7、超限
1959年,汪海成的同行,美國天文物理學家弗裏曼?戴森發表了一篇薄薄的隻有兩頁的論文,題為《人工恒星紅外輻射源的搜尋》。在這篇短小的文章裏,戴森提出一個假想問題:隨著文明的發展,世界消耗的資源正在以指數形式增長。按這個速度,在不久的將來,星球上所有資源都會被耗盡,文明該怎麽辦?
這不是一個新問題,更早的馬爾薩斯的《人口論》、影響後世深遠的《增長的極限》都已經從政治和經濟的角度對這個問題進行了尖銳的討論。不同的是,政治學家和經濟學家著眼於有限的資源會引發怎麽樣的爭奪和限製,而天文物理學家弗裏曼?戴森關注的是相反的方向:文明為了擴展,怎樣才能最大限度地獲得資源?
問題的答案,便是“戴森球”。
和那些把關注焦點放在資源、人口、軍事、國家的人不同,弗裏曼?戴森把所有物質資源抽象成一個更基本的元素——能量。如果文明是可持續的,那麽消耗的能量必須小於獲取的能量,地球上無論煤炭石油還是別的儲備都是有限的、不可持續的。要維持文明的可持續性,那麽在地球的尺度上,人類文明所能消耗的能量上限隻能等同於淨獲取的能量——地球接收到的太陽輻射能。
等達到這個上限以後,怎麽才能得到更多的能量?答案簡單粗暴到了優雅的程度——擴大接受太陽輻射的麵積,盡量把恒星核聚變所有能量都收歸己用,把太陽罩起來。太陽核聚變每秒輻射出的能量達到4×1026焦耳,而地球接收到的隻有大約7.28×1017焦耳,隻有不到總量的十億分之二。修建一個巨大的人造星體,把太陽包裹起來——像雞蛋殼一樣把恒星裹成蛋黃,把它的能量榨幹。這就是戴森球——以提出者弗裏曼?戴森的名字命名的幻想人造星體結構。
之後,這個概念逐漸推演完善,“球”的概念並不恰當。在這樣巨大的空間尺度上(整個太陽係大小),固體結構遠遠超越了張力強度所允許的極限,是不可能存在的。“戴森球”應該是一係列軌道結構組成的整體,每個結構相互獨立,就像雲中的水滴一樣——它們吸掉了所有的光,但卻是飄浮在空中——所以更合適的名字,應該是“戴森雲”。
如果戴森雲存在,那它應該有一種完全不同於傳統星體的觀測特征,因為它覆蓋了恒星,正常的恒星光芒就無法被觀測到,除了可見光,不可見光的能量自然也會被戴森雲吸收利用。所以,戴森雲在觀測上會近似大型黑體 ——比正常恒星體積更大,擁有引力質量效應,但電磁輻射與引力質量相比是不成比例的微弱。在吸收自己恒星輻射能量和其他外部星體射線之後,戴森雲會發出一些次級輻射:21cm的電磁波。
想明白這些,汪海成隻用了短短不到兩分鍾。本來他應該去驗證這個發現,申請調整FAST的巡天角度,這樣就能繼續跟蹤發現這個異常21cm輻射體的天區,獲得更多的數據和特征,進一步驗證自己的判斷。但事情的發展打得他措手不及,FAST當時的潰源天線角度是固定的,也就是說,它接收信號來源的天區隨著地球轉動而緩慢變化,在汪海成檢查算法代碼的時候,FAST的觀測區域已經偏移到了別的位置。半個小時之後,FAST就在另一個天區發現了第二個異常21cm輻射體。
汪海成從屏幕前抬起頭,正迎上自己學生白泓羽的眼睛,那雙清澈的眼睛裏滿是震驚,但並沒有太多的激動——疑似戴森雲這種發現太驚人,他們需要時間來消化。
如果這真的是戴森雲,那就意味著他們發現了外星文明!
