些建议,他回忆说父亲采纳了这些建议,例如修改信息顶行上的二进制数字,以及偏移地球以表明那是我们的家园。

“当时我并没有赋予它太多的重要性。我只是觉得这很酷,”艾萨克曼说,他现在已从美国宇航局戈达德太空飞行中心退休,并在马里兰州和夏威夷之间分配时间。“但这是一种技术演示,它跨越了一条界限,进入了一个具有非常深刻哲学意义的领域。”

太阳来了

父亲将目标对准了一个名为梅西耶 13 (M13) 的球状星团,或位于武仙座的大星团,因为它在仪式举行时恰好在头顶(阿雷西博的巨型碟形天线位于一个漏斗状的洼地中,并非完全可操纵)。大约 25,000 年后,父亲的信息将到达 M13——或者至少是其中的一部分,因为星团中数千颗恒星中的大多数届时将移出望远镜的光束。但是,任何能够在附近探测到阿雷西博传输,并弄清楚如何解码它的人,都将拥有一份蓝图,告诉他们很多关于我们的信息:我们的样子、构成我们 DNA 的化学元素和生物分子、我们的行星系统是什么,以及 1974 年我们有多少人。父亲的传输以阿雷西博碟形天线本身的二进制编码表示结束。

“在某种程度上,这有点像给望远镜的情书,”安大略省约克大学的人类学家凯瑟琳·丹宁说,她研究对外星生命的科学探索。“这很美妙。但是,这段文本、这个物体、这种表演对不同的人来说意味着很多不同的东西。”

在 11 月 16 日的仪式结束时,父亲告诉观众接下来会发生什么——他们即将以“一个非常重要的开始”来结束 proceedings。

“我们地球,在目前的时间,在我们的频率上,是一个令人难以置信的景象。它目前的亮度是太阳的 1000 万倍,”他说。“任何朝这个方向看的人都会看到我们的恒星比以往任何恒星都更亮,除了那些可能发送过智能信号的其他恒星。”

然后,佐治亚州众议员约翰·戴维斯通过转述丹尼尔·韦伯斯特在众议院悬挂的一句话,批准了阿雷西博控制室人员的行动。“让我们开发我们土地的资源,看看在我们有生之年,我们是否可以做出一些值得纪念的事情,”他说。“我认为今天我们做到了。”

现在在加州大学圣地亚哥分校担任太阳物理学家的伯尼·杰克逊将信息编程到计算机中,并按下了开始传输的按钮。在外面,扬声器播放音频,随着信息离开地球——这是将那些 0 和 1 简单地转换为两种可听见的音调。扬声器嗡嗡作响了近三分钟,到传输停止时,它的第一位几乎到达了火星轨道。

“他们听到的声音可能是我们从另一个世界听到的声音,”父亲在信息发送 40 周年时与我讨论时告诉我。“它具有人类在做一些与整个宇宙有关的奇妙事情的光环。”

穿越宇宙

在某些方面,父亲的传输来自一个更加天真烂漫的时代,那个时代较少受到宇宙妄想症的困扰。很少有人反对它,因为担心可能召唤邪恶的外星入侵者来到地球的可能性似乎很小。但即便如此,并非所有人都对这项实验感到特别满意,在过去的 50 年里,关于星际信息传递的伦理道德问题引发了激烈的辩论。一些反对者认为这是一种危险的做法,可能会吸引那些一心想毁灭文明的文明的注意;另一些人更关心谁来决定我们发送什么,以及我们实际说些什么。

“现在我们了解了系外行星以及可能在几个光年范围内存在宜居行星,认为发送某些东西可能会产生后果,并且我们可能在我们的有生之年——或在我们近亲后代的有生之年——收到回复,这并不像以前那样古怪了,”格林斯彭说。“但我仍然抱着这种乐观的心态,即如果我们真的收到了对某事的回应,那将是有史以来最美妙的事情——不仅仅是酷,而且可能是真正需要的、令人兴奋和充满希望的变革性的事情。”

