想象一下，地球曾经用强大的无线电和电视信号向太空发出耀眼的光芒——然后随着我们转向数字和有线电视，它几乎沉寂了下来。短短几十年间，我们星球曾经繁荣的“广播泡沫”缩小成微弱的低语，重塑了我们对德雷克方程和费米悖论的看法。探索为何那段短暂的时光如此重要，以及人类是否应该从被动聆听（SETI）转向主动向星空发出强大而深思熟虑的信号（METI）！
1. 早期无线电历史与推测
虽然最早的无线电传输发生在19世纪末，但这些信号非常微弱，可能未能有效地穿透地球电离层。然而，随着技术的进步，地球的无线电信号开始显现，标志着我们星球在宇宙中的存在。
二十世纪初，有人猜测外星人试图通过无线电信号与人类联系。
1919 年，马可尼本人也支持这种猜测，声称他收到了类似摩尔斯电码的奇怪传输，可能来自外太空。
雷电华广播影业公司俗称 雷电华雷电华电影公司（RKO）是好莱坞黄金时代最早的电影制作和发行公司之一。雷电华电影公司最终将其业务扩展到电视广播领域。
从一开始，他们的标志就是一座传递摩尔斯电码序列的发射塔： VVV 广播图片 VVVV摩尔斯电码中的“VVV”意为“注意，收到信息”。“VVVV”可能表示：Vi Veri Veniversum Vivus，“真理的力量复活了”。
2. 可检测信号的兴起
到 1931 年，美国大约有 25 家电视台播放电视节目。 那些担心卡尔·萨根的小说《接触》的人：德国于1935年开始电视广播。1936年观看希特勒演讲的外星人，或许会更被多洛雷斯·德尔·里奥、金杰·罗杰斯、弗雷德·阿斯泰尔和金刚的表演所吸引。（图片：1929年《广播画面》片场特效团队。）
20世纪中期，“无线电黄金时代”以及随后模拟电视广播的兴起，标志着地球技术特征的首次重大贡献。据估计，到1970世纪XNUMX年代，逃逸到太空的无线电总功率已达到数十至数百兆瓦。这一时期的特点是强大的全向模拟信号，在地球周围形成了一个易于探测的“无线电泡”。
3. 地球是宇宙的镜子
在寻找地外文明（SETI）的过程中，地球的无线电发射充当着“宇宙镜”，为遥远的、技术先进的文明可能发射的信号类型提供了切实的参考——反过来，我们可能假设检测到这些信号。
4. 广泛泄漏的衰落
尽管电视台的数量持续增长，但随着它们逐渐放弃无线广播，泄漏到太空的信号功率正在下降。随着使用更集中、泄漏更少的通信方式的技术的兴起，最大广域信号泄漏（与德雷克方程式中“可检测信号”的概念最为相关的类型）的周期开始缩短。这种转变包括：
- 卫星通讯： 卫星传输自 1970 世纪 1980 年代和 XNUMX 年代开始普及，一般为点对点传输，从而减少了广泛泄漏。
- 有线电视和光纤： 有线电视的日益普及（减少了无线电视广播）以及后来用于大量数据传输（包括互联网和多种通信形式）的光纤电缆，显著减少了逸入太空的射频能量。这种转变在20世纪末至21世纪变得更加明显。
- 数字传输： 曾经更容易被探测到的模拟广播正在被数字信号取代。这些数字信号通常压缩程度更高，泄漏到太空的可能性更小，这导致地球在传统广播泄漏方面变得“无线电静默”。
5. 对德雷克方程“L”参数的简要评论
德雷克方程长期以来一直是推测可探测到的地外文明数量的一个有趣练习。在德雷克最初的公式中，人们通常将L解释为一个科技文明的总寿命。
L – 不仅仅是文明的寿命！而是文明释放简单可探测信号的时间跨度。
如果我们将地球广泛可探测到的无线电泄漏的开始追溯到1930世纪40至1980年代，并将其显著衰减追溯到90世纪40至60年代——即便低水平辐射和新的卫星星座信号持续存在——那么我们的星球仅仅发射了大约XNUMX到XNUMX年的德雷克方程式信号。之后，地球转向了扩频数字通信、卫星、有线电视和互联网。地球仍在向太空泄漏的信号是来自雷达的随机脉冲和光点，以及来自数字源的难以辨认的信号，这些信号很快就会融入宇宙背景噪声（CMB）。
尽管德雷克方程在过去一千年里曾被戏称为一种玩笑，但按照它自己的标准，人类早已不复存在，因为我们不再释放出大量的无线电泄漏。因此，德雷克方程在某种程度上已经过时了。如果地球文明是一个典型的科技文明，那么我们可以预期其他文明也会留下类似的“L”的足迹——大约五十年。这意味着天文学家几乎没有时间探测到信号。
曾经想过 费米悖论 为什么我们在无线电频谱中听不到宇宙邻居的声音？ 以下是一个可能的解释：
现在我们在宇宙中几乎失去了无线电信号！
但因为我们的“L”平均只有50年，这并不意味着我们已经灭绝了！只是我们的通讯系统升级了。这也解释了为什么 SETI 正在转向，不再依赖无线电信号, towards bio signatures and other technosignatures, not just radiowaves.