白泓羽是在上幼兒園的時候第一次接觸到“外星人”這個概念,她現在已記不清楚看的是哪部動畫——多半不止一部。她從小學起,自己識字多了,就開始沉迷於扮演各種各樣的外星人和同學打仗,《星球大戰》《星際迷航》《E.T.》 ……到三年級的時候,白泓羽從扔土塊搶書包的假小子慢慢出落成一個水靈小姑娘,但中二病也從那時一發不可收拾。大概有三四年的時間,白泓羽認定自己就是外星人,人形的軀殼下麵是等待母星召喚的外星間諜,還在日記本裏記下了一堆對自己不好的愚蠢人類,隻等UFO從天而降,把這些人全都吊在飛碟下麵,不用她親自動手,隻要飛船一啟動這些愚蠢的人類就自己活活嚇死了。
但上了中學之後,自己是外星人的堅定認知就一點點變得脆弱起來。當自己的胸部一點點長大,那些矮了自己幾年的男同學慢慢超過她的身高,白泓羽就已經明白,自己是外星人的信念終有一天會被淡忘掉,變成將來略帶羞恥和青澀的回憶談資。她終究會變成一個普通的人類女人,沒有超能力,沒有機會在無垠宇宙中翱翔,不可能穿越蟲洞去遇見宇宙的終結之時,不可能和王子貼著飛船圓形舷窗,一起看獵戶座超新星壯麗的爆發噴射過那個星係,更沒有一個博士燃燒一顆恒星來見自己最後一麵。
她哪兒也去不了。
從那時開始,白泓羽開始認真地自學關於宇宙和生物的秘密。這是她的抵抗運動,在平凡無聊的現實中向往夢中無垠的抵抗。當自己學得越多,越理解宇宙和生命,她就越覺得這個宇宙空曠孤獨得讓人難過。除了人類,宇宙中還沒有找到任何已知文明:是我們找的方法不對,還是找的時間太短了?
可能確實是這二者的原因,但就算找到了呢?在這個宇宙的物理規則下,人類幾乎不可能與外星人相遇——光速上限的第一性原則讓廣袤的宇宙變成了令人絕望的隔絕體,動輒億萬光年的距離,即使是一次通信往來都要耗盡地球的整個生命史。
當白泓羽明白21cm輻射源的可能含義時,她感覺自己仿佛回到了三年級,變回那個有點中二的丫頭,那個會大喊“你們這些愚蠢的地球人”的孩子。曾經幻想過的戴森雲結構再一次浮現在她的腦海裏,那直徑有幾百個天文單位的漆黑迷霧,覆蓋了整個恒星係統。當飛船以十分之一的光速爬行般駛近,前方原來以為空無一物的虛空卻慢慢泛出折射的光芒,打開紅外監視器,她突然發現前方星星點點的黑暗一下變成刺眼的深紅,那是智慧裝置因為運轉發熱的痕跡,她嚇得從駕駛艙上跳了起來:
“史波克 !右滿舵!反物質引擎100%全出力!我們要撞上了!”
“船長,已經來不及了!停止自動駕駛,啟動規避操作!準備承受衝擊!”
透過艦橋,看見那黑色現出自己的真麵目,最開始像是濃厚的塵埃,當距離越來越近,才看到每粒塵埃都是行星大小的蜂窩型太空站。飛船在“塵埃”前越來越小,引力開始讓它偏離航道。
“從行星太空站中間穿過去!”她下達指令。
“船長,這些巨型太空站質量太大,在它們中間穿行,引力擾動非常可怕,我不能保證安全。”
“孩子,我相信你。”
飛船繞過星球大小的太空站表麵,太空站上平整的幾何表麵在視野上彎曲成弧。巨大的引力擾動讓飛船不得不貼著太空站飛行,矢量推進器抵抗著引力拽出的弧線,從縫隙中向星係內部前進。引力擾動讓“進取號”衝浪一樣顛簸著,他們乘浪而進。飛行在諸多行星太空站的縫隙中時反而最危險,剛才還被左邊太空站的引力捕獲著,推進器全力咆哮也提不起速度,突然就越過了拉格朗日點,被右邊太空站的引力彈弓彈射了出去。
行星太空站仿佛永無止境地往星係內綿延下去,隻有等星係的太陽慢慢亮了起來,她才知道,飛船並沒有在繞圈。正如穿過厚不見底的烏雲一樣,她終於看到了那個太陽本來的樣子。這時候回過頭,發現深邃的星空都已經不見,唯有銀灰色的層層太陽能板將星係密密實實遮了起來。之前無垠的漆黑,星棋密布的宇宙仿佛是一個夢,她好像一直生活在這百來個天文單位的內環空間裏,再往前,就是已經完全機械化的雙行星,這個星係文明的起源之地。
“船長,我們已經潛入戴森雲內部了。”大副說。
白泓羽興奮得發抖,汪海成連喊了她三次,這姑娘才回到了現實。
不是普通的外星文明,是超越人類能力千萬倍的神級文明!建設完成一個戴森雲,意味著至少要消耗掉整個恒星係統所有的固態物質——岩石、金屬在宇宙中是很珍貴的,戴森雲係統少說也需要幾億個地球的物質量,不拆遷行星,總不可能憑空創造出物質來吧?光是想象一個這樣的場景,汪海成和白泓羽這對師生就已經激動不已。
每一個天文學家麵對這種情況都是一樣的。在這個宇宙中,人類是否孤單?每個天文學家都對這個問題抱有一種敬畏和困惑的複雜心情。現在離回答這個問題還有兩步:
第一,異常輻射源能否驗證確實存在?
