如何告知外星人地球在宇宙中的位置？

即便你的朋友身處國外，也不難按照你所給出的地址造訪你的家。在地球上，我們有一套從國家到省再到城市街道門牌的地址系統，在各個國家中基本相似。而如果有一天我們和外星人建立了聯系，“銀河系中太陽系的第三顆大行星”這種描述可能并不能給他們明確的信息。銀河系、太陽系這些我們以地球為參考定義的概念，另一個文明并不知曉。

（先驅者10號和先驅者11號飛船外觀）?

在上世紀70年代，美國相繼發射了先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號四艘探測飛船。這四艘飛船在完成各自對于太陽系外行星的探索之后，都繼續飛向了太陽系以外。雖然在茫茫太空中與地外文明相會的機會十分微小，但設計他們的天文學家和工程師們還是為這種接觸做了準備。在先驅者10號和先驅者11號上，一個鋁合金板被附加到飛船上，以提示捕獲這艘飛船的地外文明，這艘飛船來自何處。

（先驅者10號和先驅者11號飛船上攜帶的向外星人介紹地球位置與人類形態的鋁板圖案。黑塊為作者添加。這張鋁板的圖案會出現在少年兒童閱讀的科普圖書和教科書上，NASA因此而被指責不該在鋁板上雕刻裸露的男女圖像。）?

那么，這個鋁板上是如何告訴外星人我們的地址呢？

在宇宙中，存在著一種被命名為脈沖星的天體。這種天體最大的特征是能夠向外發射周期十分穩定的信號。1697年，當劍橋大學卡文迪許實驗室24歲的研究生喬絲琳·貝爾·伯奈爾最先從射電望遠鏡的的觀測中注意到這些信號時，她還以為這些信號來自于外星人。然而之后陸續發現的四個類似的信號源讓她最終確認了這些信號來自于自然天體。

通過幾十年的研究，我們已經了解，脈沖星其實是中子星的一種。在恒星壽命的末期，由于核燃料的減少，提供向外膨脹動力的輻射壓降低。恒星在自身引力的作用下向中心坍縮。如果恒星的質量比較大，組成恒星的原子中，電子將被壓入原子核，原子變成中子。恒星依靠中子的簡并壓與引力保持平衡，這就是中子星。由于恒星在坍縮的時候角動量守恒，坍縮成半徑很小的中子星后自轉速度往往非常快。中子星具有強磁場，運動的帶電粒子發出同步輻射，形成與中子星一起轉動的射電波束。由于中子星的自轉軸和磁軸一般并不重合，每當射電波束掃過觀測者時，就接收到一個脈沖。

（脈沖星想象圖）

在先驅者10號和11號所攜帶的鋁合金板上，標識了14顆脈沖星，以及太陽與他們的相對位置。這些脈沖星的輻射頻率都是獨特的。如果捕獲這顆飛船的文明與我們具備同樣的科技水平，他們就能從已經觀測到的脈沖星中數據中確定這些脈沖星到底是哪幾顆，進而確定太陽系的位置。鋁合金板底部的示意圖進一步說明了這艘飛船來自于太陽附近的第三顆行星，也就是我們的地球。旅行者1號和旅行者2號的金唱盤內存入了更加豐富的信息，但標示地球位置用的是同一種方式。

（鋁板上的脈沖星示意圖）

問題到了這里還沒有完全解決。我們在描述脈沖星輻射頻率的時候，必須給外星人定義一個時間單位。

目前，地球上通用時間單位秒和長度單位米，都是通過全世界共同制定并遵守的標準來確定的。顯然不能用人類自己的規定的單位來向外星人描述。科學家們再次想到了用自然現象來傳遞單位信息。他們在圓盤上用簡圖標識了氫原子內自旋躍遷的圖像。按照我們目前對宇宙的認識，氫是宇宙中存在最廣泛的物質，其原子結構也最簡單。在圖像下方，有一條短的直線，用以表示二進制里的“1”。這個躍遷的周期為0.704納秒，發出的電磁波波長為21.106厘米。在標示脈沖星的周期和與地球的距離時，氫原子自旋躍遷的這兩個特征量被用作了時間和長度的單位。例如，其中一顆脈沖星的的周期被表示為“100000110100101010001110101100”，也就是十進制下550675372個氫原子躍遷時間單位，0.3876887792秒。以我們目前的對物質世界的認識，外星人所觀察到的氫原子自旋躍遷現象應該有著一樣的特征，而二進制又是一種容易理解的數學表達。他們的科技水平如果與我們相當，也應該能夠我們所要傳遞的信息。

（鋁板上的氫原子內自旋躍遷示意圖）