เอื้อมมือออกไป E.T. สื่อสารเป็นตัวเลข

นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้คณิตศาสตร์เพื่อค้นหามนุษย์ต่างดาว — และพูดคุยกับพวกเขา

นี่เป็นครั้งที่สองในซีรีส์สามตอนในการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

เมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน พ.ศ. 2517 นักดาราศาสตร์จากกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ในเปอร์โตริโกได้แพร่สัญญาณอันทรงพลังออกสู่อวกาศ โดยเล็งเครื่องส่งสัญญาณไปที่กระจุกดาวที่ขอบกาแลคซีของเรา พวกเขาส่งชุดปิงออกมา – 1,679 ในนั้นแน่นอน ทำไมเบอร์นั้น?

พวกเขารู้ว่า 1,679 เป็นเรื่องผิดปกติ มันเป็นผลมาจากการคูณ 23 ด้วย 73 แต่ละตัวเป็นจำนวนเฉพาะ ซึ่งเป็นประเภทที่หารด้วยตัวมันเองเท่านั้น ผลคูณของสมการนี้ไม่น่าจะเกิดขึ้นในธรรมชาติ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงหวังว่าหากมีมนุษย์ต่างดาวสกัดกั้นการออกอากาศของพวกเขา ตัวเลขดังกล่าวจะแสดงให้พวกเขาเห็นว่าการปิงนั้นตั้งใจให้เป็นสัญญาณที่ตั้งใจไว้ จากนั้นอาจช่วยให้พวกเขาถอดรหัสข้อความที่ซ่อนอยู่ซึ่งส่ง Ping เหล่านั้น (รวมถึงรูปภาพของ DNA ระบบสุริยะและหุ่นไม้) การค้นหามนุษย์ต่างดาวอาจฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ ทว่าสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายคน มันกลายเป็นธุรกิจที่จริงจัง ที่นี่เราพบสามคนที่ใช้คณิตศาสตร์ในการค้นหาสิ่งมีชีวิตอื่นในจักรวาลของเรา หนึ่งกำลังคำนวณโอกาสในการค้นพบชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น อีกคนกำลังพยายามคิดว่าจะส่ง “สวัสดี” ไปที่ E.T. ที่ไหนดีที่สุด ที่สามกำลังมองหาภาษากลางกับมนุษย์ต่างดาว — และมันน่าจะเป็นตัวเลข

ถ้าเราคุยกับมนุษย์ต่างดาวได้

Douglas Vakoch ใช้เวลามากในการคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เขาต้องการจะพูดกับ E.T. เขาเป็นประธานของ METI International ในซานฟรานซิสโก รัฐแคลิฟอร์เนีย (METI ย่อมาจาก Messaging Extraterrestrial Intelligence) กลุ่มของเขามุ่งเน้นไปที่การส่งสัญญาณไปยังอวกาศด้วยความหวังว่าจะได้ติดต่อกับอารยธรรมในโลกอื่น Vakoch ต้องการใช้แสงที่สว่างจ้า เช่น เลเซอร์หรือกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ทรงพลังเช่นเดียวกับที่ Arecibo (Air-eh-SEE-boh) แต่คำถามใหญ่: เขาจะเขียนข้อความที่มนุษย์ต่างดาวจะเข้าใจได้อย่างไร?

“เราไม่คาดหวังว่ามนุษย์ต่างดาวจะพูดภาษาอังกฤษหรือเยอรมัน” Vakoch อธิบาย “ดังนั้นเราจึงมองว่าคณิตศาสตร์เป็นภาษาสากล”

ความคิดนั้นง่าย คุณต้องเข้าใจคณิตศาสตร์เพื่อสร้างสิ่งต่างๆ โลกใดก็ตามที่ก้าวหน้าพอที่จะมีเทคโนโลยีในการรับสัญญาณของเราควรรู้วิธีทำงานกับตัวเลขด้วย

มันไม่ใช่ความคิดใหม่ ย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1820 เมื่อนักดาราศาสตร์ยังคงคิดว่าอาจมีชายสีเขียวตัวเล็ก ๆ อาศัยอยู่บนดวงจันทร์ พวกเขาแนะนำให้ใช้เรขาคณิต – คณิตศาสตร์ของรูปทรง – เพื่อสื่อสารกับพวกเขา

นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งแนะนำให้ปลูกต้นไม้หรือใช้กระจกวาดรูปสามเหลี่ยมขนาดมหึมาในไซบีเรีย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรัสเซีย อีกคนเสนอให้ขุดคูน้ำขนาดยักษ์เป็นรูปวงกลมแล้วเติมน้ำมันก๊าด จากนั้นมีคนจุดไฟในเวลากลางคืนเพื่อให้มองเห็นได้จากอวกาศ สำหรับนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ คณิตศาสตร์เป็นวิธีการแสดงให้มนุษย์ต่างดาวเห็นว่า ไม่เพียงแต่เราอยู่ที่นี่เท่านั้น แต่ยังแสดงให้เห็นว่าเราฉลาดด้วย

แผนของ Vakoch นั้นใกล้เคียงกับสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ Arecibo พยายามทำในปี 1974 เล็กน้อย ย้อนกลับไปตอนนั้น พวกเขาใช้ระบบเลขฐานสอง: สัญญาณสองสัญญาณที่ความถี่ต่างกันเล็กน้อย โดยการส่งสัญญาณออกเป็นชุด ๆ ที่ก่อให้เกิดรูปแบบ นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างรหัสหรือวาดภาพได้ ทีม Arecibo ใช้รหัสเพื่อส่งข้อความหนาแน่น มันรวมรูปภาพ

Vakoch จะเริ่มต้นด้วยบางสิ่งที่ง่ายกว่า: การนับ

ข้อความแรกของเขาจะเป็นสัญญาณเจ็ดสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน: “ping-ping-ping-ping-ping-ping-ping-ping” ต่อไป เขาจะส่งสัญญาณอีกเจ็ดสัญญาณอีกครั้ง แต่ใช้สองความถี่ เช่น “ปิงปอง ปิงปอง ปิงปอง ปิงปอง” เขาจะทำซ้ำลำดับนั้นอีกสี่ครั้ง แล้วจบด้วย “ปิง” เจ็ดครั้งอีกครั้ง หากคุณวาดลวดลายนั้นลงบนกระดาษ คุณจะเห็นว่าเอเลี่ยนจะเห็นอะไรหากพวกเขาถอดรหัสข้อความของเขา นั่นคือกล่อง

ถัดไป Vakoch จะเพิ่มความถี่ที่สามให้กับโค้ด โดยการลดความถี่ที่สามลงในตำแหน่งต่างๆ ในกล่อง เขาสามารถนับตัวเลขได้ถึง 25 โดยใช้ระบบเลขฐานสอง ซึ่งเป็นวิธีการแทนตัวเลขโดยการรวมเลขศูนย์และตัวเลขเข้าด้วยกัน เขาสามารถนับเป็นล้านได้ (ระบบเลขฐานสองมักใช้ที่นี่บนโลก สามารถพบได้ในการเข้ารหัสข้อมูลในคอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง)

เมื่อเขาแนะนำรหัสแล้ว Vakoch สามารถใช้เพื่อส่งข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่น เขาอาจพยายามส่งตารางธาตุของธาตุ มันจะแสดงรายการสารเคมีตามเลขอะตอมของพวกมัน นี่จะแสดงให้มนุษย์ต่างดาวเห็นว่าเราเข้าใจว่าจักรวาลทำมาจากอะไร ข้อความอื่นอาจมีลำดับฟีโบนักชี นี่คือชุดของตัวเลขที่เพิ่มขึ้น โดยแต่ละจำนวนที่ต่อเนื่องกันเป็นผลรวมของสองตัวก่อนหน้านั้น เป็นรูปแบบที่มักปรากฏทั้งในธรรมชาติและศิลปะของมนุษย์

แม้ว่าเขาจะพูดเป็นตัวเลข แต่ Vakoch ก็อยากทำมากกว่านับที่เอเลี่ยน สำหรับเขา คณิตศาสตร์เป็นเพียงเครื่องมือในการสร้างการสื่อสารที่มีความหมายมากขึ้น ในท้ายที่สุด เขากล่าวว่า “ฉันอยากรู้บางอย่างเกี่ยวกับวัฒนธรรม สังคม ระบบค่านิยม และสิ่งที่พวกเขาเห็นว่าสวยงาม”

อยู่ในเป้าหมาย

ดังนั้นคุณจึงต้องการคุยกับมนุษย์ต่างดาว เพียงแค่ชี้เครื่องส่งของคุณไปที่ระบบดาวที่ใกล้ที่สุดแล้วกด “ส่ง” ใช่ไหม