第二,異常輻射源能否確定就是戴森雲?
白泓羽強作鎮定地叫道:“老板,老板,這個發現如果驗證了……”汪海成也心跳加速,吞了口唾沫,“別急,調之前同樣天區的舊數據,對比篩查一遍。”
因為連續兩次發現,汪海成一時不知道是應該繼續跟蹤發現輻射源的天區,還是繼續巡天。這事已經超出正常邏輯,發現一個或許還可以當作中彩票頭獎——統計學上不可能,但就是有人遇上了;連續發現兩個,那數學就沒有存在的意義了。所以,回頭篩查舊數據就成了最該做的事情,如果之前的數據也能驗證疑似戴森雲的存在,那就沒跑了。
白泓羽馬上開始行動,汪海成的心思卻一下子渾濁了起來。這兩個發現哪怕能被證實一個,自己特批晉升教授就問題不大了。如果兩個戴森雲都能被證實,那汪海成就必然麵對一個巨大的挑戰和機會——兩個低概率事件同時發生絕非巧合,隻要他能找到其中聯係,他就可以從一個單純的發現者,變成一個新理論模型的建立者,從此在天文物理史上甚至整個科學史上留名。
如果這樣,買房子的問題應該就不大了!說不定連錢都不用出,國家直接給自己分一套院士別墅!
心思一飄出去,汪海成馬上覺得不妙。亂七八糟無關的雜念是科研的大礙,自己這麽多年做事情向來是心無旁騖,怎麽今天在這麽大的發現麵前,反而亂了起來?白泓羽剛才失神的眼睛自己很熟悉,那種對天文的夢想和未知的好奇一直以來也是自己的動力。他馬上收斂心神,調出對應兩個天區的老數據來,開始複查。FAST正常巡天周期是二十四小時,每個天區的信號過一天之後才會被再一次掃描到。
很快,他們就有了令人失望的結論:輻射源之前不存在。兩個輻射源都不存在,二十四小時前不存在,四十八小時前不存在,七十二小時前也不存在。
失望中,汪海成趕忙申請將潰源天線從正常巡天轉為追蹤指定天區。因為這不在FAST的正常工作範圍內,操作還費了點工夫。當組成FAST五百米口徑球麵的全部四千四百五十個反射單元在指令下整齊地微微調整傾角時,汪海成甚至聽得見自己劇烈的心跳。天區重新鎖定,同一天第二次觀測展開。
“有的!有的!”新的分析開始不到五秒鍾,白泓羽就衝著汪海成叫了起來。汪海成強作鎮定沒有出聲,讓FAST持續跟蹤了五分鍾,記錄下更充足的數據之後,又命令FAST轉向發現第二個輻射源的天區。
輻射源再次確認!21cm波長的特征輻射確實存在!
汪海成鬆了一口氣,兩個疑似戴森雲都是存在的!他再次梳理了一下自己的思路,跟白泓羽進行了短暫交流,師生兩人決定分頭行動,以鎖定輻射源的進一步信息。
首先是確認兩個疑似戴森雲的準確位置,FAST的信號靈敏度雖然高,但受製於單體射電望遠鏡的角分辨率缺陷,沒辦法準確定位信號源的精確位置。要確認位置,就需要陣列射電望遠鏡的幫助,通過多組望遠鏡組成的聯合陣列,可以獲得更高精度的角分辨率,準確定位輻射源位置和離地球的距離。
國內在這種技術方麵還比較空白,汪海成直接聯係了VLA,提交了自己的觀測申請——自然是附帶了他的發現作為申請理由,同時把發現的資料上傳了學術備案網絡。這也算半正式地對外宣告了自己的發現。
按理說,這半正式的發現通知一發出去,必然是一石激起千層浪。這絕對是今年天文學界最大的發現,甚至可能是十年以內射電天文研究最大的發現——這不僅是戴森雲理論的驗證問題,更創造了人類存在的哲學新高度。
一般說來,像FAST、VLA之類的大型天文台,觀測計劃都需要排隊申請,申請通過之後再靜候天文台的排期安排,整個時間短則幾個星期,長則幾個月。但如果有特別重大的發現,就可以跳過這些流程,直接把望遠鏡的使用權交給你。毫無疑問,同時發現兩個疑似戴森雲就屬於後者,汪海成覺得隻要緊急通信一發過去,對方分分鍾就會為自己安排妥當。
汪海成守著電話和郵箱,五分鍾過去了。
十分鍾過去了。
半小時過去了。
沒有回複。
直到等了一個小時,汪海成終於忍無可忍,查到VLA的值守負責電話,用FAST的站台機撥了過去。
他剛說了自己的身份,對麵的同行就打斷了他:
“我們確實收到了你的申請,但我們暫時處理不了!”對方的語速快得出奇,哪怕隔著電話,汪海成也能感覺到對方的慌亂和激動,“如果你現在可以,我建議你趕緊用FAST對所有可觀測區域做全境掃描!”
