本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
当尊敬的德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯在19世纪初思考与外星人通信时，将目标锁定月球似乎是显而易见的。我们星球的天然卫星为地球以外的生命提供了最有可能的家园。
我们可以发送的信息的形式和内容对高斯来说同样清晰。他被认为提出了与月球居民沟通的想法，即清理西伯利亚森林的大片树木，并在那里种植大片麦田，形状为精心排列的几何图形，从月球上可以看到。具体来说，他想向月球人展示地球人熟悉勾股定理，通过创建巨大的景观来证明直角三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方：a2 + b2 = c2。
在高斯提出这个方案近两个世纪后，我们的团队从他那里获得了灵感，使用数学作为星际无线电通信的通用语言。
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我们现在当然知道我们的月球不适合生命居住。但在过去的二十年里，我们了解到其他恒星周围存在行星。其中一些系外行星在其恒星的“宜居带”内运行，那里不太热，也不太冷，而是恰到好处，可以允许液态水的存在——这是我们所知的生命的前提条件。最近，我们向这样一颗系外行星发送了一系列无线电信息，其中包括勾股定理的数字描述，希望得到任何精通几何学的居民的回应。
呼叫外星人
这颗系外行星是一颗名为GJ 273b的超级地球，它围绕着距离我们太阳系仅12.4光年的红矮星Luyten’s Star运行。它的独特之处在于，它是已知的最近的、可能适合居住的系外行星，同时也在挪威特罗姆瑟北极圈以北的欧洲非相干散射科学协会（EISCAT）的两兆瓦发射器的视野之内。在2017年10月中旬连续三天，一个名为“Sónar Calling GJ 273b”的项目庆祝了巴塞罗那Sónar音乐节25周年，通过EISCAT进行了无线电传输，其中包括该音乐节艺术家的音乐样本。
为了提高信号的可理解性，我们在METI——一个致力于向地外文明传递信息的组织——在传输中制作了一个数学和科学教程。METI的教程与早期的星际信息有所不同。过去的信息——例如从波多黎各阿雷西博射电望远镜发射的无线电信息和美国宇航局“旅行者”号宇宙飞船上的“金唱片”——都试图做到百科全书式的范围。试图在星际信息中说出一切的缺点是，我们传递的信息太多，以至于可能会显得像一堆语无伦次的杂乱信息。METI的信息采取了相反的方法，以更大的深度和清晰度解释了一些数学和科学的要点。
连接形式和内容的简单步骤
在过去的星际信息中，信息的形式和内容之间的联系是任意的，这使得任何智能接收者解码都更加具有挑战性。在METI的教程中，我们专注于可以通过无线电信号本身直接演示的概念。我们通过具有明确定义持续时间的脉冲来解释时间——这个持续时间可以用数字描述，也可以通过相应持续时间的脉冲直接显示。我们通过讨论无线电波具有特定频率来扩展到电磁现象领域，通过指向我们用于传输本身的两个频率来做到这一点。
在整个过程中，我们从简单到更复杂的概念逐步构建。在计数之后，我们介绍算术。说明勾股定理的数字组合让我们进入三角学。一旦我们可以描述三角形边之间的关系——通过简单的除法——我们就可以描述正弦波，从而描述无线电波本身。
在计划于2018年4月进行的第二轮传输中，我们将扩展我们的教程，以演示音乐旋律的基本要素——通过将发射器变成一种乐器，能够以几种不同的频率发送信号，而不仅仅像我们的第一组信息那样只有两种频率。通过扩展我们可以传输的频率范围，我们将模仿音符之间的关系，这些音符之间通过特定的、数学上精确的间隔分隔开。通过一些基本的数学和物理学，我们将向外星人介绍人类的旋律。
我们付出了巨大的努力来发送信息，这些信息在经过超过70万亿英里的旅程后仍将完好无损。在我们十月份传输的三天中的每一天，我们都发送了三次METI教程。这为GJ 273b上的外星密码破译者提供了一个简单的规则来处理不可避免的错误，这些错误将在信息穿越恒星之间 vast 距离时悄悄地侵入。接收者只需要识别出信息发送了三次；将三个版本对齐，一个叠在另一个之上；最后，查找任何差异。每当三个部分之间存在差异时，外星密码学家就有一个简单的规则来弄清楚我们的意图：采用在三分之二的时间内出现的内容。
理解的关键
我们新的METI教程提供了旨在提高可理解性的新颖功能，但这并不是最终结论。相反，为了在未来几年制作越来越复杂的信息，我们应该从搜寻地外文明计划（SETI）的历史中吸取教训。1960年，天文学家弗兰克·德雷克进行了奥兹玛计划，这是第一次SETI实验。20世纪60年代和70年代进行了少数额外的搜索，每次搜索观测的恒星数量以及频率范围都相对有限。没有探测到地球以外的智能迹象。然而，随着每个项目的完成，天文学家和工程师在开发信号处理算法、排除误报以及阐明其每个选定的目标恒星的理由方面变得越来越成熟。
得益于更灵敏的天线，可以搜索数十亿个频率而不是仅一个频率，如今SETI搜索的能力比奥兹玛计划轻松强大万亿倍。但是，我们在创建星际信息方面的成熟度是否在同一时间内提高了10倍？我对此表示怀疑。
以SETI的历史为类比，通过进行一系列适度的后续搜索，从中吸取了很多教训，开发越来越复杂的信息的最佳方法是继续瞄准更多的恒星，每颗恒星都获得其独特的信息。我们不应简单地复制过去发送的信息，而应不断探索形式和内容的替代方案。
星际信息就像一个宝箱，由一个文明提供给另一个文明，希望它有价值。大部分价值来自于接收者可以解锁信息的秘密之后。但是，对我们来说似乎显而易见的关于如何做到这一点的线索对外星人来说可能是晦涩难懂的。在我们未来的信息中，我们最好包含多个密钥，每个密钥都提供一种独特的方式来打开信息。这些努力可能有一天会让智能外星人开始从真正人类的角度看待宇宙。