天体物理学家丹·沃西默正在寻找外星人。或者，准确地说，他正在通过个人电脑的修改版屏幕保护程序监听他们。在加州大学伯克利分校空间科学实验室的沃西默办公室里，他的电脑屏幕上全天闪烁着绿色、蓝色、粉色和红色的尖峰。每个尖峰都代表一个传入的无线电信号。尖峰越高，信号的强度和功率越大。任何持续的峰值都可能是一个来自宇宙彼端的呼喊。“为什么要在屏幕上看金鱼或飞行的烤面包机呢？”沃西默说，“当你可以做一些回答古老问题‘我们是否孤独’的事情时？”
过去，监听外星人是那些拥有最大“耳朵”——巨型碟形射电望远镜——的人的爱好。事实上，近40年来，像沃西默这样的研究人员一直在用这些高功率仪器扫描宇宙，希望能偶然发现外星广播——类似于《我爱露西》的外星版本。这项搜寻缓慢而艰巨。但真正让沃西默沮丧的是，他没有足够的超级计算机来筛选他们正在收集的海量无线电传输数据。外星人可能已经尝试过联系我们——但他们的信息可能正闲置在硬盘上，等待被解码。
现在，多亏了沃西默，任何拥有个人电脑的人都可以加入寻找外星智慧的行列。沃西默与同事大卫·安德森共同开发的这个想法将于本月首次亮相。它被称为SETI@home：一款伪装成屏幕保护程序的数据分类软件。本月晚些时候，从互联网（http://setiathome.ssl.berkeley.edu）下载的该软件将允许业余电脑爱好者接收并整理来自世界最大射电望远镜的数据块——位于波多黎各阿雷西博南部山区的千英尺直径天线。SETI@home用户无需了解任何天文学知识。他们也无需知道如何寻找信号。只要屏幕保护程序开启，程序就会完成所有工作。
SETI@home 项目——如此精简、如此精密、如此经济——与最初与外星人交流的方案大相径庭。1820年，德国数学家卡尔·弗里德里希·高斯希望通过在西伯利亚森林中开辟一个巨大的直角三角形，向路过的外星人宣告我们的存在。他的计划是在三角形内种植小麦，然后用松树林围绕每条边形成一个正方形。路过的外星人会瞥见这个田园诗般的 a² + b² = c² 表示，并知道这个星球上的居民已经掌握了勾股定理。其他有远见的人则偏爱更华丽的展示。1840年，维也纳天文学家约瑟夫·冯·利特罗提议在撒哈拉沙漠中挖掘一片巨大的沟渠，并用煤油点燃它们。近30年后，法国发明家查尔斯·克罗斯公布了一项计划，利用七个精心放置的镜子将阳光反射到火星。理论上，惊叹的火星人将看到北斗七星的形状：来自附近地球的智慧之光。
在二十世纪，寻找外星人的方法变得更为务实。1959年，物理学家菲利普·莫里森和朱塞佩·科科尼提出，试图广播信号的外星人很可能会在电磁波谱上的一个重要位置进行。他们得出结论，一个明显的“标记”位于1.42千兆赫。这是氢——宇宙中最丰富的元素——释放能量的频谱点。莫里森和科科尼认为，外星人选择在一个靠近这种通用标记的“频道”上广播信号有一个实际原因。该频谱区域受其他类型的自然电磁辐射干扰较少。
天文学家弗兰克·德雷克随后发起了首次现代外星无线电信号搜索。德雷克利用西弗吉尼亚州格林班克85英尺宽的望远镜，分析了两颗恒星——鲸鱼座τ星和波江座ε星——寻找1.42千兆赫的信标。这项名为“奥兹玛计划”的努力，标志着一个新科学领域的正式诞生：地外智能搜寻。
沃西默口齿清晰，乐观向上，笑容迷人，热情洋溢——正是外星人应该首先遇到的人类。在过去的15年里，他一直领导着“寻找附近发达智慧文明的射电发射”（简称SERENDIP）项目。
