尋找地外文明:嘗試敲響外星人家門的「SETI@home」是什麼?

尋找地外文明:嘗試敲響外星人家門的「SETI@home」是什麼?
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我們想讓你知道的是

找尋系外行星就是找尋外星人的前傳。要先找到可居住的家,才可能有生物,進而有機會發現高等文明。

文:曾耀寰(中央研究院天文與天文物理研究所研究副技師,《科學月刊》理事長)

SETI@home是什麼?

今(2020)年3月初,美國柏克萊SETI研究中心(SETI Institute)發布訊息,該中心將於三月底停止對外提供觀測資料,SETI是尋找地外文明(Search for ExtraTerrestrial Intelligence)的縮寫。這項服務始於上個世紀1999年5月17日,至今已滿21年。這是讓一般民眾志願協助天文學家分析資料的計畫,只要用個人電腦就可以參與分析,這計畫稱做「SETI@home」。

根據研究中心的統計,累計到2008年SETI@home已經超過17萬名自願貢獻者,超過32萬台電腦參與分析資料,現今平均計算能力高達1.2拍浮點運算(petaflops,註)。相較於全世界超級電腦排名,大約是第466名,而全世界最快超級電腦的計算能力,則是148.6 petaflops。

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註釋:petaflops代表每秒有1015次的浮點運算,而浮點是電腦系統中常見表達小數點數值的方法,可用於估算電腦效能。

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20年前如何尋找外星人?原來是利用螢幕保護程式

為什麼有這麼多自願者加入計畫?因為大家想知道宇宙是否有外星人。天文學有三大吸引大眾目光的研究:系外行星、黑洞和宇宙學。去(2019)年4月,事件視界望遠鏡計畫發布M87星系中心超大質量黑洞的照片,轟動全世界。而去年的諾貝爾物理獎得獎的三位天文學家,研究方向就是系外行星和宇宙學。

不諱言,找尋系外行星就是找尋外星人的前傳。要先找到可居住的家,才可能有生物,進而有機會發現高等文明。

SETI@home上線的1999年是怎樣的年代?大家現在熟悉的iPhone,第一代是在2007年6月發售,開啟了智慧手機的時代,而1999年用的手機幾乎是諾基亞(Nokia)和摩托羅拉(Motorola)的天下,手機螢幕只佔整體的三分之一。

另外,當時個人電腦的主流CPU,是英特爾(Intel)32位元的PentiumIII處理器,運算速度比現在慢了1萬倍。電腦顯示器的厚度和寬度,差不多像一口大箱子,屬於陰極射線管顯示器(cathode-ray tube, CRT),螢幕玻璃的背面塗上紅綠藍三種顏色的螢光粉,顯示器利用高壓放電的方式,同時將三道電子束打向螢幕,產生多采多姿的影像。

當時主流的網路頻寬是10 Mbps乙太網路,大約只有現在的百分之一,家裡用的網路是透過電話撥接上網,這些都不是現在的讀者可以想像。

雖是1999年啟動上線,SETI@home的點子則來自1994年的一場討論,當時天文學家卡斯諾夫(Craig Kasnov)和電腦工程師傑岱(David Gedye)聊到如何激發大眾對科學的興趣,並且還能協助科學家分析資料,於是「大家一起幫天文學家找尋外星人」就成了最吸引人的點子。

傑岱將網際網路、分散式計算、地外電波訊號及螢幕保護程式結合在一起,民眾只要下載螢幕保護程式,在個人電腦空閒的時候,程式會在暗地裡下載電波訊號進行資料處理。原本螢幕保護程式的功能,是在電腦閒置時會自動執行的程式,藉以延長早期電腦CRT螢幕的壽命。現在除了保護螢幕,還可以找尋外星人,簡直是一舉數得,如果發現外星人,甚至可以名流千古。