因此，德雷克方程中的“L”（长寿）变量即使对于单个文明来说也不是一个简单的常数。
Actually, trying to detect interstellar Extraterrestrial civilizations by radio-signatures is a futile endeavour: 这就像在老式电视上滚动浏览静态画面，希望看到星际间的一集 我爱露西 that’s been bouncing around space for a billion years. No advanced technological civilization in its right mind would be using raiowaves travelling at 300000 km/sec for interstellar communication purposes. That would be like sending smoke signals across the ocean. The only alien radiowaves we could ever hope to receive are leaked planetary signals and navigational beacons.
6. 地球当前无线电信号分析
关于这一主题的最新研究来自 Sofia Z. Sheikh 等 2025 AJ 169 118年： 地球探测地球：以当今的技术可以在多远的距离探测到地球的技术特征星座？
谢赫计算了四种地球射电辐射的可探测性，并得出结论：观测者可以从最远的距离探测到行星雷达（阿雷西博1975年的信息）。下图说明了这一点：
谢赫没有提到的是，行星阿雷西博雷达信息具有高度的方向性，这意味着这种信号只能沿着它们瞄准的精确路径被探测到——所以在任何人能够探测到来自 12,000 光年之外的雷达信号之前，必须有人用激光笔的精度将它们瞄准你。
1974年的“阿雷西博信息”只持续了168秒。维基百科的条目里没有这个数字。他们可能感到羞愧。弗兰克·德雷克、卡尔·萨根和其他组织者明确表示 该信息并非真正试图联系外星人，但是 象征性示威 人类的技术能力。
任何与外星智慧生物进行认真沟通的尝试都需要利用阿雷西博向太空发送连续信号，而不仅仅是三分钟。 https://en.wikipedia.org/wiki/Arecibo_message
阿雷西博望远镜倒塌后（2021年XNUMX月）。图片来源：Wikimedia Commons。
人类总共通过不同的望远镜向太空发送了二十多条面向外星受众的信息。历史上，人类与地外文明联系的总传输时间仅仅为 62.7 小时。 甚至不到三天。对于宇宙数十亿年的历史，或者地球生命而言，这几乎是微不足道的。
参考： METI 的主要传输
阿雷西博信息以20万亿瓦（实际450千瓦）的定向能量，被发送到13光年外的球状星团M25,000。但计算表明，信号在被星际介质（ISM）吸收之前，只能穿透约12光年。真可惜——这真是人类科技实力的一次巧妙展示。
7. 传输信号和关键信号类型的细分
定向传输 – 选择一颗已知的系外行星或有希望的恒星，在300亿到500亿颗恒星中大海捞针，最大限度地降低自身文明的暴露风险。这需要很长时间。这是基于黑暗森林假说的当前策略。
全向传输 – “银河系中的每个人”都可以窃听；历史上地球的泄漏（电视、广播和核爆炸）是无意的 日本经济产业省.
- 移动通信泄漏（全向）： Sheikh 的论文探讨了 LTE 手机通信系统的泄漏问题。研究人员估计，从移动信号塔泄漏到太空的峰值功率高达约 4 吉瓦。考虑到观测者最多只能探测到 4 光年外的信号，这一数字就显得微不足道了。
以下关键信号类型被省略
谢赫论文中关于地球技术特征的研究：
- 电视信号（全向）： 地球早期的广播和电视泡沫是 全向观察者可以从各个方向探测到它。理论上，外星观众可以探测到距离我们最远1930光年的模拟电视信号（该信号于111世纪XNUMX年代开始广播），这代表着我们星球过去发射的历史“无线电波泡”。广播公司发射这些信号，工作在甚高频（VHF）和特高频（UHF）频段，功率高达兆瓦。
- 无线电信号（全向）： 相比之下，AM 和 FM 无线电信号不像高频信号那样有效地穿透太空。虽然它们的强度足以在地面接收，但其强度会随着距离的增加而迅速减弱，限制了它们逃离地球近距离进入深空的能力。
- 雷达（定向）： 二战后，雷达系统（包括军事、空中交通管制和气象）得到了显著且持续的增长。尽管雷达属于脉冲式发射，但由于其工作频率高且部署广泛，因此能够持续提供较高的平均功率。到2000世纪初，雷达向太空的辐射功率估计已达到数百兆瓦。雷达 不是全向的。如果外星文明有与 平方公里阵列（WILL)，它们可能会探测到距离我们约 300 光年之外的雷达传输。