“射电望远镜是一个曲面镜，”沃西默说。“你把探测器放在焦点上。”传入的无线电波信号从反射碟面弹射，在焦点处汇聚并转化为电脉冲。在大多数射电望远镜中，碟面会移动；这就是接收如何从天空的一部分转移到另一部分。但是阿雷西博那座体育场大小的碟面是直接建在地上的，所以必须移动的是接收器。“碟面上方悬挂着一个由支柱组成的网格结构，接收器从上面垂下。其他团队也会安装他们的实验设备，我们的SERENDIP接收器也随之搭乘。它也聚焦——但聚焦在天空的不同部分。我们无法控制指向哪里。但这没关系——因为我们也不知道应该往哪里看。”
阿雷西博射电望远镜以其强大但狭窄的波束（常与通过鸡尾酒吸管看到的景象相提并论）一次只能观测到天空的百万分之一。然而，经过六个月后，这个波束能够扫描其视场（约占整个天空的三分之一）中的整个天空。因此，沃西默笑着说，这种搭便车策略“几乎和独享望远镜一样好”。
在SERENDIP项目20年的历史中，信号探测能力呈指数级增长。沃西默声称，原因在于摩尔定律——英特尔联合创始人戈登·摩尔的久经考验的公理：计算能力每18个月翻一番。当1979年首次启动SERENDIP搜索时，该程序只能扫描100个频率或通道。如今，这个数字已达到1.68亿个通道。
然而，这种令人眩晕的进步的瓶颈在于程序主机的处理能力。它们根本无法以信息涌入的速度进行分析。一个解决方案是持续升级计算机，但这将是极其昂贵的。幸运的是，SETI@home屏幕保护程序提供了一个更巧妙的解决方案。用户可以从阿雷西博天文台接收256千字节的数据块——大约100秒的观测时间。在典型家用电脑上随意使用，屏幕保护程序需要一两周的时间来处理这些数据。届时，系统会提示用户发送已完成的数据块并下载新的数据块。“SETI@home将使我们能够沿着摩尔定律的增长曲线前进，”沃西默宣称。“而且我们无需为此付费。参与者会想要升级自己的机器。因此，我们将能够进行越来越强大的搜索——而无需购买越来越强大的设备。”
沃西默显示器上屏幕保护程序的版本，其彩虹般的尖峰，是极其简洁的。沃西默说，未来的版本将向用户精确显示他们正在观测的天空位置，以及他们迄今为止已经瞄准了多少颗恒星。最棒的是，用户可以实时观看分析过程的展开——并成为他们所在街区第一个探测到来自遥远世界的信号的人。
实际操作中，SETI@home将使SERENDIP的灵敏度提高十倍。目前，该项目正在查看一个非常窄的频带，大约1亿个频率：一个100兆赫的范围，中心恰好在1,420（氢线）。增加的计算能力不会查看草堆的不同部分，但它将允许对针进行更深入、更彻底的搜索。
“SETI@home可以帮助我们从较弱的发射器中找到更远的信号，”沃西默说。他补充说，筛选微弱传输的证据至关重要，因为电磁泄漏——就像几十年来从我们星球辐射出来的电视和高频无线电信号一样——往往非常微弱。“它还将帮助我们检测脉冲信号、漂移信号以及那些不保持稳定频率的信号——这些正是我们期望在旋转行星上的发射器发出的信号。”
去年11月，一百名用户测试了该程序。2月，约有21万名SETI@home志愿者正在等待下载该软件——这已经是迄今为止世界上最大的计算机任务组。
同时，沃西默和他的同事们正在继续收集越来越多的原始数据。SERENDIP的策略是大范围地搜索天空，涵盖数百万颗恒星。问题是，搜索一直局限于无线电波频谱中，外星信标最有可能出现的狭窄区域。凤凰计划是加利福尼亚州山景城SETI研究所的核心项目，正在进行更集中的搜索。凤凰计划只观测1000颗类太阳恒星，它们都在距地球200光年之内。这项研究收集了广阔无线电频率范围（1.2至3千兆赫）的信号，这些信号可能携带外星无线电或电视泄漏，以及正式的信标。用通俗的话说，SERENDIP可以在雾蒙蒙的海岸线上任意位置找到相当于强大灯塔光束的无线电波。而凤凰计划则可以检测到灯塔看守人的手机——但前提是它的天线必须直接对准灯塔本身。
