要听清 100 英里外的信号都并非易事。那么,要制造出一个足够响亮、能在 10 万光年外被接收到的信标,需要具备哪些条件呢?我们在搜寻地外文明计划(SETI)中面临的一大难题是:基于地球外文明的存在假设来看,只要宇宙中真的存在可探测的文明信号,这项搜寻本应极易快速取得成功。
世界上那些伟大的文明从来都不是秘密。我们至今尚未发现有哪个文明会刻意隐藏自身的存在 —— 我们或许会打趣说,若真有文明做到了隐匿,那想必是他们成功了,但他们也并非一群尝试隐匿却屡屡失败的家伙。而且你会认为,倘若有文明付出这般隐匿的努力,很多都会失败,并留下证明其意图和存在的证据;或是后来改变主意,选择公开自身存在。
然而,实际情况是,我们观察到的地球文明的做法恰恰相反:它们非但不隐藏,反而主动宣扬、宣告自身的存在,还常常借助巨型霓虹灯牌和烽火这类方式。但在银河系尺度上,情况就不同了,因为我们无从知晓任何一个外星文明会有怎样的行为模式。我们也不清楚,他们是否有动机让自己的信号能在 1 万光年外被接收到。
尤其是全向信号的传播规律是:要让信号在 10 倍远的距离被接收到,功率需提升 100 倍;要让信号在 1000 倍远的距离被接收到,功率则需提升 100 万倍。因此,你大概率会认为,一个文明发出的信号,要么是功率较低的本地信号,要么是功率极高、且更具方向性的信号。这也是对 “我们本该被外星信号淹没” 这一观点最常见的反驳理由。
尽管如此,这种反驳建立在三个重要假设之上。首先,信号传输的普及程度仍较低,以至于我们并未处于能接收到这些信号的区域。毕竟,一个为在特定距离、通过普通小型天线高保真接收而设计的信号,在更远的距离上,或是通过大得多的接收器,也能以较低的保真度被捕捉到。
普通人家屋顶上的卫星天线,与阿雷西博天文台曾有的 1000 英尺宽的射电望远镜天线、1600 吨级的天线,或是拉坦 600 那 1890 英尺宽的天线相比,差距悬殊。这些巨型天线的探测范围极广,或许能接收到遥远得多的信号。
其次,即便远距离信号大概率是定向发射的,我们也不能假定所有信号都是如此 —— 关于这一点,我们稍后讲到信标时还会回来讨论。但我们也需注意,即便是定向波束(哪怕是激光),也会随着传播距离的增加而扩散,