ผิด Philip Lubin กล่าว เขาเป็นนักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ซึ่งทำงานเกี่ยวกับระบบพลังงานทางตรง เหล่านี้เป็นเลเซอร์ทรงพลังที่สามารถใช้ในการแฟลชสัญญาณที่ดาวดวงอื่นได้ ในขณะที่สัญญาณวิทยุกระจายไปทั่วอวกาศ เลเซอร์จะถูกโฟกัสอย่างแน่นหนา นั่นหมายความว่าการเล็งเป้าหมายอย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญ ห่างออกไปเพียงไม่กี่องศาจากด้านใดด้านหนึ่งอาจทำให้สัญญาณพลาดเป้าหมายได้

ใหญ่เท่าดาว การตีด้วยเลเซอร์ไม่ใช่เรื่องง่าย ประการหนึ่ง เมื่อคุณมองดูดาวบนท้องฟ้า คุณจะเห็นแสงที่เดินทางผ่านอวกาศมาหลายปี อาจเป็นหลายพันปี “สิ่งที่คุณเห็นคือที่ที่ดาวดวงนั้นอยู่” Lubin กล่าว แต่แสงของมันกำลังเดินทางไปยังโลก ดาวดวงนั้นก็เคลื่อนตัวไป ดังนั้น คุณต้องฉายข้อความของคุณไปในทิศทางที่คุณคิดว่าดาวดวงนั้นจะมาถึงเมื่อข้อความของคุณถึงกำหนดส่ง

และอย่าลืมว่าต้องใช้เวลาหลายปีกว่าแสงจากเลเซอร์ของ Lubin จะเดินทางผ่านอวกาศไปในอีกทิศทางหนึ่ง และดาวดวงนั้นยังคงเคลื่อนไหว “มันเหมือนกับการเอาไฟฉายส่องไปที่ยานอวกาศที่บินผ่าน” เขากล่าว “ถ้าคุณต้องการฉายไฟฉายไปที่มันและยิงมัน คุณต้องรู้บางอย่างเกี่ยวกับวิถีโคจรของยานอวกาศ”

นักดาราศาสตร์ใช้คณิตศาสตร์เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่ที่เหมาะสม ซึ่งเป็นการวัดว่าวัตถุในอวกาศเปลี่ยนตำแหน่งที่ปรากฏบนท้องฟ้าของเราอย่างไร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์คำนวณมุมของวัตถุที่สัมพันธ์กับโลก ต่อไปพวกเขาจะรู้ว่ามันเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนและไปในทิศทางใด

วัตถุทางดาราศาสตร์จำนวนมากอยู่ห่างไกลกันมากจนมุมเหล่านั้นถูกวัดเป็นอาร์ควินาทีหรือมิลลิวินาทีที่เล็กกว่า แต่ละรายการเป็นจำนวนเล็กน้อยที่อธิบายมุมที่มีขนาดน้อยกว่าหนึ่งองศา ด้วยการคำนวณการเคลื่อนที่ที่เหมาะสม Lubin สามารถทราบได้ว่าระบบดาวจะอยู่ที่ใดเมื่อสัญญาณมาถึง “คุณต้องคิดให้ออกว่าไม่เพียงแค่ว่าตอนนี้ดาวดวงไหน แต่ดาวดวงนั้นจะอยู่ที่ไหนในอนาคต” เขาเน้น

มีใครอยู่ข้างนอกบ้างไหม?

สำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายๆ คน การพยายามสื่อสารกับมนุษย์ต่างดาวคือการกระโดดปืน พวกเขากำลังถามคำถามพื้นฐานเพิ่มเติม: เราอยู่ตามลำพังในจักรวาลหรือไม่? อะไรคือโอกาสที่ชีวิตจะมีอยู่ในที่อื่น? นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ใช้คณิตศาสตร์เพื่อค้นหาว่าโลกน่าจะเป็นด่านหน้าโดดเดี่ยวในอวกาศหรือโลกที่มีผู้คนอาศัยอยู่มากมายในจักรวาลที่เต็มไปด้วยชีวิต

