外星人搜索之家：接收電波

何　寧

超過95萬人將他們的電腦投入到對外星智能生命的搜索中，以下就是該計劃的實施過程。這一計劃絕對是奇妙的：讓你的電腦從事一項世界上最激動人心的科學(xué)探索工作（當你的電腦閑置時），你可能有機會由于歷史上最重大的發(fā)現(xiàn)而分享諾貝爾獎。你將用世界上最大的射電望遠鏡深入銀河系搜索外星文明的信號。從我們對天文學(xué)和生物學(xué)的了解可以判斷，很有可能來自其他智慧生物的無線電信號，正等著我們從堆積如山的微弱的宇宙噪音中查找出來，人類也許有一線成功的機會。目前，大約有100萬左右的人已下載軟件加入了外星人搜索之家(SETI@home)——世界上最大的分散計算實驗。計劃主管大衛(wèi)·P.安德森說：“我們認為我們可錄取10萬人。”

外星人搜索之家是對奇跡Ⅳ計劃的一個補充，后者是目前進行的幾項重大的外星人無線電搜索工作之一。每一項都圍繞一個不同的戰(zhàn)略，每一項都有其優(yōu)勢和弱點。奇跡Ⅳ的優(yōu)勢是，它能利用在波多黎各Arecibo的巨大的305米射電天線，全天對天空進行掃描。其劣勢是不能選擇觀測區(qū)域，它或多或少是隨意對天空進行掃描的。

奇跡Ⅳ在1997年6月開始收聽信號。在過去的幾年時間中，它反復(fù)掃描地球緯度2°～38°之間天空上的幾乎每一點——阿雷西博射電望遠鏡可以觀測到的天空帶，這相當于全部的約28％。

奇跡Ⅳ系統(tǒng)可檢驗無線電波段100兆赫寬度的頻帶，并集中在1420MHz（21厘米波長）的氫的發(fā)射頻率上。地外智能搜索的研究人員長期以來對接近這一“21厘米波長”的頻率感興趣有兩個原因：外星人無線電工程師可能選擇它作為一個邏輯呼叫頻率——其他有天文學(xué)頭腦的文明可能想到的收聽區(qū)域；第二個原因是，氫周圍的頻率受到保護，因此地球上的電波對它的干擾比無線電波段的其他區(qū)域要輕。

奇跡Ⅳ將其100兆赫頻帶劃分成168×106個頻道，每個頻道只有06赫寬。在分別收聽每個頻道時，若碰上這種窄且純的信號，肯定是有意編排的“人”工信號，以盡可能有效地洞穿數(shù)光年的宇宙。

但將波譜劃分成窄頻道并詳細檢驗它們需要巨大的計算能力，甚至為奇跡Ⅳ定做的超級計算機的計算能力也限制了這項研究的深入而成為制約因素，這便是外星人搜索之家出現(xiàn)的緣由。1994年，一位家住西雅圖的計算機科學(xué)家大衛(wèi)·基蒂有一個大膽的設(shè)想，這就是“分配計算”——把無線電數(shù)據(jù)記錄在磁帶上，將它斷成數(shù)百萬個小段，然后將它們在互聯(lián)網(wǎng)上供給成千上萬個志愿者，讓他們的電腦在屏幕備用模塊空閑時處理這些數(shù)據(jù)。

在許多次拖延后，外星人搜索之家計劃在1999年5月終于出現(xiàn)在世界范圍的大量宣傳媒體中。它不斷吸引著熱心的志愿者，其數(shù)量超出了任何人的預(yù)料。如何加入對外星人的搜索？

安裝和使用這種軟件很容易，你只需要一臺聯(lián)網(wǎng)電腦（幾乎任何類型的電腦）和至少32兆字節(jié)的隨機存取存儲器。你可從外星人搜索之家網(wǎng)址(Setiathome.ssl.berkeley.edu)下載710k字節(jié)程序；該程序可自動安裝作為你的電腦的備用屏幕，然后提取350k字節(jié)數(shù)據(jù)“工作單元”記錄在奇跡Ⅳ接收器上；該程序在你的電腦進入備用屏模塊時將自動開始處理數(shù)據(jù)。或者，如果你有一臺帶大量隨機存取存儲器的快速電腦，你就能隨時在這一背景下設(shè)置該程序并進行運轉(zhuǎn)。

一個工作單元一般需要15小時～100小時處理完成，依你的設(shè)置而定；相比之下，Arecibo射電接收器以大約每秒兩個工作單元的速度記錄數(shù)據(jù)。你可以通過選擇空白屏模塊加快處理過程。當工作完成時，你的電腦將發(fā)回結(jié)果并提取下一個工作文件。

信息反饋回伯克利的加州大學(xué)空間科學(xué)實驗室中的總部后，你的結(jié)果被采集并入其他結(jié)果以供分析。如果你在一星期內(nèi)沒有完成你的工作單元，它就再發(fā)給別人。

這項計劃有了一個堅實的開端。幾星期來意想不到的需求，超出外星人搜索之家小組的硬件、軟件的處理能力。該小組的核心由安德森和主管科學(xué)家沃西默以及五名業(yè)余計算機工作人員組成，成千上萬的志愿者主要處理故障、堵塞的聯(lián)系和相同的數(shù)千工作單元的重復(fù)分配。到1999年6月下旬，該小組已安裝了更多的硬件以使工作更加平穩(wěn)地進行。

到1999年8月3日為止，942 000人登記下載了這一軟件，其中61％的人至少反饋了一個工作單元。這61％的人已投入41 900年的計算機時間，足以完成12×106 個工作單元。然而，當時伯克利小組還只能創(chuàng)造45×106個工作單元，12×106個工作單元的其余部分是復(fù)制品，作為不必要的工作發(fā)出。安德森和沃西默期待著不久獲得足夠的硬件以滿足巨大的需求。整個實驗將包括約100×106個工作單元。

外星人搜索之家分析的只是奇跡Ⅳ的100MHz帶寬中的一個狹窄的25 MHz波段，所選擇的波段集中在氫線上。它的寬度足以使集中在氫頻率上的發(fā)射機廣播在向地球運動或離開地球速度達每秒270千米時仍能被分辨出來，盡管這時產(chǎn)生了多普勒移動，而這個速度范圍包含了銀河系中（至少是能進入阿雷西博射電望遠鏡的銀河系部分）幾乎所有的恒星和行星，也包含了附近幾個星系中的一些恒星。

你得到的每個工作單元代表了107秒的阿雷西博射電望遠鏡的收聽時間和約10 MHz的帶寬。要用256個工作單元，首尾相接，才能覆蓋25 MHz帶寬不到兩分鐘。在這一很短的時間內(nèi)，望遠鏡掃過天空約03°～06°，射束約01°寬，所以你的工作單元收聽的只是天空的一窄條——約為一臂距離之外一個米粒的大小。