- 军用雷达（定向）： 军用雷达系统是地球上发射的最强信号之一。虽然具体的功率水平通常不会公开，但通常被描述为“显著”。这些系统通常工作在L波段（1至2 GHz）和S波段（2至4 GHz）等频段。军用雷达的一个关键特性是其方向性。这些信号的设计目的是 高度定向，将能量聚焦成窄光束，以实现对目标的精确探测和跟踪。这种聚焦的能量使其光束非常强大，如果外星观测者精确对准光束，它们就很容易被发现。
- 核爆炸（全向）： 自 2,000 年以来，人类已引爆了 1945 枚核弹。 1961年的俄罗斯沙皇炸弹 是最强大的，其无线电发射比阿雷西博信息的强度高出一百亿倍。
展望未来，高度发达的外星文明的能力可能会将这一范围扩大到约 1.17 万光年——足以覆盖整个银河系，据估计银河系包含 300亿至500亿颗宜居行星。这片空间内还存在几个矮星系。热核沙皇炸弹爆炸是迄今为止地球向太空发出的最强无线电信号。
SETI 科学家认为，电磁脉冲持续时间短，因此不太可能被探测到。如果这些电磁脉冲是来自地球的唯一无线电脉冲，情况或许确实如此。但事实上，在核试验的狂轰滥炸结束之前，地球几十年来一直在制造电磁波。不断扩大的电视和广播泡沫确保了这一点。而且这些广播全天候播出。
8. 星际探测的挑战：信号衰减和宇宙噪声
太空如何损耗无线电信号：距离和星际介质
任何无线电信号在10,000光年的旅程都遵循平方反比定律，这会导致信号强度急剧减弱。除了简单的减弱之外，星际介质（ISM）还充当着一个复杂的扭曲滤波器。恒星之间的星际介质气体会随时间扩散宽带信号，而电子密度的微小变化会使波散射。这种散射不仅会在时间和空间上拉伸信号，还会产生快速、不可预测的强度闪烁——即所谓的闪烁——这会使信息无法解码。这些失真在较低频率下会变得更加严重，这就是为什么天文学家青睐1至10 GHz的“微波窗口”作为在星际空间发送信号的最佳范围。
宇宙面纱：区分信号和噪声
太空并非寂静无声——它充满了无线电波。从太阳轰鸣的广播到遥远黑洞喷出的粒子流，宇宙中充满了自然“噪声”，这些噪声很容易掩盖我们发出或希望探测到的任何有意信号。任何地面信号都必须与宇宙中压倒性的自然射电背景辐射区分开来。这种背景辐射包括无处不在的辐射源，例如构成基本噪声基底的宇宙微波背景辐射 (CMB)，以及来自同步辐射的银河系背景噪声。脉冲星等自然天体物理现象也能模仿智能信号的某些特征，这对信号识别构成了重大挑战。
9. 结论：星际窃听的真实性
外星窃听所需的假设技术
对于外星文明来说，要探测到 10,000 光年之外的地球无线电技术特征，就需要远远优于当前人类能力的射电天文学技术。
这可能涉及收集比我们最强大的望远镜大几个数量级的区域（可能相当于数万个阿雷西博大小的碟形天线），再加上极低的系统温度（通过低温冷却实现）、宽带宽和非常长的积分时间，以实现必要的信噪比。
真正的可能性：为什么地球的无线电呼喊大多是银河系的低语
总而言之，虽然理论上地球最强大的定向射电辐射可探测至银河系远方，但信号衰减、星际畸变以及巨大的宇宙噪声等实际挑战意味着地球绝大部分射电信号仍局限于局部。成功探测到来自10,000光年外的地球智慧信号，将标志着观测地外文明的技术水平达到了非凡的水平，远远超越了人类目前的能力。这凸显了星际通信的巨大难度，并为人类持续探索地外智慧生命提供了关键的视角。
厌倦了等待外星人来电吗？
是时候迈出第一步了。
我们文明的无线电技术特征揭示了一个严峻的事实： 被动等待被发现是一种注定失败的策略 通过通信物理学和技术轨迹。 我们自己的历史就像一面宇宙镜子，这反映了其他发达社会可能保持的沉默。被偶然发现的可能性非常小；我们最有力、最有意图的信息，仅仅是瞬间发出的呼喊，以激光般的精度瞄准微小的目标。与此同时，我们被偶然发现的最佳机会——全向 “广播泡沫”……正在迅速消退 随着我们变得更加高效， “无线电静默。”
如果我们接受这个转瞬即逝、悄无声息的技术阶段作为典型，那么我们必须得出这样的结论： 等待另一个文明的泄漏信号就像等待我们的信号一样徒劳. 大寂静可能并不意味着缺乏生命，而是一个文明世界，就像我们一样，已经不再需要嘈杂、低效的广播。
意识到这一点，我们就必须改变策略。为了避免被发现，或者发现他人， 我们必须拥抱主动 METI（向外星智慧生物发送信息）我们不能指望偶然在宇宙大海中找到一根针； 我们必须听磁铁的声音。通过理解我们需要建立一个强大、持续、有意识的灯塔来宣告我们的存在， 宇宙之镜准确地向我们展示了我们应该寻找的东西致力于积极、有意识的传播，因此不仅仅是一种引入行为；这是迈向 完善我们自己的搜索，将我们对自身局限性的理解转化为最终在虚空中探测同类信号所需的工具。