追尋外星人,其實是為了更了解自己

外星人的追風並不是現在才流行,美國亞利桑那州的羅威爾天文台(Lowell Observatory)是由波士頓富商羅威爾(Percival Lowell)在1894年建立。天文台建造以來成果豐碩,1930年美國天文學家湯博(Clyde Tombaugh)就是在此處發現冥王星。

羅威爾最初建造此天文台的主要目的,是找火星表面的文明遺跡,他深信火星表面看到的複雜條紋,是火星人建造的運河。更早在17世紀,克卜勒也寫過一本有關月球旅行的科幻小說(Somnium);而嫦娥的故事應該算是中國有關月球的科幻小說。

人們一直思考地球以外的文明,人類是宇宙孤寂的生命嗎?處於21世紀的人們,難道只能思考或者聽從一些飛碟組織,宣稱外星人降臨或早就來到地球的說法嗎?

西方宗教將亞當和夏娃認做人類的始祖,是上帝照自己的形象創造出來的,而西方人自認上帝子民,居住的地球處在宇宙中心,任何異於地心說的論述都是邪魔歪道。在科學家藉由一連串的觀測證據下,人類不斷地從各種中心地位走下台階,地球不再是太陽系中心,太陽也非銀河系中心,甚至在熱大霹靂學說中,宇宙沒有任何位置是宇宙的中心。

除此之外,人類也不再只是上帝唯一的複刻本,各種型態的生命都可能存在宇宙某個角落,它們未必是以碳氫氧的有機體存在,也不一定需要陽光、氧氣和水。在科學的證據下,人們要以開放的眼光看宇宙。

人類文明難道是宇宙千億年孤寂嗎?人們應該將搜尋地外文明視為人類對自己在宇宙的定位,及對宇宙生命起源的瞭解。人們要做的不是執迷外星人出現在地球上的虛幻遺跡,應該用科學仰望浩瀚無垠的宇宙,更仔細且精確地找尋天際間的蛛絲馬跡,類似SETI@home讓一般大眾參與找尋地外文明的科學研究,不僅協助天文學家分析真正的科學證據,更可以進一步開拓個人的宇宙觀。

SETI@home即將結束,誰來接續尋找外星人?

隨著SETI@home停止服務,尋找地外文明是否也跟著停擺?其實天文學家還繼續收集和分析資料。SETI@home讓一般大眾透過螢幕保護程式,每次下載電波望遠鏡100秒資料,再剔除來自人造衛星、電視、廣播電台和各種有意義的天體電波訊號(如脈衝星),從中找尋「雜訊」,天文學家再藉由這些雜訊進一步分析是否為來自地外文明。

雖然在今年4月以後,這項公眾參與科學的工作不再持續,原本收集資料的阿雷西波電波望遠鏡(Arecibo Observatory)仍繼續正常運作,而天文學家將更深入分析過往20多年的資料。以前分析100秒資料就像是拿著放大鏡挨著大象分析皮膚的皺褶,現在則是向後退個三五步,從更寬廣的角度觀看並瞭解這隻大象。

而公眾參與科學研究的活動是否就此停止嗎?有鑑於SETI@home是一項非常成功的創舉,各種類型的科學研究機構,早已紛紛推出自家版本的公眾參與科學計畫;例如預測蛋白質三維折疊行為的folding@home,比較宇宙理論模型和實際觀測資料的cosmology@home,甚至有名為宇宙動物園(Zooniverse)的專門網站,提供將近100個網路公民計畫(Citizen Science),讓民眾直接上網站分析科學家提供的資料。

至於尋找地外文明的觀測計畫,除了原本阿雷西波電波望遠鏡,位在南非的MeerKAT陣列及中國貴州的天眼未來,都有可能提供資料給SETI研究中心,其他相關研究仍不斷推陳出新。

雖然科學界對於是否該主動搜尋地外文明的觀點分歧,但思考人們是否孤寂於宇宙,對人類自我定位和未來發展方向,肯定會有深刻的反思。

本文經科學月刊授權刊登,原文刊載於此

責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


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