阻碍SETI的一个问题是资源不足。“目前，我们的效率很低，因为我们只是作为大型天线的客人进行观测，”SETI研究所所长弗兰克·德雷克说。他著名的方程旨在计算银河系中“可观测文明”的数量，这是该研究所所有研究项目的基础（参见第66页的“德雷克方程”）。“如果我们有自己的望远镜，我们的效率将提高许多倍。”
为此，SETI研究所与加州大学伯克利分校正在合作一项名为1hT的革命性项目——一个将于2005年建成的1公顷望远镜。1hT将利用突破性技术连接数百个小型消费级碟形天线。而且该项目将出人意料地经济实惠。德雷克估计其造价约为2000万美元。这仅相当于相同尺寸的单个碟形天线成本的五分之一。
许多因素将使1hT变得非凡。射电望远镜的波束取决于其碟片的直径；碟片越大，波束越窄。换句话说，一个大碟片能够非常仔细地观察天空的一小部分。一个小的碟片提供更大的视场，但灵敏度较低。用小碟片获得灵敏度的唯一方法是拥有大量的碟片，并且它们都观察相同的广阔视场。
与标准天线不同，1hT可以轻松形成多个波束，同时观测数百颗恒星。但它有一个缺点：1hT的灵敏度只有阿雷西博1000英尺碟片的十分之一。然而，如果该项目成功，它将为SKA铺平道路——一台一平方公里射电望远镜。这种阵列，其功率约为十个阿雷西博，将能够探测到围绕大角星运行行星上的外星电视节目。
这些计划雄心勃勃，但在当前技术范围之内。SETI设计图上一个更异想天开的计划是在月球背面建造一台射电望远镜。这将帮助研究人员克服一个主要问题：陆地射电望远镜的最佳频率范围——1到10千兆赫——正受到卫星、国防和手机传输干扰的污染。该计划将涉及在一个巨大的球形陨石坑中悬挂一个强大的天线，类似于阿雷西博。首选位置——萨哈陨石坑——靠近月球赤道，距离月球背面仅3度。电缆可以连接天线到近侧的一个发射器，该发射器将把数据传回地球。
尽管新技术不断涌现，沃西默和他的同事们仍希望通过这项任务日益民主的性质，来提高找到外星智慧的机会。例如，SETI联盟基层“阿古斯计划”的主任H.保罗·舒奇已经帮助业余天文学家架设小型射电望远镜，并将其努力联网，进行全球范围的外星信标搜索。该项目在51个国家拥有900多名成员，67个阿古斯观测站已上线——这只是舒奇雄心勃勃的5000个目标中的一小部分。
业余SETI研究者的机会从未如此之好。现在，随着SETI@home的出现，甚至可能第一个外星智慧的证据会以某人屏幕保护程序上的尖峰形式出现。当我们确实找到那个信号时（SETI研究者不喜欢“如果”这个词），很可能会有全球性的欢呼。但那些期待已久的外星人会同样乐意听到我们的消息吗？
“我们发现的第一个文明，很可能比我们先进得多，”沃西默指出。“所以这真的变成了一个动机问题。他们想和我们接触吗？他们可能已经和数百万个文明直接接触了。我们是否会受到那个银河互联网的欢迎，我不知道。”
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德雷克方程
1961年，当时30岁的天文学家弗兰克·德雷克提出了一个方程，用于估算银河系中可观测文明的数量（N）
N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L
R* = 银河系中每年诞生的类似太阳的恒星数量 fp = 这些恒星中拥有行星的比例 ne = 每个行星系统中类似地球的行星数量 fl = 实际发展出生命的类地行星比例 fi = 发展出智慧的生命行星比例 fc = 发展出技术的智慧生命行星比例 L = 可观测文明存在的寿命或年数
这位天文学家目前最好的估计是存在10,000个文明。最近在其他太阳系发现行星并未影响他的估计。发现这些行星只是加强了他早期对fp（拥有行星的恒星比例）的估计。他补充说，类地行星的数量ne也保持不变，因为目前的S技术只能探测到类似木星的行星。
