外星人為什么不來造訪地球呢?在我們思考這個(gè)問題之前,首先應(yīng)該先弄清另一個(gè)問題,那就是外星人靠什么方法找到我們?
宇宙廣袤而空曠,恒星與恒星之間的距離動(dòng)輒幾十光年、數(shù)百光年,所以對(duì)于一個(gè)文明而言,要想確認(rèn)另一個(gè)文明所在的位置是頗具難度的。
夜空中,每一顆閃亮的星星都是一顆遙遠(yuǎn)的恒星,如果我們想要探尋另一個(gè)文明,該向哪一個(gè)方向找尋呢?當(dāng)然是有辦法的,要找尋另一個(gè)文明,首先必須確認(rèn)一個(gè)恒星附近是否存在行星,接下來再逐步確定這顆行星的大小、質(zhì)量以及是否處于宜居帶之中,而要確定這些,主要有兩個(gè)方法,第一個(gè)就是“凌日法”。凌日法是一個(gè)比較普遍也比較簡便地尋找恒星附近行星的方法,她的原理在于探尋恒星亮度的變化。
假設(shè)在距離太陽系50光年以外的地方存在著一個(gè)外星文明,他們正在觀測(cè)太陽,而地球圍繞太陽運(yùn)行,所以當(dāng)?shù)厍蚶@行到太陽與外星文明中間的位置時(shí),會(huì)遮擋住一部分太陽光。
于是外星文明就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽的亮度下降了,只要持續(xù)觀察,他們就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽的亮度變化是周期性的,這說明有一顆行星在圍繞太陽運(yùn)行。既然知道了地球的存在,接下來就可以通過計(jì)算得知地球的基本信息。地球的遮擋可以使太陽亮度下降多少呢?從外星文明的角度來看,地球和太陽就是兩個(gè)圓盤,所以亮度下降的幅度就等于兩個(gè)圓盤的比值,也就是地球半徑除以太陽半徑后所得結(jié)果的平方。太陽的半徑可以通過觀測(cè)計(jì)算得出,所以便可以計(jì)算出地球的半徑。所以,雖然外星人無法通過觀測(cè)直接看到不會(huì)發(fā)光的地球,但是可以通過凌日法發(fā)現(xiàn)地球的存在,并獲知地球的基本信息。
凌日法雖然簡單,但缺陷明顯,她對(duì)于觀測(cè)者與被觀測(cè)恒星的位置關(guān)系具有嚴(yán)格的要求,如果觀測(cè)者所處的位置不當(dāng),那么行星的運(yùn)行則無法遮擋恒星的光亮,也就無法使用凌日法來尋找恒星周圍的行星。
所以就有了另一個(gè)適用性更為廣泛,但略顯復(fù)雜的方法,視向速度法,1995年,日內(nèi)瓦大學(xué)的兩位科學(xué)家梅因和奎羅茲使用視向速度法發(fā)現(xiàn)了飛馬座51附近的行星,并因此斬獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。視向速度法是怎么回事呢?我們先要從恒星與行星的相互繞行說起。不是行星繞行恒星嗎,怎么又變成相互繞行了?其實(shí)一直都是相互繞行,而并不是地球單方面繞行太陽。任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體都具有相互的引力作用,天體之間自然也不例外。
地球在引力的作用下繞行太陽,同時(shí),太陽也在引力的作用下進(jìn)行著周期性運(yùn)動(dòng)。
其實(shí)準(zhǔn)確來講,地球并不是在繞行太陽,地球和太陽都在圍繞著二者共同的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。只不過由于太陽與地球的質(zhì)量差距太大了,所以這個(gè)質(zhì)心位于太陽的內(nèi)部,而且距離太陽的中心很近,所以讓我們誤以為太陽是不動(dòng),而事實(shí)上太陽一直在圍繞這個(gè)質(zhì)心顫抖。
太陽是發(fā)光的,而光會(huì)以波的形式一波一波傳到外星文明所在的地方,而由于太陽是運(yùn)動(dòng)的,所以當(dāng)太陽向外星文明的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),外星觀測(cè)者就會(huì)發(fā)現(xiàn)波與波之間的長度變短了,而光速等于波長乘以頻率,光速恒定不變,所以波長變短,就意味著頻率變大,紅色的光頻率最小,而橙黃綠藍(lán)紫依次變大,所以這種現(xiàn)象就被稱之為“藍(lán)移”。
當(dāng)太陽朝著與觀測(cè)者相反的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),外星觀測(cè)者會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽的波長變長,也就是頻率變小,而紅光的頻率最小,所以這種現(xiàn)象就被稱之為“紅移”。
如果持續(xù)觀察,外星觀測(cè)者就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽存在著周期性的紅移和藍(lán)移變化,這意味著太陽存在著周期性的運(yùn)動(dòng),所以據(jù)此就可以推斷出太陽的周圍存在著一顆行星。與凌日法相比,視向速度法相對(duì)要更加復(fù)雜,也需要更加精密的設(shè)備才能夠發(fā)現(xiàn)這種紅移和藍(lán)移現(xiàn)象,但優(yōu)點(diǎn)在于,她應(yīng)用范圍廣,對(duì)于觀測(cè)者所處的位置要求較低,因?yàn)闊o論觀測(cè)者所處的位置如何,太陽的運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生紅移和藍(lán)移的變化,所以兩位地球科學(xué)家才能夠用這種方法發(fā)現(xiàn)50光年以外不會(huì)發(fā)光的行星。大膽設(shè)想,也許在數(shù)十光年以外的地方,不少外星科學(xué)家也早已使用這種方法獲悉了地球的存在,并推斷出地球可能是一顆宜居行星,只不過他們和我們一樣,還沒有辦法進(jìn)行如此遙遠(yuǎn)的星際航行。