“什麽?你是在開玩笑嗎?”汪海成怒道。FAST這樣的巨型望遠鏡要調整探測區域並不容易,那意味著四千多片反射單元要同時精確處理朝向。這些東西都是機械結構,重量和體積都超大,移動調整本來就有壽命損耗問題;再加上FAST對精度要求又非常高,四千多個單元任何一個誤差過大都會影響效果。總之,這東西不能隨便亂轉。
“JUST DO IT!”對方叫道,“觀測60K的輻射!”然後掛斷了電話。
對方粗魯的行徑大出汪海成意料。到底是怎麽了?兩個疑似戴森雲的發現竟然沒有引起對方的興趣,那他們到底看到了什麽?他猶豫了一下,並沒有移動FAST的探測區,而是直接調取當前接收到的射電信號原始數據,撥到了60K黑體輻射附近。
60K(開爾文度)也就是零下213度,60K黑體輻射就是這個溫度的物質的熱輻射信號。宇宙中雖然充滿了各種各樣的電磁信號,但在這個範圍內卻是一個極端安靜的信號區。因為星際電磁射線的主要來源是恒星體,最低也是幾千度。隻有低溫的行星和類星體才有這種輻射的可能,但其實也寥寥可數,比如金星、火星、木星離太陽近都有幾百K,隻有冥王星那樣才差不多接近60K。
因此,除非你把觀測區對準冥王星,否則宇宙中任何地方都不會得到這個區間的信號,即使有60K溫度的物質,隻要跨過幾光年,它的熱輻射就微弱得檢測不到了,信號會穩定地打在零電平。
當60K附近的輻射數據以示波樣式出現在屏幕上時,汪海成直接從椅子上跳了起來。屏幕上本應該是一條打在零上的靜止平線,但現在這條線不僅強度在一個高位,而且還像心跳一樣躍動著!
汪海成趕忙檢查了一下FAST的天區位置:和冥王星八竿子打不著。
這信號的來源是什麽呢?他還沒細想,剛才同行在電話裏驚慌失措的話又在耳邊響起:全境掃描!什麽意思?真的任何方位都能收到60K黑體輻射的信號?如果是那樣,豈不是……
汪海成當然不能真把FAST的單元三百六十度亂轉,但調整一下觀測天區還是可以的!他小心翼翼地把望遠鏡調回了上一個觀測區。
輻射波紋不僅沒有靜下來,連強度也沒有任何變化!同時它還在跳躍!
這不可能!FAST隻會接收到一個極小區域的射電信號,在完全不同的位置收到完全一樣的信號,等於說你盯著東邊看和盯著西邊看,看到的是完全相同的東西!
不知為何,汪海成在這晴空萬裏的下午感到全身發冷。自己在做夢,一定是做夢。一定是因為想房子的事情一直沒睡好,現在還在做夢。既沒有什麽疑似戴森雲的神秘輻射源,也沒有什麽60K黑體輻射他狠狠掐了自己一下,痛得叫出了聲。
正趕上白泓羽小跑著從外麵進屋,看自己這一幕,頓時嚇得花容變色。她還來不及問話,汪海成就一把將她拉到屏幕前問:“給我說你看到了什麽?”
白泓羽大約看了有半分鍾,才遲疑地說:“這……不是冥……”
“不是!”
“這……沒有辦法解釋啊?”
“換一個觀測區。”汪海成說,“換一個再看。”
“換什麽地方?”