กว่า 50 ปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์ Frank Drake ได้คิดค้นสมการเพื่อประเมินจำนวนอารยธรรมนอกโลกซึ่งสัญญาณที่เราอาจหยิบขึ้นมาจากโลก เพื่อให้ได้ตัวเลขนี้ เขาได้คูณปัจจัยหลายอย่าง ซึ่งรวมถึงอัตราที่ดาวฤกษ์ใหม่ก่อตัว จำนวนดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์ที่ดำรงชีวิต และจำนวนดาวเคราะห์ที่มีชีวิตซึ่งชีวิตนั้นจะมีความฉลาด ปัญหาเดียวเท่านั้น: ตัวแปรเกือบทั้งหมดใน “สมการ Drake” ที่โด่งดังในขณะนี้ยังไม่ทราบ

“ไม่ใช่สมการที่คุณสามารถคาดเดาได้” Avi Loeb กล่าว “มันเป็นสมการที่สรุปสิ่งที่เราไม่รู้” Loeb เป็นนักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ เขาตัดสินใจมองหาการค้นหาชีวิตนอกโลกจากมุมมองที่ต่างออกไป แทนที่จะถามว่ามีสิ่งมีชีวิตในจักรวาลมากแค่ไหน เขาอยากรู้ว่าเมื่อใดในประวัติศาสตร์ของจักรวาล ชีวิตของสิ่งมีชีวิตจะมีแนวโน้มที่จะพัฒนามากที่สุด?

ด้วยเหตุนี้ Loeb ได้พัฒนาสมการของเขาเอง พิจารณาดาวประเภทต่างๆ อัตราการเกิดและอายุขัย เมื่อเขาสรุปตัวเลข Loeb ได้ข้อสรุปที่น่าประหลาดใจ: ในช่วงเวลาแห่งจักรวาล วันแห่งความรุ่งโรจน์เมื่อจักรวาลเต็มไปด้วยชีวิตอาจยังห่างไกลจากเรา

นักวิทยาศาสตร์หลายคนสันนิษฐานว่าชีวิตน่าจะเกิดขึ้นในระบบดาวที่คล้ายกับของเรามากที่สุด ท้ายที่สุด เรารู้ว่าดวงอาทิตย์ของเราสามารถช่วยชีวิตได้ ถ้าชีวิตมีอยู่ในที่อื่นในจักรวาล ดวงดาวที่คล้ายดวงอาทิตย์น่าจะเป็นที่ที่เราจะพบมันใช่ไหม?

Loeb รู้ดีว่าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์เหล่านั้นมักจะหมดไฟหลังจากผ่านไป 6 พันล้านปี ยังมีดาวที่อายุยืนกว่า ตัวเล็กบางตัวสามารถอยู่รอดได้ประมาณ 10 ล้านล้านปี! และดาวดวงเล็กๆ เหล่านี้จำนวนมากก็มีดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์เหล่านี้อาจช่วยชีวิตด้วยหรือไม่?

“ถ้าคำตอบคือใช่ เรารู้ว่าเรา [บนโลก] นั้นเร็วเกินไป” เขากล่าว ดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเรามอดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นเมื่อดวงอาทิตย์และเครือญาติของเราหมดไป “ชีวิตที่จะคงอยู่ก็คือชีวิตรอบดาวมวลต่ำ” เขากล่าว นี่คือดาวดวงเล็กๆ เหล่านั้น

คณิตศาสตร์ของ Loeb มีตัวแปรที่ไม่รู้จักเพียงตัวแปรเดียว ซึ่งต่างจากสมการ Drake Equation: ดาวมวลต่ำสามารถดำรงชีวิตได้หรือไม่ เขาหวังว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะตรวจสอบคำถามนั้นในทศวรรษหน้า “เมื่อเรารู้แล้ว มันสามารถพับเป็นสมการของผมได้” เขากล่าว

นักวิทยาศาสตร์ในการค้นหาข่าวกรองนอกโลกหรือ SETI รู้ว่าพวกเขาไม่น่าจะพบกับวัลแคนหรือคลิงออนในช่วงชีวิตของพวกเขา ถึงกระนั้น พวกเขาก็ยังตื่นเต้นที่จะสำรวจจักรวาลของเราเพื่อหาสัญญาณแห่งชีวิต ไม่ว่าพวกเขาจะหาว่าเราอยู่คนเดียวหรือเขียนข้อความถึงมนุษย์ต่างดาวและส่งพวกเขาออกไปยังโลกอื่น พวกเขาไม่สามารถทำการค้นหานี้ได้โดยไม่ต้องหันไปใช้ตัวเลข

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ technobiography.com