Frank Drake standing in the backyard of his home with a radio dish in the background

弗兰克·德雷克,富有远见的天文学家,设计了阿雷西博信息,并帮助开始了对外星智慧生物的科学探索。

拉明·拉希米安为《华盛顿邮报》通过盖蒂图片社

但这些担忧并没有让地球保持沉默。我们每天都在向宇宙释放我们自己的各种“技术特征”,其中任何一种都可能在星际距离上通过适当的工具包来辨别。自从阿雷西博传输以来,至少有二十几个额外的有意信息被释放到空中。其中包括从叶夫帕托里发送的额外传输披头士乐队的歌曲多力多滋广告以及一系列发送给TRAPPIST-1 系统的信号,该系统由七颗极具吸引力的地球大小的行星组成。丹宁指出,今天,发送星际传输的能力不再局限于政府运营的设施——而且我们可能甚至不知道所有从地球发射的信息。也许,尽管刘慈欣的三体问题中的叙述是那样,但这并不是一件坏事?

美国宇航局喷气推进实验室的江 Jonathan 说,“如果银河系中的每个人都保持沉默,我们就永远无法弄清楚我们是否是孤独的。”他和他的同事设计了父亲的星际备忘录的升级版本。“沟通是弄清楚那里是否有人存在的关键。”

你好,再见

最后,如果我们收到阿雷西博信息的回复,告诉我们我们并不孤单,那也不会在我们有生之年发生——甚至在下一个千年也不会发生。以光速传播,该信息将花费大约 25,000 年才能到达 M13 的郊区,并且至少还需要 25,000 年才能让任何潜在的回复到达地球。“真的会有人在那里回复吗?”丹宁问道。“我不知道他们是否会问这个问题,除了核战争方面。”

格林斯彭说,父亲和其他人甚至在考虑一个可能在如此长的时间范围内展开的项目,这反映了一种思维的成熟,这在 1970 年代可能有点不寻常。

“这迫使你以一种几乎没有其他事情能让我们想到的方式来想象我们自己的寿命,”他说。“我们还做什么事情需要考虑到 50,000 年后的后果?”

在某种意义上,寻找地球以外的生命是一种乐观的练习。它要求你想象存在着可以找到的东西或人——并且我们人类有能力做出发现并做出相应的反应。正如有些人所说,只要我们还在倾听来自遥远文明的低语信号,宣布我们自己的存在就是一种道义责任。(江还告诉我,发送宇宙信息可以成为帮助人类道德进步的一种练习,推动我们走出目前如此消耗和威胁我们世界的冲突。)

但是我们发送给宇宙的信息,即使是阿雷西博信息,也是转瞬即逝的。从远处看,它们是地球在电磁频谱的某个片段上短暂地展示自己,作为某种比太阳和几乎所有其他东西都更耀眼的声明。然后地球又恢复黑暗,只是银河系数十亿个世界中的另一个沉默世界。

随着我的父亲也沉默了,有时我发现安慰的是,他的一小部分仍然在那里,永远旅行。弗兰克·德雷克从未离开地球,但他的信息——我们的信息——现在距离地球 50 光年。超过 1,000 个恒星系统位于那个空间体积中,这片浩瀚很容易迷失在我们星系数十亿颗恒星的漩涡中。在那片黑暗中,我们只知道少数几个在发射器的光束中,尽管到目前为止还没有人回应。很可能,永远不会有人回应。但这并没有阻止父亲的搜索,也没有阻止他寻求某种宇宙联系。太多的秘密仍然隐藏在星空中。我们还有很多话要说。

纳迪亚·德雷克是一位自由科学记者,专门报道空间科学和太空探索。她曾是国家地理的特约撰稿人,并且是Quanta杂志的临时物理编辑。她的作品曾发表在纽约时报大西洋月刊大众科学等刊物上,她在大众科学报道了美国宇航局的阿耳忒弥斯 1 号任务。

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