德雷克承认没有人能确定方程中任何一个因子的确切数值。但方程右侧的第一个数值——比如恒星诞生率——比其他数值更确定。“德雷克方程没有给我们一个非常精确的数值答案，但它确实给我们提供了指导，”他说。“它告诉我们这并不容易。我们必须搜索许多许多恒星才能成功。无论你输入什么数字，都会得出这个结果。”——杰西卡·戈尔曼
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引力望远镜
SETI（搜寻外星智能）策略中最狂野的一个是利用我们的太阳作为“引力透镜”，能够以惊人的力量聚焦外星传输信号。
所有恒星都会弯曲它们周围的空间。（这是广义相对论的基本原理。）因此，来自遥远恒星系统的光线掠过太阳边缘，并汇聚成焦点。这个图像非常明亮，放大倍数高达百万倍。如果你在这个点——太阳的引力焦点——放置一个十米宽的碟形天线，其有效收集面积将是现有最强大射电望远镜的一万倍。“想要一个拥有平方公里射电望远镜功率的望远镜吗？”SETI研究所所长弗兰克·德雷克问道。“你可以拥有它——只需一个牌桌大小的接收器。”
“我的想法是，”他补充说，“这就是所有太空文明寻找外星智慧的方式。”
我们为什么不这样做呢？嗯，这有个难题。事实证明，最近的聚焦图像位于距离太阳550天文单位（AU）的地方。冥王星距离太阳40 AU——不到这个距离的十分之一。尽管如此，欧洲航天局正在认真考虑一项任务，将一个接收器运送到那个遥远的太空区域。使用电动离子推进和太阳帆等新颖技术为航天器提供动力，这次旅程预计需要40年。——杰夫·格林瓦尔德
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异界激光
像许多其他SETI策略师一样，肯特·卡勒斯是一名物理学家。但他为自己的工作带来了独特的视角：他是盲人。他早产，孵化器中的纯氧破坏了他的视力。因此，卡勒斯对外星智能搜索最新策略——光学SETI——的兴趣，带有一丝讽刺意味。
卡勒斯说，关于外星人可能如何交流的最佳猜测，取决于我们自己的技术进步水平。当1960年首次SETI射电望远镜搜索启动时，激光刚刚问世。物理学家们还没有想到，一个异星文明可能会使用高端激光技术向恒星发送信标。
“在射电SETI中，”卡勒斯说，“我们对寻找纯音感兴趣。”他吹了一声又低又长的口哨。“那是一个频率。一个音调存在的时间越长，你就能越好地测量它的频率。但如果我猛地拍手，你就无法指定一个频率。它有许多频率，分布在整个频谱上。事实证明，这是波的基本属性。如果波存在的时间非常短，它们的频率就是未定义的。”
传统的射电天文学探测定义明确的频率信号，而光学SETI则寻找在定义明确的时间点以短脉冲或爆发形式发出的信号。一束强大、聚焦于特定波长的激光，可以在给定方向上超越其恒星的光芒。如果这束明亮的激光发出一个非常短的光脉冲——比如说，十亿分之一秒长——那么这个脉冲将涵盖巨大的频率范围。
卡勒斯说，SETI研究人员所要做的就是建造一个能探测光子的接收器——并将每秒的观测时间分成数十亿个微小的时间门。“在某一个特定时间段内，你可能会得到100个光子。现在，背景星光在此时间内给你超过一两个光子的几率微乎其微，”他说。“所以你的探测器会对突如其来的光子爆发感到兴奋。”
光学SETI可以搜索许多频率的信号——从红外线到可见光——并且可以同时搜索所有这些信号。
“但这种调查的伟大新颖之处在于，”卡勒斯说，“它假定另一端的家伙在做与我们不同的事情——而且他们比我们稍微先进一点。”——杰夫·格林瓦尔德
