天然的星際導(dǎo)航系統(tǒng)——脈沖星

導(dǎo)航中最關(guān)鍵的，就是能了解并準(zhǔn)確表示出位置，要是做不到人就迷路了。在現(xiàn)代世界，我們能用各種應(yīng)用中的GPS（全球定位系統(tǒng)）來解決導(dǎo)航的問題。盡管在過去，也有像指南針這樣的技術(shù)，但在歷史上，不知道確切位置可是會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難發(fā)生。

1707年，英國(guó)皇家海軍就遭遇了一場(chǎng)海難，損失了幾艘主力戰(zhàn)艦，原因是對(duì)當(dāng)時(shí)的導(dǎo)航員來說，要準(zhǔn)確計(jì)算經(jīng)度極其困難。說白了，天氣糟糕時(shí)，船只沒按所設(shè)想的路線航行，就觸礁了。為了解決此類問題，約翰·哈里森（John Harrison）發(fā)明了航海天文鐘（marine chronometer）。在宇宙里導(dǎo)航同樣是個(gè)問題，只是其規(guī)模大小從海洋變成了星系。

1972年，卡爾·薩根（Carl Sagan）、弗蘭克·德雷克（Frank Drake）和琳達(dá)·薩根（Linda Sagan）在設(shè)計(jì)先驅(qū)者鍍金鋁板時(shí)，就遇到了導(dǎo)航的問題， 要怎么告訴外星文明我們?cè)谀哪?？這三人可沒有直接給外星人一張到地球的路線圖，這里先不談這么做的優(yōu)點(diǎn)，他們?nèi)俗詈笥玫氖窍鄬?duì)位置，14顆脈沖星相對(duì)于銀河系中心的相對(duì)位置。這么做有其道理，因?yàn)楹苡锌赡埽b遠(yuǎn)的外星文明會(huì)理解導(dǎo)航的法則，也能理解脈沖星有多么特別，還能理解在定位上，脈沖星是多么管用。維達(dá)爾詳細(xì)列出了，脈沖星為什么不可能來源于外星文明的五個(gè)理由。

第一個(gè)理由是脈沖星放射出的能量非常巨大。維達(dá)爾反駁了這個(gè)理由，他指出，我們根本不懂高等級(jí)的外星文明如何利用能源。畢竟我們自己也討論卡達(dá)舍夫量表（Kardashev Scale），討論建造戴森球（Dyson Spheres），這些都意味著極高的能源利用。我們也不知道那的規(guī)則是什么。如果脈沖星整個(gè)都不是天然形成的，那造一個(gè)脈沖星的確要花費(fèi)巨大的能源。

但如果脈沖星有部分是天然形成的，外星文明為了用其導(dǎo)航而調(diào)整了其能量輸出，那么能源和資源消耗的等式都會(huì)改變。認(rèn)為脈沖星和地外文明無關(guān)的第二個(gè)重要論據(jù)是，脈沖星并不獨(dú)特。這論據(jù)幾年前就有了：兩個(gè)單獨(dú)的外星文明，在同一時(shí)間，都用著相似的頻率朝著地球廣播，這幾乎是不可能的。維達(dá)爾同樣反駁了這個(gè)論據(jù)，要知道，如果外星人來到地球，發(fā)現(xiàn)有兩部手機(jī)用著相同的頻率廣播，就以為這是自然現(xiàn)象，那外星人也太蠢了。

他進(jìn)一步指出，沒人敢說脈沖星發(fā)的信息，就是給我們看的，相反，脈沖星發(fā)的信息可能只是給外星人當(dāng)導(dǎo)航信標(biāo)用。維達(dá)爾用了下面三個(gè)回答來反駁。首先，要認(rèn)為脈沖星的形成受地外文明的作用，先不必急著排除掉那些模型。脈沖星可能是完全天然形成的，然后再被地外文明改造過，具體來說，毫秒脈沖星可能是天然存在的，但也有種可能，地外文明引發(fā)出超新星，創(chuàng)造出了毫秒脈沖星。

航海天文鐘?圖源：wikipedia

圖解：先驅(qū)者鍍金鋁板的左方繪有一個(gè)放射性的符號(hào)，上面的15條直線均在同一個(gè)地方放射出來。當(dāng)中的14條線上列二進(jìn)制的數(shù)字，表示了銀河系中14顆脈沖星的脈沖訊號(hào)周期。由于每一顆脈沖星的訊號(hào)周期會(huì)隨時(shí)間而變化，所以外星人可以依據(jù)當(dāng)時(shí)的脈沖周期，計(jì)算這個(gè)太空船的發(fā)射時(shí)間。圖源：wikipedia

