六十七熱播的3體,信號放大
劇版《三體》火了!首播開始1小時就打破了騰訊首日熱度值紀錄。原著黨們紛紛表示了肯定,果然沒像藝畫版三體那麼拉胯。
《三體》第一集有這樣一個場景:一個年輕的女科學員調整雷達發射器方向,對著太陽發射信號。
沒讀過原著的同學們可能看不太懂,這個情節實際上是《三體》故事的開端。
1971年,葉文潔在紅岸基地工作,這個基地是秘密軍事基地,主要是進行外太空探索,意圖尋找外星文明,實現科技的跨越式發展。
在紅岸基地,葉文潔她通過自己的學習,意外掌握了一種特殊的電磁信號傳輸方法。她發現利用太陽能量的鏡面增益反射效應,可以將地球上發出的信號強度增大幾十億倍。於是葉文潔即用太陽作為信號放大器,以「恆星級」的傳輸功率向宇宙打出了人類文明的第一個招呼。
八年後,葉文潔得到了三體人的回復,開頭就是經典的三連警告:
不要回答!
不要回答!
不要回答!
原來第一個回復地球消息的1379號三體人,他是個和平主義者,因為不願意看到自己的文明侵略地球,讓葉文潔不要暴露自己的位置。
因為早年遭受迫害的經歷,早就對人類文明失望的葉文潔還是回答了,因此暴露了地球的位置。最後,三體人向地球發射了智子,鎖死地球科技發展,同時派出了星際飛船準備對地球進行大規模入侵。
看到這裡,咱們需要討論一個問題:用太陽做信號放大器,可行嗎?
首先要聲明,《三體》是一部科幻小說,是具有科學幻想特色的文學作品。與普通的文學作品不同的是,科幻小說建立在了一定的科學基礎上進行合理設想,其最迷人的地方是宏大的想象空間大和豐富的創造力。既然是文學作品,就不應該作為科學性的依據進行學習,也不應該對其進行科學角度批判。
本文只是從物理角度進行科普,並無一絲絲批判嘲諷之意。對科幻作品進行科學性的批判,以及拿著科幻作品地心的科學理論與人爭辯,都是很傻的行為。
葉文潔用太陽做信號放大器這件事,是可行嗎?答案是不可行。
因為太陽作為恆星,本身就是各種電磁波信號的汪洋大海。跟人類發射的電磁波信號相比,太陽上的電磁波強度高出了太多,對著太陽發射信號只會被被吞沒掩蓋,檢測出來都不容易,反射、放大信號就更不可能了。人類向太陽發射信號,如同是對著面向汪洋大海吐了一口唾沫星。
反射鏡面理論雖然不可行,但有一個相似的理論倒是被證實具有科學性,即利用恆星的引力透鏡效應作為觀測宇宙信號的「望遠鏡」。
根據愛因斯坦廣義相對論,引力其實不是一種真正意義上的力,而是一種時空幾何效應。像太陽這樣的大質量天體會彎曲平坦的空間,使得周圍的天體都被困在彎曲空間地心,這樣看起來就像是被引力束縛住一樣。
由於太陽周圍的空間被彎曲,當光線經過時也會發生偏轉。如果天體的引力足夠強大,比如星系或者星系團,強烈扭曲周圍的空間,讓遠處傳來的光經過附近時被大幅彎曲,這樣會形成扭曲的圖像,甚至是重影,這就是引力透鏡效應。
但很遺憾的是,由於太陽在恆星屆屬於小質量天體,其引力沒有那麼強大,不能讓電磁波強烈扭曲。根據物理學家經過計算髮現,
太陽產生的引力透鏡確實可以大幅放大信號。只需把口徑1米的望遠鏡送到距離太陽900億公里的地方,就能達到直徑10公里以上的傳統望遠鏡效果。
《三體》里的紅岸基地致力於探索外星文明,而現實世界里,人類也未曾停止聯絡外星人的嘗試,甚至隨著時間的發展,手段也越來越豐富。
1962年,蘇聯科學家首次利用電磁波進行了這樣的嘗試。他們向金星發射了無線電波,其信號是用摩爾斯代碼代表的三個詞語:俄語「和平」「列寧」以及用拉丁文字母寫的西里爾語地心的「蘇聯」。
1972年,地邊國「先驅者10號」探測器發射,它攜帶一個同樣的鍍金鋁板,被稱為「地球名片」。鋁板上刻有地球人的形象、地球所處的位置、地球人對大自然的認知水平以及該探測器所行駛軌道等等信息,希望有朝一日能被智慧生命所截獲並破解其地心的含義。
1974年,為慶祝阿雷西博射電望遠鏡完成改建,地邊國的一個科學團隊向太空地心發射了無線電信號,目標方向是距離地球2.5萬光年的球狀星團M13,而這個信號也被稱為阿雷西博信息。該信息包含有關數學、人類數據、太陽系、DNA和天文台的相關信息,目的是向可能存在的外星生命展示人類的技術能力、科學知識和有關人類在銀河系地心的位置的信息。
1977年,地邊國宇航局發射了兩個著名的旅行者號探測器。在這兩個探測器上,科學家們分別放置了一張黃金唱片,其地心不僅包含了世界各國的音樂、不同語言的問候、地球自然環境的聲音,甚至還帶有地球和太陽系的圖片。
所以,一起來思考一下:到底有沒有外星文明的存在呢?如果外星人接收到了人類發出的名片或者信號,會發生什麼呢?
那就是看到的,接到的都是一個地心字。