对于不熟悉的人来说，“搜寻地外文明研究所”这个名字可能会让人联想到光滑的玻璃建筑、巨大的射电望远镜和愁眉苦脸的研究人员挥舞着神秘的打印件匆匆忙忙。毕竟，SETI（搜寻地外文明）是科学领域最深远、最具争议的项目之一。宇宙中可能存在除我们之外的其他文明的观点，可能导致乔尔丹诺·布鲁诺在1600年被烧死在火刑柱上。它引发了19世纪的一场著名报纸骗局，其中声称天文学家在月球上发现了一个“人蝠”社会。它激励了珀西瓦尔·洛厄尔在上世纪之交关于火星运河的著作，并启发了奥森·威尔斯在1938年臭名昭著的“世界大战”广播剧，导致数十万听众因以为真实的虚构火星入侵而陷入恐慌。
作为这段宏伟历史的顶点，搜寻地外文明研究所理应拥有同样宏伟的地点，但现实却要朴素得多。该研究所占据了加利福尼亚州芒廷维尔郊区一个居民区对面办公园区的一整层楼，离一家印刷公司和一家名为“欢乐屋戏剧服装”的商店不远。“这是世界上最大的此类业务，”研究所高级科学家赛斯·肖斯塔克说，“我们这里只有10到12个人在做SETI。不是成群结队穿着实验服拿着剪贴板的科学家。我真希望是那样。”
乍一看，该组织的成果似乎同样令人失望。今年是首次现代SETI搜索的50周年纪念：1960年4月，天文学家弗兰克·德雷克将射电望远镜对准附近的鲸鱼座τ星，开始聆听外星通信的独特“乒”声。结果他只听到了静电，而在此后的半个世纪里，一直都是一片寂静。
那么，肖斯塔克是否因为所有的沉寂而气馁呢？“当然不，”他说，不假思索地回答。尽管五十年来的结果都是空白，而且长期资金不足，但他和他的同事们比以往任何时候都更加乐观。他列举了一些原因：技术的显著进步正在加速搜索。最近的恒星调查表明，行星系统——很可能包括许多类地行星——在银河系和宇宙其他地方普遍存在。我们自己星球的最新探索表明，生命可以在比任何人之前想象的更广泛的环境中存在。
因此，许多SETI科学家将过去的50年视为一个学习过程。“想象一下，”SETI研究所SETI研究中心主任、该领域的坚定支持者之一吉尔·塔尔特说，“你不知道地球海洋里是否有鱼。所以你出去，用一个八盎司的玻璃杯舀水。你可能会找到一条。但如果玻璃杯空了，我想你的第一反应不会是‘没有鱼’。”
SETI的搜索者从一开始就知道成功是渺茫的。“一项有辨识度的信号搜索值得付出巨大的努力，”康奈尔大学物理学家朱塞佩·科科尼和菲利普·莫里森在1959年一篇题为“搜寻星际通信”的《自然》杂志论文中写道，这是SETI首次正式论证的理由。“成功的可能性难以估量；但如果我们从不搜索，成功的机会就是零。”科科尼和莫里森认为，跨越星际空间进行通信的最佳方式是无线电，因为它传输和接收都实用，并且可以轻易穿透地球（以及可能的外星行星）的大气层。
德雷克当时是西弗吉尼亚州格林班克国家射电天文台的一名年轻射电天文学家。当《自然》杂志的论文发表时，他已经在研究一种探测器，他可以用它来操作天文台的85英尺射电望远镜搜索外星信号。他把第一次搜索命名为“奥兹玛计划”，取自L·弗兰克·鲍姆书中奥兹公主的名字。这个项目失败了，但他并不惊讶。毕竟，他只看了少数恒星和无线电频率，持续了整整两个月。没有人会期望如此轻易地幸运地接收到外星广播，除非几乎每颗恒星周围都有技术先进的文明潜伏着。
首次尝试后不久，德雷克提出了著名的德雷克方程，它成为天体生物学这个新的跨学科领域的基本组织原则。该方程考虑了所有决定有多少（如果有的话）可探测的外星社会存在的因素。德雷克将每年在我们的银河系中形成的类太阳恒星数量乘以一些变量：其中拥有行星的恒星的比例；每个行星系统中可能存在生命的行星数量；生命实际出现的宜居行星的比例；智能出现的比例；发展出星际通信的智能物种的比例；最后，这些通信文明存活的平均时间长度。
当时科学家们唯一有所了解的因素是类太阳恒星的形成率。其余的都是纯粹的猜测。例如，关于在适当条件下生命出现的频率，卡尔·萨根等乐观主义者认为这几乎总是会发生。其他人则怀疑生命实际上是罕见的事件。在德雷克早期召集的一次聚会上，关于银河系中文明数量的意见从1,000到100,000,000不等，但许多该群体之外的研究人员认为真实数字可能是1——只有我们。这是一个荒谬的广泛范围，因此各种科学家都开始着手确定德雷克方程中的实际数字。天文学家开始寻找围绕其他恒星运行的行星。行星科学家开始向火星、金星和其他地方发送探测器，以寻找生命可能在其他地方扎根的迹象。生物学家试图解开生命起源的秘密。而SETI搜索者则继续扫描那期待已久的来自太空的信号。
