天然的星际导航系统——脉冲星

导航中最关键的，就是能了解并准确表示出位置，要是做不到人就迷路了。在现代世界，我们能用各种应用中的GPS（全球定位系统）来解决导航的问题。尽管在过去，也有像指南针这样的技术，但在历史上，不知道确切位置可是会导致灾难发生。

1707年，英国皇家海军就遭遇了一场海难，损失了几艘主力战舰，原因是对当时的导航员来说，要准确计算经度极其困难。说白了，天气糟糕时，船只没按所设想的路线航行，就触礁了。为了解决此类问题，约翰·哈里森（JohnHarrison）发明了航海天文钟（marinechronometer）。在宇宙里导航同样是个问题，只是其规模大小从海洋变成了星系。

脉冲星（脉冲星是什么意思）

1972年，卡尔·萨根（CarlSagan）、弗兰克·德雷克（FrankDrake）和琳达·萨根（LindaSagan）在设计先驱者镀金铝板时，就遇到了导航的问题，要怎么告诉外星文明我们在哪呢？这三人可没有直接给外星人一张到地球的路线图，这里先不谈这么做的优点，他们三人最后用的是相对位置，14颗脉冲星相对于银河系中心的相对位置。这么做有其道理，因为很有可能，遥远的外星文明会理解导航的法则，也能理解脉冲星有多么特别，还能理解在定位上，脉冲星是多么管用。维达尔详细列出了，脉冲星为什么不可能来源于外星文明的五个理由。

第一个理由是脉冲星放射出的能量非常巨大。维达尔反驳了这个理由，他指出，我们根本不懂高等级的外星文明如何利用能源。毕竟我们自己也讨论卡达舍夫量表（KardashevScale），讨论建造戴森球（DysonSpheres），这些都意味着极高的能源利用。我们也不知道那的规则是什么。如果脉冲星整个都不是天然形成的，那造一个脉冲星的确要花费巨大的能源。

但如果脉冲星有部分是天然形成的，外星文明为了用其导航而调整了其能量输出，那么能源和资源消耗的等式都会改变。认为脉冲星和地外文明无关的第二个重要论据是，脉冲星并不独特。这论据几年前就有了：两个单独的外星文明，在同一时间，都用着相似的频率朝着地球广播，这几乎是不可能的。维达尔同样反驳了这个论据，要知道，如果外星人来到地球，发现有两部手机用着相同的频率广播，就以为这是自然现象，那外星人也太蠢了。

他进一步指出，没人敢说脉冲星发的信息，就是给我们看的，相反，脉冲星发的信息可能只是给外星人当导航信标用。维达尔用了下面三个回答来反驳。首先，要认为脉冲星的形成受地外文明的作用，先不必急着排除掉那些模型。脉冲星可能是完全天然形成的，然后再被地外文明改造过，具体来说，毫秒脉冲星可能是天然存在的，但也有种可能，地外文明引发出超新星，创造出了毫秒脉冲星。

航海天文钟图源：wikipedia

图解：先驱者镀金铝板的左方绘有一个放射性的符号，上面的15条直线均在同一个地方放射出来。当中的14条线上列二进制的数字，表示了银河系中14颗脉冲星的脉冲讯号周期。由于每一颗脉冲星的讯号周期会随时间而变化，所以外星人可以依据当时的脉冲周期，计算这个太空船的发射时间。图源：wikipedia

图解：钱德拉X射线天文台拍摄的船帆座脉冲星，周围围绕着一股尘埃云，酷似《歌剧魅影》中的面罩形象。图源：chandra

脉冲星能像时钟一样。具体来说，毫秒脉冲星特别善于放出X射线，其精确程度足以和原子钟相媲美。事实上，一些脉冲星发射射线时的精度，太过规律太过精确了，以至于从表面上看，它们不太像是天然的。因为这一点，人类在首次发现脉冲星的信号时，还以为信号源来自人类，因为信号看起来太像人造的，就像某种干扰信号。然而，后来人们发现不是这样，信号源其实离我们非常遥远。然后，人们认真考虑过脉冲星来源于外星人的可能。

今天，我们知道事实并非如此，可真是这样吗？2017年，克莱门特·维达尔（ClementVidal）发表了一篇论文（论文链接附在文末），至少在某个特定的类别下，再次开启了对脉冲星起源的提问。

戴森球艺术概念图图源：gamingbolt

PSRB1509-58脉冲星图源：chandra

第三个论据是，脉冲星的信号并没有从行星上发出。维达尔指出，这是种先入为主的偏见，这次维达尔又对了。非自然的地外信号，不一定非要来自行星，甚至不一定非要来自靠近恒星系统的地方。很有可能就是如此，但是，我们最终还是不知道这些信号具体从哪来。

第四个论据是，脉冲星不是窄频带的。实际上这不太可能。搜寻地外文明的人很喜欢把窄频带的信号，当做探测的候选对象，因为用宽频带发送通信信号真的没道理，至少在过去没道理，原因是，用宽频带会无缘无故浪费掉很多能量。维达尔反驳说，我们自己就用宽频带发射信号，况且，如果脉冲星本是天然的，外星文明为了通信，调整了其波普中的某个区域，那么其余剩下的，可能就是脉冲星自己发出的天然信号。有道理。

最后一个也就是第五个论据，是最站得住脚的，我就是从这开始怀疑维达尔的论文。脉冲星完全天然形成的模型是存在的，事实上，我们很了解脉冲星，也知道脉冲星是如何形成的。换句话说，既然有能用的天然形成模型，根本就不需要外星起源说了。

图解：蟹状星云合成图，由三张照片（X射线、光学、红外线）合成，分别由钱德拉X射线天文台、哈珀空间望远镜、斯皮策空间望远镜所拍摄。

蟹状星云由约翰·贝维斯于1731年发现，对应中国、阿拉伯和日本天文学家于公元1054年记录的一次超新星爆发（编号SN1054，中国称天关客星）。1969年天文学家发现星云的中心是一颗脉冲星，直径约28–30公里，每秒自转30.2次，并发射出从γ射线到无线电波的宽频率范围电磁波。它也是首顆被确认为历史上超新星爆发遗迹的天体。图源：chandra

其次，并没有一种统一的模型能解释所有的脉冲星，脉冲星是个有很多变化的宽广领域。最后，维达强调，很显然，某些脉冲星发出的脉冲十分精确，精确到了原子钟的水准，而且这些脉冲星分布得很好，足够用来导航。这看起来的确有些奇怪，但维达尔也正确地指出，不是所有的脉冲星都适合导航，基本上，只有毫秒脉冲星适合。这篇论文很有趣，还让我们看到了重新检视旧思想的作用。

考虑到脉冲星研究的重要性，我对这篇论文表示怀疑，但这篇论文确实为搜寻地外文明，开辟了一种新的可能性，大家应该对此多多关注。但我觉得最有意思的是，哪怕所有脉冲星都是天然形成的，银河系现存的全部太空文明，都可能在用脉冲星来导航。我们也在一直观测着脉冲星，还把其用在了先驱者镀金铝板上，所以在某种意义上，我们或许已经是银河系定位系统的用户了，只是我们自己没认识到这点罢了。

论文：“脉冲星定位系统:探寻外星工程存在的证据”，维达尔，2017

BY:JohnMichaelGodier

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