“這有關係嗎?隨便啊!”他臉都漲紅了。
白泓羽猶豫了一下,隨機輸入了一個天區坐標。汪海成衝到窗戶前,親眼看著那四千多片反射單元組成的大鍋挪動了位置,反射的陽光慢慢沿著山體爬行開,才真的相信觀測天區變了。
然而,屏幕上60K的輻射卻像是播放著一首和FAST全無關係的歌曲一樣,還是那樣的高位,跳動著。這時候,汪海成注意到那跳動似乎有一些規律。
峰峰峰穀峰穀峰峰穀峰峰峰峰穀……
他操起一支筆,盯著屏幕,四處找紙。辦公桌上居然連一個本子都找不到,汪海成慌張地一邊努力把電波硬背下來,一邊寫在自己手背上。他一麵四處張望找紙,一麵往手上抄,一麵看屏幕,一麵背,試圖一心四用的結果就是腦子徹底亂了套。汪海成都不敢確定自己寫的是不是之前記下來的那些。慌了大概有兩三分鍾,他急得都快要哭出來。直到白泓羽喊了他好幾聲,他才重新清醒了過來。
自己是在幹什麽啊?這些數據電腦有準確記錄啊!這不是做夢,不會一覺醒來就全部不見了。
汪海成稍微鎮定了一點,深吸一口氣,又調整了兩次FAST的觀測區域。這回在FAST移動的過程中,他也目不轉睛地看著屏幕上的數據——果然,這個波段的輻射在任何方向上都是一致的。
汪海成走到飲水機旁接了杯冷水,猛喝了一口,接著走出門去,把剩下的半杯全都潑在自己臉上。這凍得他全身一抖。外麵的涼意似乎反而驅散了骨頭裏滲出來的寒意,他重新整理起自己眼前的這一切。
在宇宙任何方向上都可以觀測到同樣的電磁輻射,這也是有的:宇宙微波背景輻射,那是宇宙大爆炸的餘燼,充斥在整個宇宙中,3K的黑體輻射。因為是餘燼的緣故,輻射是恒定的,沒有波動。宇宙中自然也不可能再存在一個60K的背景輻射,何況這個輻射還像載波信號一樣不停跳動。
載波信號?有意識的載波信號?
這個想法讓他把剛才發現的疑似戴森雲和這東西連了起來!智慧造物?!
這60K的背景輻射在傳遞著什麽數據!
念頭剛起,就聽見白泓羽在一邊喊道:“老板!老板!停了!輻射信號停了!”他一回頭,果然看見屏幕上的信號戛然而止,停得非常幹脆,不是輻射強度緩緩降下去,而是突然從高位跌到了0,像是搶救失敗後的心電圖一樣。
“往前查FAST的數據,把60K的輻射波濾出來。”既然任何天區都一樣,FAST當然是有完整記錄的。
“這是……什麽?”白泓羽麵對這驚人的異象,心中最初是激動,但之後卻莫名感到深深的恐懼。恐懼的來源她無法言明,隻能向自己的導師求助。
“先清理數據。”汪海成已經有了模糊的想法,但卻不敢說出來,因為哪裏隱隱對不上號。幾分鍾後,白泓羽告訴他——60K的輻射大概從一天前就有記錄。
“一天前?具體時間?從開始到結束?”
“二十三小時五十六分八秒。”
汪海成心中先是一沉,然後坦然了。一個地球自轉周期,天文意義上的精確一天。
宇宙中不可能突然充塞著60K的輻射源,然後又突然消失。
這是一個載波信號,一個針對地球的無線電廣播。
是的,針對地球的廣播,廣播硬件上針對地球。
望遠鏡就像是地球伸向宇宙的細細探針,探針探到任何一個天區,竟然都有同樣的廣播信號。要讓宇宙充滿60K的載波信號,這在物理上是絕不可能的。但想讓地球從任何方向上都收到同樣的信號,這是完全可以做到的。
隻需要製造一個人造天體,把整個地球都包裹起來,用它對地球發送廣播就可以了。
然而,地球外麵並沒有這樣一個氣球一樣的殼,航天器到達過月球、火星,“旅行者1號”飛過了冥王星,誰也沒有發現這樣一個殼型包裹的嚴嚴實實的人造天體。
除非……除非……汪海成想,除非,這東西已經大到了籠罩整個太陽係。
一個包裹整個太陽係的人造天體。
一個戴森雲!
當這個戴森雲朝太陽係內進行廣播,地球就會看到宇宙中每個角落都在以同樣的方式對著自己發出信號。
如同戴在地球眼睛上的一副VR眼鏡。