在接下来的几十年里，SETI世界曾有几次短暂的激动时刻。1960年代，天文学家报告了附近巴纳德星周围一颗行星的证据。1976年，有报道称美国宇航局的“海盗号”着陆器在火星土壤中检测到生物活动的迹象（参见《发现》杂志2010年6月刊的“红色星球生命的新希望”）。一年后，天文学家杰里·埃曼宣布了他的“哇！”信号，之所以这样命名，是因为它看起来太像外星信息了，以至于他在射电望远镜的打印件上潦草地写下了“哇！”。所有这些线索都没有得到证实。
直到1995年，天文学家才开始在破解德雷克方程方面取得一些进展。那一年，一个瑞士团队发现了第一颗围绕太阳以外的类太阳恒星运行的行星。行星确实存在的证据极大地提振了SETI搜索者的情绪。如今，这类所谓的系外行星数量已超过450颗，其中包括一些超级地球，它们比我们的星球重几倍。 最近发射的开普勒空间望远镜如果存在地球质量的行星，将很快开始发现它们；鉴于迄今发现的行星数量之多，没有人怀疑它们的存在。
与此同时，SETI科学家们对德雷克方程的下一部分，即能支持生命的行星比例，也开始变得更加乐观。“直到大约10年前，我们只考虑围绕类太阳恒星运行的行星作为适合生命的地方，”德雷克说。银河系中最常见的恒星类型——小型、昏暗的红矮星——数量是类太阳恒星的10倍，但它们通常被直接排除在外。一方面，这类恒星倾向于发出大量耀斑，使其成为不可靠的生命来源。另一方面，它们太冷太暗，任何宜居行星都必须极其靠近它们运行。在如此近的距离，行星很可能会被恒星的引力锁定，以至于其中一侧永远面向恒星，变得炙热，而另一侧则永远面向黑暗空间，变得冰冷。“我们认为这些是阻碍因素，”德雷克说。
但理论家们重新考虑了。M型矮星的耀斑似乎会随着时间推移而减弱，新的气候模型表明，即使是潮汐锁定的行星也可能宜居，因为其大气层有助于平衡温度。与此同时，一个名为MEarth的项目于2008年启动，利用现成的业余望远镜，已经发现了一颗围绕M型矮星运行的行星，它只是稍微大了一点，稍微热了一点，因此不能被认为是类地行星。显然，扩大潜在目标恒星的数量大大提高了SETI成功的几率。
同样，宜居带（恒星周围行星可能拥有液态水的区域，对我们所知的生命至关重要）比1960年任何人想象的都要宽广，这一认识也让人们感到乐观。“我们现在知道，”德雷克说，“你可以把金星移到离太阳更远的地方，它仍将保持宜居”，这要归功于温室效应。“我们知道木卫二和土卫二的表面下有液态水。我并不是说木卫二海洋中可能存在技术文明；你可能需要火来做到这一点。但我对SETI比以往任何时候都更加热情。”
不仅仅是潜在目标数量的增加，让德雷克和其他SETI科学家感到乐观。寻找外星信号的实际搜索能力也大幅提升。自德雷克的第一个实验以来，科学家们不得不猜测外星人可能如何广播的几乎所有方面，包括在数十亿种可能的无线电频率中选择哪种的棘手问题。如果你正在收听5频道，而外星人却在6频道上愉快地聊天，那将是很糟糕的。
同时收听多个频道需要强大的电子设备。但自SETI首次实验以来，数字电子设备的功率呈指数级增长，而成本却急剧下降。这意味着搜索者可以在给定的时间内以更多方式查看更多恒星。“我们比弗兰克·德雷克在奥兹玛计划中做得好14个数量级——这种进步还将继续，”塔尔特说。
在奥兹玛计划时代，无线电是人们能想象到的唯一有效的星际通信方式。然而，随后大功率激光的开发提供了另一种星际间传输信号的方式。劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置的物理学家们已经制造出功率达拍瓦（即10^15瓦）的激光器。“这些激光器发射的纳秒脉冲，如果经过凯克望远镜中10米反射镜的反射，其亮度将超过恒星本身一千倍，”德雷克说。“如果外星人正在发送这些信号，我们有光电管可以探测到它们。”
