寻找地外文明是人类从未停止的宇宙探索,每当我们在晴朗的夜晚仰望着一望无际的星空,看着那点点繁星时,我们真的不希望自己是宇宙中唯一的智慧生命。

对于人类来说,在我们能看到的数千万亿个星系中如果只有人类存在,无尽的孤独将让我们失去探索宇宙的所有意义。
那么我们发现过哪些疑似外星人信号呢?我们寻找地外文明的方式大致有两类,一类是向目标行星发送探测器或者载人飞船,使用探测器在这颗行星上寻找生命。
但这种方法只适合探索距离地球较近的星球,并且非常耗时。
以现有技术来说,登上火星最短需要6个月,飞到木星则需要五六年。
人类目前航行最远的航天器是旅行者一号,这颗探测器已经飞出来日球层进入了星际空间,但要飞出太阳系仍需要1.7万年左右。
另一类方式就简单很多,我们只需要建立大型的射电望远镜接收来自宇宙各个方向的信号,就有可能从中解析出地外文明向宇宙发送的信号。
比如1977年接收到著名的wow信号,据分析wow信号大概来自200光年外的一个恒星系,由于信号在宇宙中的传播速度也是光速,所以这个信号是对方在200年前发出的,并且在此之后我们再也没有收到过相同的信号。
另一个更为惊人的信号则来自太阳系旁边的比邻星,这是一个频率为982兆赫的窄带信号,虽然只持续了0.3秒却引起了巨大关注。
原因就在这个982兆赫的频率上,因为这个频率与我们的手机信号频率差不多,由天体自然产生的概率非常小。

也就是说,如果这个信号是人为发送的,那么比邻星存在一个三体文明的可能性就非常大了。
不过在后来对此信号的研究中,我们又得到了一个相反的答案。
比邻星的信号看起来并不是人为信号,而是由比邻星和围绕它公转的行星相互作用中产生的,这个答案似乎非常自然的被我们自己的研究否定。
可如果换个角度来思考,这其中又好像透露着巨大的阴谋。
从信号长度来看,0.3秒的信号能够携带的信息量太少,如果是为了寻找宇宙中的其他文明,距离越远,信号中丢失的信息就越多,这样的信号被接收到时几乎不能解析出有用的信息。
很可疑的是,这0.3秒的信号有点像是意外的信号泄露,然后为了弥补错误,隐藏文明存在的痕迹,又立刻将信号源伪装,导致我们再次确定信号源时,研究的结果居然是让我们自己否定了原本的判断。
也就是说,比邻星的信号有可能真的是一个文明发出的人造信号,但他们明显知道我们的存在,在意外发出了信号后就立刻对我们进行了误导。
有人可能会有疑问,为什么他们会知道我们的存在呢?这很容易理解,人类早在100年前掌握了无线电技术时,就已经开始向宇宙发送无线电波,算算时间人类的无线电波已经传播出100光年的距离。
就算这些无线电信号无法走出太阳系,在上世纪40年代起,人类数次核爆实验发出的太阳般光芒早就传播到了几十光年外。
距离地球仅4.22光年的比邻星如果有文明存在,当他们看到太阳系中一颗行星上爆发了如此强大的光芒闪烁,要是不知道出现了一个至少掌握了核能的文明,那就太傻了。

