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风云之声|接收不到外星文明信息，是因为数学体系不一样？ | 环球科学( 四 )


关于最便宜、最准确、最有效的信息传输方式的问题 ， 也许通信理论家们最有发言权 。 毕竟 ， 正是这些人发展了使互联网和无线上网有效运行的理论 。 2004年 ， 克里斯托弗·罗斯（Christopher Rose ， 罗格斯大学电气工程教授）和格雷戈里·赖特（Gregory Wright ， 天体物理学家）对星际通信问题采用了通信理论的方法进行分析 。 他们放弃了信息必须以尽可能快的速度发送的要求 ， 转而调查发送信息需要多少能量 。 他们的结论惊人地清晰 ， 却违反直觉：从能量的角度来看 ，在某些材料上写下一条信息并将其扔到太空中比广播信息有意义得多 。 发送物理信息还有一个额外的优势：如果信息被截获和解码 ， 那么整个信息就可以通过验收 ， 而无需重复：你可以保证收件人有机会观看整部《唐人街》（Chinatown）电影 ， 而不是冒险地让他们只看到最后的几秒钟 。
因此 ， 罗斯和赖特提出了一个引人注目的观点 ， 即外星文明更可能用瓶子 ， 而不是电磁广播发送信息 。 他们讨论的出发点基于一些日常见解：如果你需要将大量数据从城镇的一头传送到另一头 ， 那么一个可靠的方法就是用一辆卡车装满蓝光光碟 ， 然后开车去你的目的地 。 此外 ， 简单的物理交换通常比辐射具有更快的数据传输速率 。 考虑这个例子：理论上光纤传输的最大信息速率大约是每秒100兆比特 ， 但你只要将一个装满5TB硬盘的盒子推过桌面 ， 就可以轻松地超过这个速率 。
在现代通信网络中 ， 我们往往不使用“物理”技术 。 我们通常希望信息能够快速传输 ， 在日常生活中的大多数情况下 ， 电磁信号的传播基本上是瞬时的 。 但是 ， 当我们向恒星发送无线电信息时 ， 信息将要持续行进数百年或数千年 。 在这种情况下 ， 紧迫性似乎不是一个太重要的因素 ， 我们可以合理地容忍延迟 。 罗斯和赖特将这一思想应用到了星际交流的案例中 ， 在这个背景下 ， 他们问道：“什么时候用书写要更好一些 ， 什么时候更适合发射信息？”
他们争论的一个关键点是这样一个事实：我们正在用越来越小的材料存储越来越多的数据 。 在我年轻的时候 ， 我的音乐收藏包括一些黑色的塑料架子 。 当我搬走CD盘的时候 ， 收藏实物的体积缩小了 ， 而我拥有的音乐数量却增加了 。
在未来的许多年里 ， 这一趋势似乎没有理由不能持续下去 ， 而且最终应该有可能把世界上所有书面的和电子的图书馆资料 ， 比如说 ， 10 20比特的信息都储存在一粒质量不超过1克的材料中 。 把这些信息刻录在质量为1克的基底上 ， 然后以譬如说千分之一光速的速度将其送入太空 ， 需要多少能量？而广播这么多位数的信息又需要多少能量？罗斯和赖特算出了数据并作了比较 。 他们指出 ， 总有一个两相平衡的距离 ， 超过这个距离 ， 用刻录信息的方法更好 。 得失平衡的距离取决于几个因素 ， 但在天文尺度上 ， 它从来就不是特别大 。 他们的一般性结论是： 就每比特信息所需的能量而言 ， 刻录比发射绝对有效得多 。 根据信息传播的距离和速度等细节 ， 效率差异可能是个天文数字 。
人们可以合理地提出质疑 ， 任何刻录在1克物质上的信息都难以在星际旅行中幸存下来：宇宙射线和其他各种因素的侵袭会降低信息的质量 。 此外 ， 在信息块传送的数千年中 ， 目标恒星的位置将会发生漂移 ， 因此 ， 还需要某种推进系统将信息块推回到恒星的轨道上 。 “信息瓶”一旦到达目的地 ， 就需要部署一个拆解系统 。 好吧 。 你可以为每1克刻录材料提供10吨的燃料和屏蔽装置 ， 它依然比广播信息更为有利 。 你可以将这些包含丰富信息的颗粒全部发送出去 ， 至少从能源使用和信息持久性的角度来看 ， 它还是比广播这些信息更有意义 。
当然 ， 我们对地球上的经济学运作模式也只有模糊的理解 ， 因此我们完全不知道外星文明的经济会如何运作 。 对于技术先进的文明来说 ， 也许传输每比特信息所使用的能源量已经不再是一个需要考虑的重要因素了 ， 他们能承担得起这笔费用——对于星际通讯的问题 ， 他们可以采用一种无目标的方法 。 不过 ， 我们很难准确知道他们究竟扔出了多少个瓶子 。


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