即使是普通的望远镜也能探测到数百万颗恒星，这意味着它也能捕捉到任何比这些恒星更亮的光芒闪烁。德雷克已经进行了一项大规模的光学SETI（OSETI）搜索，寻找天空中以某种有意义的方式闪烁的光点；他正在寻求资金，以便在加利福尼亚州圣何塞附近的利克天文台启动一项新的搜寻。保罗·霍洛维茨，一位哈佛大学物理学家，也是SETI的另一位老兵，他使用光学波段已经十多年了，目前正在进行一个活跃的OSETI项目。他——当然——比以往任何时候都更加热情。“查理·汤斯（激光开发的先驱）几年前做了一次演讲，”霍洛维茨说，“并指出，如果我们的激光功率能比现在提高一两个数量级，我们就能产生远距离星球上肉眼可见的脉冲。”
外星人只需要比我们稍微先进一点，就能做到这一点，然而我们并没有看到肉眼可见的闪光。“你可以认为这令人沮丧，”霍洛维茨说。“但我质疑他们为什么要拼命传输巨大的能量来让自己被看到，而他们可以把能量降低到我们可能在20年内就能检测到的水平。”他认为外星文明可能只将信息瞄准比我们更先进的文明。
肖斯塔克也怀疑是否有外星人正在试图专门联系我们。“他们不知道我们存在，”他说，“我明确地说。他们知道这里有某种生物，但这几十亿年来一直如此。”只有在过去的100年里，我们才开发出无线电发射器。“他们不会浪费能量向蓝绿藻发送信号。”相反，他认为他们可能有一个显示生命迹象的行星长名单，并可能每隔几天对每个行星发出一次毫秒级的脉冲——一个简单、低投入的项目，看看另一端是否有人在注意。“如果今晚有一次明亮的闪光，三周后又有一次，”他说，“我们会竭尽全力研究它——然后我们可能会建造一个巨大的接收器来尝试了解更多。”
SETI搜索的首要问题是，即使外星人存在，我们也完全不知道他们会如何思考，他们会选择做什么，或者他们会如何做。塔尔特指出，SETI搜索者一直在寻找的只是极少数恒星的有限类别信号。“也许我们没有观察到足够的恒星或足够的频率，”她说，“也许我们寻找的不是正确的技术，因为我们还没有发明它。”
对于SETI社区来说，这样的想法是鼓舞人心的，而不是令人气馁的。像塔尔特和德雷克这样的人一直在思考各种听起来疯狂的新想法；他们认为这是他们工作的一部分。例如，早在1960年代，物理学家弗里曼·戴森就曾提出，先进文明会在其恒星周围建造壳层，以捕获并利用每一点能量。一些天文学家立刻着手寻找戴森球，它们会泄漏出特定的红外辐射。在他的新书《诡异的寂静》中，天体生物学家保罗·戴维斯提议寻找隐藏在地球微生物DNA中的外星人证据。“一个外星探险队来到地球可能曾利用生物技术协助矿物加工、农业或环境项目，”他在《华尔街日报》的一篇文章中写道。“如果他们为此目的修改了某些地球生物的基因组，或者从头创建了自己的微生物，这种篡改的遗产可能至今仍然存在，隐藏在生物记录中。”
一些SETI的想法是如此遥远，几乎不可能进行测试。肖斯塔克建议，唯一明智的方法是，从我们今天理解的科学开始，并假设我们以后能够探索更多。“想象一下现在是1492年，”他说，“你会告诉哥伦布不用费心——如果他等500年，他就能在六小时内穿越海洋，吃着难吃的食物吗？”
目前，这种态度主要体现在弗兰克·德雷克于1960年启动的射电SETI项目更大、更好、更快、更智能的版本上。最新的工具是LOFAR，这是一个由44个低频射电探测站组成的阵列，正在西欧各地陆续上线，其中36个在荷兰。这些相对较小、成本低廉的天线将连接起来，以媲美世界最大天文台的功率，LOFAR的部分观测计划将专门用于SETI。
在加利福尼亚州哈特克里克，由微软联合创始人保罗·艾伦资助的艾伦望远镜阵列也采用了类似的方法，它由42个20英尺的碟形天线组成。该阵列于2007年开始运行，利用低成本电子设备将众多射电天线的输入信号组合起来，并对由此产生的信号进行梳理，同时进行传统的射电天文学观测和扫描外星信号。帮助管理该项目的塔尔特正在寻求资金，以将碟形天线数量增加到350个。
“我们现在根本不应该感到气馁，”肖斯塔克带着他一贯的热情说。霍洛维茨进一步阐述了这一想法：“想象一下，如果仅仅因为有人说你是个疯子，你就不去尝试，你会感到多么愚蠢。”
