您听过关于公共汽车上两位天体物理学家的笑话吗？那是在2010年1月，在阿布扎比的一个研讨会期间，他们抽空去参观迪拜——据导游吹嘘，这座城市明亮到从外太空都能看到。当天晚些时候，哈佛大学的Avi Loeb和普林斯顿大学的Edwin Turner试图弄清楚，他们需要离开地球多远，迪拜的灯光才会变得看不见。然后，他们换了个角度，思考如何通过寻找迪拜、拉斯维加斯或时代广场的遥远类似物来搜寻外星文明。
到目前为止，搜寻地外文明（SETI）主要涉及倾听外星文化有意或无意地发送到太空的无线电信号。但在学术界之外，Loeb和Turner将城市观测视为寻找地外文明的另一种方式。这种方法的优点之一是它对外星人几乎不做假设。它们不必向我们发送信号；它们只需要和我们一样喜欢人造光源，这是地球上所有现代社会共有的东西。但天文学家的初步粗略计算并不乐观。他们意识到，探测其他恒星周围行星的光污染远远超出了当今仪器的能力。
Loeb和Turner搁置了这个想法，但之后他们与物理学家Freeman Dyson进行了交谈，他以其在量子场论方面的开创性贡献以及同样著名的挑衅性推测而闻名。在20世纪60年代，他构想了戴森球——由先进文明制造的结构，可以完全包围恒星，捕获其大部分能量。最近，他建议抛物线形植物（他称之为“向日葵”）可以通过集中那里微弱的阳光，在太阳系的寒冷边缘生存。当Loeb提到搜寻外星城市灯光这一概念时，Dyson敦促他写下来。
城市灯光的特征
为了准备发表一篇论文，Loeb和Turner根据哈勃太空望远镜提供的最详细的视图进行了一些硬性计算。他们得出结论，哈勃望远镜能够探测到亮度与东京相当的城市，其距离是地球到太阳距离的1000倍。这将把它置于太阳系深处，远远超出冥王星所在的柯伊伯带。
为什么是东京？研究人员之所以聚焦这座城市，不仅因为它是我国最亮的城市中心之一，而且因为Turner——一个自称的日本迷——当时恰好在那里。此外，在福岛核事故之后，他可以轻松获得关于东京电力消耗的详细信息，其中大部分用于照明。
在他们的论文中，Loeb和Turner概述了如何区分太阳系中自然发光的天体和人造光源。科学家们依赖于物理学的平方反比定律，该定律指出，光的强度会随着光源与其目标之间距离的平方而减弱。遵循这一定律，从太阳到遥远地点（例如冥王星）的光线会随着距离的平方而减弱；然后从冥王星反射回太阳的光线也会因相同的因素而减弱。这两个因素相乘，所以当光线返回太阳时，它已经根据距离的四次方减弱了。（地球相对于冥王星离太阳如此之近，以至于四次方规律对我们也适用。）但是，如果冥王星上存在人造光源，其视在强度不会随着距离的四次方而减弱，而是随着距离的平方而减弱——因为光是单向传播的，而不是往返传播。
Loeb和Turner意识到，区分自然光和人造光源的秘诀在于对运动中的物体进行多次观测。所有绕太阳运行的天体都沿着某种椭圆路径运行。随着它们的移动，它们与我们的距离会改变，它们的视在亮度也会改变。如果原始光源是太阳，亮度将与距离变化的四次方成正比变化；如果光是人造的，其强度将与距离的平方成比例变化。
在太阳系边缘
尽管Loeb和Turner在得知他们的策略无法轻易推广到其他恒星周围的行星时感到沮丧，但广阔、未开发的太阳系外围领域提供了充足的资源。Dyson认为柯伊伯带是一个迷人的区域：那里有数十亿由冰和“恰到好处的[矿物质]”组成的物体。“如果生命能在那里建立起来，它将拥有所有必需品——化学物质和阳光，一切所需，”他在2003年的一次TED演讲中说道。
Loeb和Turner于去年秋天在网上发表了他们的研究成果，并于4月在《天体生物学》杂志上发表，但天文学界的反应不一。“如果我只能选择一种SETI策略，我不会选择这个，”加州大学伯克利分校的SETI专家Dan Werthimer说。“但我认为最好的策略是选择很多种，因为很难知道地外文明在做什么。”
迪拜二人组接受了这一观点。科学方法的目的不是基于传统智慧（即大多未经证实的好奇心）来排除想法，而是要自己去验证事物——尤其是在成本适中而潜在回报巨大的情况下。本着这种精神，Loeb和Turner希望继续他们的搜寻人造光源的探索。他们认为他们的计划成功的几率很小，但仍然坚持下去，因为它触及了一个重大的问题：宇宙中是否存在其他智能生命，也许就在我们所在的宇宙邻域。
他们提案的优点在于，它可以利用两个已计划的天文观测项目。第一个是全景巡天望远镜和快速响应系统，它将依赖夏威夷的一个四台望远镜网络来搜寻小型的、快速移动的近距离天体，如小行星、彗星和柯伊伯带天体。第二个是大型时域巡天望远镜，它拥有相似的科学目标，但它将从智利一座山的山顶南半球视角扫描天空。
“如果我们发现物体亮度随距离平方反比变化，我们不会说，‘哦，不！太阳系里有外星人！’ ”Turner说。“但我们会想把其他望远镜对准那里，努力弄清楚发生了什么。”
其他恒星周围的城市
现实情况是，天文学家甚至对柯伊伯带天体最基本的常识都知之甚少，更不用说它们是否孕育生命了。它们太小太遥远了，即使是最大的望远镜也只能看到它们像光点一样。亮度变化实际上是我们能研究的这些神秘冰冻天体的少数几个特征之一，所以每一条信息都可能带来一些新发现。
“至少，我们将对柯伊伯带天体有更多的了解，深入了解它们的形状、自转和反照率，”Loeb说。“我们将以统计的方式，从大量物体中提取新信息，所以即使没有文明被发现，我们也能进行很好的科学研究。”
有一天，随着我们拥有更强大的技术，我们可能会走得更远，窥探我们银河系中其他类地行星上的外星城市（或赌场带）。要在约30光年的范围内（大约是离我们最近的已知可能宜居行星的距离）发现地外文明的城市之光，需要一台比绕地球运行的哈勃太空望远镜强大至少一百万倍的望远镜。
届时，天文学家将不得不建造一台拥有大约2400米主镜的望远镜，而不是哈勃的2.4米（7.9英尺）主镜。这大约有一英里半宽。使用当前技术建造如此巨大的仪器是不可能的。目前，我们只能依靠人类的创造力来开发所需的工具，以便看到沐浴在城市光芒中的行星。
也许地外文明已经抢占先机。它们现在可能正在监视着我们的城市，观看拉斯维加斯最新启用的巨型赌场，或者迪拜不断涌现的灯塔。
Steve Nadis是一位常驻马萨诸塞州剑桥市的科学作家，他是
《内在空间形状》的合著者。