圖解：錢德拉X射線天文臺(tái)拍攝的船帆座脈沖星，周圍圍繞著一股塵埃云，酷似《歌劇魅影》中的面罩形象。?圖源：chandra

脈沖星能像時(shí)鐘一樣。具體來說，毫秒脈沖星特別善于放出X射線，其精確程度足以和原子鐘相媲美。事實(shí)上，一些脈沖星發(fā)射射線時(shí)的精度，太過規(guī)律太過精確了，以至于從表面上看，它們不太像是天然的。因?yàn)檫@一點(diǎn)，人類在首次發(fā)現(xiàn)脈沖星的信號(hào)時(shí)，還以為信號(hào)源來自人類，因?yàn)樾盘?hào)看起來太像人造的，就像某種干擾信號(hào)。然而，后來人們發(fā)現(xiàn)不是這樣，信號(hào)源其實(shí)離我們非常遙遠(yuǎn)。然后，人們認(rèn)真考慮過脈沖星來源于外星人的可能。

今天，我們知道事實(shí)并非如此，可真是這樣嗎？2017年，克萊門特·維達(dá)爾（Clement Vidal）發(fā)表了一篇論文（論文鏈接附在文末），至少在某個(gè)特定的類別下，再次開啟了對(duì)脈沖星起源的提問。

戴森球藝術(shù)概念圖?圖源：gamingbolt

PSR B1509-58脈沖星?圖源：chandra

第三個(gè)論據(jù)是，脈沖星的信號(hào)并沒有從行星上發(fā)出。維達(dá)爾指出，這是種先入為主的偏見，這次維達(dá)爾又對(duì)了。非自然的地外信號(hào)，不一定非要來自行星，甚至不一定非要來自靠近恒星系統(tǒng)的地方。很有可能就是如此，但是，我們最終還是不知道這些信號(hào)具體從哪來。

第四個(gè)論據(jù)是，脈沖星不是窄頻帶的。實(shí)際上這不太可能。搜尋地外文明的人很喜歡把窄頻帶的信號(hào)，當(dāng)做探測(cè)的候選對(duì)象，因?yàn)橛脤掝l帶發(fā)送通信信號(hào)真的沒道理，至少在過去沒道理，原因是，用寬頻帶會(huì)無緣無故浪費(fèi)掉很多能量。維達(dá)爾反駁說，我們自己就用寬頻帶發(fā)射信號(hào)，況且，如果脈沖星本是天然的，外星文明為了通信，調(diào)整了其波普中的某個(gè)區(qū)域，那么其余剩下的，可能就是脈沖星自己發(fā)出的天然信號(hào)。有道理。

最后一個(gè)也就是第五個(gè)論據(jù)，是最站得住腳的，我就是從這開始懷疑維達(dá)爾的論文。脈沖星完全天然形成的模型是存在的，事實(shí)上，我們很了解脈沖星，也知道脈沖星是如何形成的。換句話說，既然有能用的天然形成模型，根本就不需要外星起源說了。

圖解：蟹狀星云合成圖，由三張照片（X射線、光學(xué)、紅外線）合成，分別由錢德拉X射線天文臺(tái)、哈珀空間望遠(yuǎn)鏡、斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡所拍攝。

蟹狀星云由約翰·貝維斯于1731年發(fā)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)中國(guó)、阿拉伯和日本天文學(xué)家于公元1054年記錄的一次超新星爆發(fā)（編號(hào)SN 1054，中國(guó)稱天關(guān)客星）。1969年天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)星云的中心是一顆脈沖星，直徑約28–30公里，每秒自轉(zhuǎn)30.2次，并發(fā)射出從γ射線到無線電波的寬頻率范圍電磁波。它也是首顆被確認(rèn)為歷史上超新星爆發(fā)遺跡的天體。?圖源：chandra

其次，并沒有一種統(tǒng)一的模型能解釋所有的脈沖星，脈沖星是個(gè)有很多變化的寬廣領(lǐng)域。最后，維達(dá)強(qiáng)調(diào)，很顯然，某些脈沖星發(fā)出的脈沖十分精確，精確到了原子鐘的水準(zhǔn)，而且這些脈沖星分布得很好，足夠用來導(dǎo)航。這看起來的確有些奇怪，但維達(dá)爾也正確地指出，不是所有的脈沖星都適合導(dǎo)航，基本上，只有毫秒脈沖星適合。這篇論文很有趣，還讓我們看到了重新檢視舊思想的作用。

考慮到脈沖星研究的重要性，我對(duì)這篇論文表示懷疑，但這篇論文確實(shí)為搜尋地外文明，開辟了一種新的可能性，大家應(yīng)該對(duì)此多多關(guān)注。但我覺得最有意思的是，哪怕所有脈沖星都是天然形成的，銀河系現(xiàn)存的全部太空文明，都可能在用脈沖星來導(dǎo)航。我們也在一直觀測(cè)著脈沖星，還把其用在了先驅(qū)者鍍金鋁板上，所以在某種意義上，我們或許已經(jīng)是銀河系定位系統(tǒng)的用戶了，只是我們自己沒認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)罷了。

論文：“脈沖星定位系統(tǒng):探尋外星工程存在的證據(jù)”，維達(dá)爾，2017

BY:?John Michael Godier

FY:?redbeard305050

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