其实我们可以换个角度来分析,如果比邻星信号持续的且明显含有人为信息,那我们反而需要保持沉默,这就像是他们故意在强调:快回答我快回答我,我很友好。
这种情况下极有可能隐藏了巨大的阴谋。
而我们接收到的比邻星信号极其短暂,等我们去分析信号源却又得到了相反的结果,那就只能说明他们在故意隐藏自己存在的痕迹。
或许比邻星的行星上出现了一个文明,但不想让我们发现他们的存在,原因可能就是上世纪的多次核爆实验,在他们看来地球上的文明绝对暴虐无比,连核武器都在自己的行星上随便使用。
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它说,一个系统的熵只会随时间增加,不会减少。
这也是唯一一条能指明"时间箭头"朝哪走的物理定律。
熵,说白了就是无序的程度:熵越低,结构越有序;熵越高,越散乱。
糖从浓处向淡处扩散、气体膨胀、咖啡放凉,背后都是熵在增加。
人们相信,宇宙的演化也遵循这条定律。
宇宙早年处于低熵状态,一路演化到高熵。
可就在这个过程中,宇宙造出了一些极其复杂的结构——星系就是代表。
星系的熵很低,却是在一个高熵的环境里形成的。
这看起来像是在违反第二定律。
这个存在已久的矛盾,正是物理学家金妮斯特拉·比安科尼想解决的难题。
引力、熵与量子信息的交织,是比安科尼理论的视觉主题(图片来源:Physics World) 在爱因斯坦的广义相对论里,有个叫"度规"的数学对象,描述时空是怎么弯曲的;物质沿着这条弯曲走,就表现成了引力。
而在量子力学里,"算符"是对量子态做变换的数学工具。
比安科尼的关键一步,就是把这个"度规"当成量子算符来用,用量子化的方式描述时空的几何。
这样一来,会冒出两个"度规":一个是"真实"的时空度规,一个是由物质和能量诱导出来的度规。
两者之间"差多少",用量子信息论里的一个量来度量,叫量子相对熵。
正是这两个几何之间的量子相对熵,决定了时空怎么演化——换句话说,它给出的运动方程,就是引力。
在低曲率极限下,这套方程能精确还原爱因斯坦的广义相对论。
可一旦超出这个极限,方程就得被一个叫"G场"的对象修正。
G场生出一个暗能量项,而且是动态的。
暗能量被认为是直接推动宇宙膨胀的东西;在标准广义相对论里,它由静态的宇宙学常数驱动。
现在冒出一个动态的暗能量项,就有了被实验检验的机会。
比安科尼又把这套理论用到了弗里德曼-罗伯逊-沃克(FRW)宇宙模型上。
这是广义相对论对宇宙行为的一级近似,假设宇宙各向同性、处处均匀、且在膨胀。
膨胀由宇宙的主导成分驱动——暗物质、普通物质,或辐射。
宇宙膨胀时,体积变大,总熵也跟着变大。
但正因为体积涨得更快,单位体积里的熵——也就是熵密度——反而随时间下降。
总熵在涨,局部熵密度却在降,这就给了星系、甚至生命这类低熵结构一个在膨胀宇宙里被造出来的机制。
那这算不算违反第二定律?比安科尼用非空的 FRW 宇宙算了一遍总熵:要把熵密度在整个时空区域上积分,而因为体积随时间变大,总熵成了时间的函数——膨胀的速度超过了熵密度衰减的速度。
所以对辐射主导和物质主导的宇宙,总熵依然随时间增加,第二定律照样成立,尽管局部熵密度在下降。
比安科尼强调,GfE 理论还很年轻,需要实验来验证。
但这项工作揭示了它内在的热力学本质,为经典引力与量子引力都打开了新路——把引力用"量子信息"和"熵"来表述,也许正是通向"量子化引力"这个百年难题的另一条路径。
引力,也许并不是什么神秘的基本力,而只是信息与熵的必然结果。
若真如此,宇宙为什么要演化、为什么能长出星系和生命,答案也许就藏在这条最普通的第二定律里。
来源:S. Jones, "Could quantum information theory explain universe evolution?" Physics World, 14 Sep 2026. 报道所引研究:G. Bianconi, Physical Review D.
每次模拟都追踪了13.4万亿个暗物质粒子在286亿光年宽度区域内的演化过程。
这一成果有助于科学家研究宇宙暴胀,并为分析大型巡天观测数据提供重要支撑。
左图为百亿亿次级模拟生成的全天空光锥图;右图外圈显示宇宙微波背景辐射,扇区分别展示视线速度(红/蓝)、物质密度(灰)和引力势(绿/蓝)。
图片来源: 美国阿贡国家实验室 宇宙暴胀理论认为,极早期宇宙曾经历一段短暂而剧烈的快速膨胀。
这一过程将微观量子涨落拉伸到宇宙尺度,留下微小的密度差异;随后,引力把这些差异不断放大,最终形成我们今天看到的星系、星系团和宇宙大尺度结构。
然而,暴胀背后的具体物理机制仍未完全确定。
通过研究物质在宇宙中的分布,有望找到更多线索,探索宇宙最早期的秘密。
暗物质无法被望远镜直接看见,却凭借引力主导星系形成,并塑造更大尺度的宇宙结构。
在模拟中,暗物质粒子被用作暗物质密度和速度分布的“示踪剂”,团队由此得以追踪宇宙结构跨越数十亿年的演化轨迹。
标准宇宙暴胀模型预测,早期宇宙的密度涨落服从高斯分布,也就是最简单的一类随机模式。
科学家正努力寻找其中可能存在的微小偏差,即“原始非高斯性”。
一旦发现可测量的偏差,就可能暗示暴胀时期还存在其他场、相互作用或动力学过程,从而帮助区分关于宇宙最初时刻的不同理论。
然而,这类信号极其微弱,还可能被“宇宙方差”掩盖——由于观测只能采样宇宙的有限体积,统计不确定性难以完全消除。
因此,探测此类信号需要覆盖最大宇宙尺度的超大规模模拟。
而如此规模的模拟对算力要求极高。
团队在阿贡国家实验室的“极光”超级计算机上完成了计算。
模拟及大部分数据分析约4天完成,目标正是揭示宇宙暴胀的物理本质。
这些模拟数据将助力分析多项大型巡天项目,包括美国能源部支持的暗能量光谱仪(DESI)和NASA的SPHEREx任务,两者目前均处于数据采集阶段。
模拟与前沿观测相互印证,将共同描绘出更为精细的宇宙图景,推动人类对宇宙起源与演化的探索。
来源:科技日报