外星人為什么不來(lái)造訪地球呢?在我們思考這個(gè)問(wèn)題之前,首先應(yīng)該先弄清另一個(gè)問(wèn)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(lái)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(jiǎn)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(yáng)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(yáng),而地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)行,所以當(dāng)?shù)厍蚶@行到太陽(yáng)與外星文明中間的位置時(shí),會(huì)遮擋住一部分太陽(yáng)光。
于是外星文明就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的亮度下降了,只要持續(xù)觀察,他們就會(huì)發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)的亮度變化是周期性的,這說(shuō)明有一顆行星在圍繞太陽(yáng)運(yùn)行。既然知道了地球的存在,接下來(lái)就可以通過(guò)計(jì)算得知地球的基本信息。地球的遮擋可以使太陽(yáng)亮度下降多少呢?從外星文明的角度來(lái)看,地球和太陽(yáng)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(yáng)半徑后所得結(jié)果的平方。太陽(yáng)的半徑可以通過(guò)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(wú)法通過(guò)觀測(cè)直接看到不會(huì)發(fā)光的地球,但是可以通過(guò)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(jiǎn)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(wú)法遮擋恒星的光亮,也就無(wú)法使用凌日法來(lái)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(shuō)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(yáng)。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(yáng),同時(shí),太陽(yáng)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(lái)講,地球并不是在繞行太陽(yáng),地球和太陽(yáng)都在圍繞著二者共同的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)。只不過(guò)由于太陽(yáng)與地球的質(zhì)量差距太大了,所以這個(gè)質(zhì)心位于太陽(yáng)的內(nèi)部,而且距離太陽(yáng)的中心很近,所以讓我們誤以為太陽(yáng)是不動(dòng),而事實(shí)上太陽(yáng)一直在圍繞這個(gè)質(zhì)心顫抖。
太陽(yáng)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(yáng)是運(yùn)動(dòng)的,所以當(dāng)太陽(yáng)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(zhǎng)度變短了,而光速等于波長(zhǎng)乘以頻率,光速恒定不變,所以波長(zhǎng)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(yáng)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(yáng)的波長(zhǎng)變長(zhǎng),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(yáng)存在著周期性的紅移和藍(lán)移變化,這意味著太陽(yáng)存在著周期性的運(yùn)動(dòng),所以據(jù)此就可以推斷出太陽(yáng)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(wú)論觀測(cè)者所處的位置如何,太陽(yáng)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(guò)他們和我們一樣,還沒(méi)有辦法進(jìn)行如此遙遠(yuǎn)的星際航行。