为什么说：中微子和引力波是天文学的未来？

费米认为外星人有足够的时候来殖平易近整个银河系，可是环视周围，并没有发现它们的踪迹，这促使费米问了一个显而易见的问题：“它们都去哪了？”——赛斯·肖斯塔克

单从整个宇宙中所包含的星系和恒星数目来说，我们一向认为外星生命在宇宙中十分遍及，并且它们很可能拥有比人类加倍进步前辈的文明，因为宇宙究竟结果有138亿年的汗青，任何一个聪明生命只要比人类早成长数万年、甚至数十万年城市比我们加倍进步前辈，而这个时候差对宇宙来说的确何足道哉。

是以，以我们人类此刻的手艺程度只能经由过程电磁波来存在外星生命，可问题是这个方式有意义吗？或者说可行吗？说不定外星人已经发财到了不再利用这种体例进行通信，就像是远古的人类利用的通信体例是战鼓和烟雾旌旗灯号，而现今的人类利用的是手机和无线电，这两种体例判然不同，底子就无法通信，在茫茫宇宙中谁也发现不了谁。

还有就是，若是宇宙的信息速度受到了光速的限制，那么一个太空文明似乎也不成能跨越遥远的星际距离与我们通信。因为时候是个问题，动辄数十万、数百万年。

起首我们来看一下人类科学手艺前进的过程，以及人类发现和总结的这些物理学在宇宙的其他处所是否也会合用，也就是说，外星生命会不会成长出跟我们纷歧样的物理学法例。

人类的科学手艺其实起步很晚，可是成长却很敏捷，18宿世纪末人们才对电有了初步的熟悉，到了19宿世纪，电力才被用来驱动一些动力装配和用来照明，但这时人们对电的素质并不是很清晰，直到19宿世纪的后半叶，电磁学才逐渐成长起来，到了1895年，人们才初次实现了以电磁波为载体来传递旌旗灯号，直到20宿世纪30年月，电磁旌旗灯号才被人们发射到了遥远的星系空间。

也就是说从人类标的目的外太空发射电磁旌旗灯号到今天曩昔了90年摆布的时候，因为光速是有限的，所以理论上人类标的目的星际空间发射的电磁旌旗灯号才传布了90光年，这意味着今朝距离地球90光年内的外星文明才有机遇能领受到微弱的电磁波旌旗灯号，若是在这个规模能真的存在聪明生命，那么今朝只有距离地球45光年的文明在领受到我们的旌旗灯号今后，并标的目的我们返回一个旌旗灯号，我们人类只能领受到这个距离内的反馈。

所以就今朝来看，费米问：它们在哪？我们的此刻的回覆是：不在距离地球45光年的规模内。

固然在整个银河系中存在着数千亿颗恒星，可不雅测宇宙有至少两千亿个星系，可是在地球45光年的规模内，只有不到1000颗恒星。

还有一点很是主要，电磁旌旗灯号在传布的过程中会被反对或者接收而发生衰减，所以说人类勾当所发射的电磁旌旗灯号并不克不及传布的无限远，就算达到某些处所也会衰减到底子无法探测的环境。并且就今朝来说，地球标的目的宇宙空间发射的电磁旌旗灯号在持续削减，因为今朝人类的电磁旌旗灯号大多是经由过程光缆或者卫星直接传输的，也就是说可能在过一个宿世纪，人类在20宿世纪勾当发生的电磁旌旗灯号就会完全消逝。

若是之前这些旌旗灯号有幸被一个外星文明当作功的捕获到了，并作了持续的不雅察和记实，它们会得出这样的结论：这颗布满液态水的蓝色星球在遥远的处所绕一颗恒星运行，上面存在聪明生命勾当的迹象，它们发出了无线电旌旗灯号，但跟着旌旗灯号的逐渐消逝，我们这颗蓝色星球也随之消逝了。

假如我们在可见光波段在不远的处所不雅察地球的话，地球上是否有聪明生命存在呢？这个问题毫无疑问，夜晚城市的灯光是我们存在的证据。但若是我们在将来很好的节制了光污染，那么地球的夜晚很可能会和数十亿年前一样，一片漆黑，除了偶然呈现的极光和雷暴以外。并且这种微弱的可见光也在宇宙中传布不了多远。

可是，若是我们在宇宙中不寻找电磁旌旗灯号，那我们还能看到什么？确实，在已知的宇宙中一切信息都受到的光速的限制，而别的一个宿世界所发生的任何信息，我们都必需能探测到它，那么这些旌旗灯号就我们知道的而言分为四类：

电磁波旌旗灯号，包含所有波段的任何形式的光旌旗灯号，申明存在外星生命。

引力波旌旗灯号，若是一种聪明生命已经成长到可以合用引力波作为旌旗灯号，那么这种旌旗灯号将在宇宙的所有处所，只要设备足够活络都可以探测到。

中微子旌旗灯号，这种旌旗灯号固然在远距离上的通量很低，但中微子也可以作为一个精确无误的旌旗灯号。

最后一个旌旗灯号作为直不雅，就是在太空中有一个庞大的外星探测器正执政地球的偏向驶来。

在科幻作品中经常城市描述第四种可能，外星人来到了地球，可是这种环境在实际中的可能性很是小。

因为宇宙恒星之间的距离很是遥远，离地球比来的恒星也要4.2光年，并且就算宇宙中存在聪明生命，但相对于宇宙空间来说也是十分稀少的，从一个存在生命的行星标的目的别的一个存在生命的行星发射探测器，这将花费大量的资本以及很是长的时候，所以根基上是行不通的。

更有可能的是，我们需要建造一个合适的探测器，探测天空的各个区域，寻找那些标记着聪明生命存在的旌旗灯号。

在电磁波谱中，我们地球发出的电磁波会跟着季候发生转变，因为地球在冬季和夏日处在公转轨道上的分歧位置。并且跟着季候的转变，地球上的分歧区域的颜色也在发生转变，若是一个外星文明拥有足够壮大的千里镜阵列，也许它们会到标记着人类文明的各类旌旗灯号：城市、卫星、飞机等等。

但我们今朝并没有能量去不雅察一个星球的特征转变，或者去寻找外星文明在它们地点的星球上建造的大型工程。可是宇宙有有比我们加倍进步前辈的文明，它们很可能比我们早成长了数万年到数十万年。

这就为我们带来了别的两种寻找外星文明的方式。

此中一个就是引力波旌旗灯号，我们今朝的引力波探测手艺还没有发现来自宇宙暴涨期间发生早期引力波旌旗灯号，若是我们有能力探测微弱的引力波，我们就可以操纵引力波探测整个宇宙，而且可以发现某些行星四周环抱着浩繁的“卫星”，这些卫星的数目之多很可能就是一个聪明生命所发射的人造卫星，就是地球上空浩繁的卫星一样。

今朝引力波范畴还处于起步阶段，我们还没有能力探测到如斯细小的旌旗灯号。估量往后几个宿世纪都不成能达到这样的精度。

但引力波旌旗灯号的益处在于，它不会跟着距离被消弱，并且也没有任何工具可以或许反对引力波的传布。

引力波临时实现不了，我们还有除了电磁波和引力波以外的第三种选择。