搜寻地外智慧生命的中国人

张同杰  

■本报记者 倪思洁

最近，参加完国际宇航大会的张同杰，从意大利米兰回到北京不久就收到了一封邮件，发件人是国际宇航联合会地外文明搜寻（SETI）委员会主席迈克尔·加勒特。信里，加勒特邀请张同杰担任新一届SETI委员会委员。

张同杰是北京师范大学物理与天文学院教授，研究方向是宇宙学和射电SETI研究。SETI委员会是国际宇航联合会的下属分会，以美国、英国、意大利、法国等国的科学家为主要参与者，目标是搜寻地外智慧生命。

对于被邀请加入委员会，张同杰很高兴但并不觉得意外。“中国的研究工作，已经得到了国际SETI同行的重视。其实，2020年我就曾被SETI同行、美国伯克利SETI研究中心首席技术专家丹·沃西默推荐加入过SETI委员会。”他说。

从误解中争取认可

在地外智慧生命搜寻研究上，张同杰遇到过不少困难和误解。

尽管国际SETI研究已经开展了60多年，并且都是一些知名天体物理学家在开展研究，但张同杰只要对国内的一些专业人士提起自己在做SETI研究，很多听者的第一反应是瞪大眼睛，再意味深长地笑笑。因为对于很多人来说，那就像找不明飞行物（UFO）一样纯属幻想。

“国际上，尤其是美国，早已经过了这个尴尬阶段，而我国起步晚，对SETI的认知还处于初级阶段。”张同杰说。

过去很多年里，张同杰申请不到与SETI研究相关的经费支持，虽然他多次主持宇宙学相关的国家级科研项目，但是关于SETI研究的申请书仍然常在预申请阶段就无法通过审核。无奈之下，张同杰只能等他的宇宙学相关项目结题后，用结余的少量经费开展SETI研究。

张同杰还遭遇过同行的误解。2017年，以研究宇宙学为主业的张同杰加入了撰写《中国平方公里阵列天文台（SKA）白皮书》的专家组。当时，他建议用SKA开展SETI研究，很快就有人公开反对，觉得这项研究“不切实际”。张同杰耐心地向对方解释之后，终于获得了理解和支持。

张同杰认为正是因为“地外文明搜寻”这样的说法具有科幻色彩，所以应该更严谨地将“SETI”翻译为“地外智慧生命搜寻”。在一些科普活动、媒体采访中，他不断告诉大家，SETI不是“科幻”，而是“严肃的科学研究”，“一些天体物理学家、计算机专家和射电通信专家等都是在用科学的方法做观测、理论分析、数据处理”。

幸运的是，置身诸多误解之中的张同杰从一群志同道合的海内外朋友中获得了前进的动力。“这是一个很小众的领域，论文成果没那么多，谁有进展了，大家几乎都能第一时间知道，并相互祝贺。”张同杰说。

从祝贺声中，张同杰感到，这些年，中国的SETI研究成果慢慢受到国际关注。每年，美国宾夕法尼亚州立大学天文学与天体物理学教授杰森·赖特都会收集和总结全球科学家发表的SETI科学论文。张同杰团队的几乎所有SETI论文都会被收录进去。

张同杰认为，我国SETI研究逐渐受重视，大约始于2011年天文学家南仁东等人发表在《国际现代物理学杂志 D》上的一篇文章。文中，南仁东全面介绍了“中国天眼”的工程设计、科学目标等，并提到“‘500米口径球面射电望远镜’可能会给我们带来一个很好的机会”。之后，“参与SETI”成为“中国天眼”的五大科学目标之一。

2016年10月，中国科学院国家天文台与俄罗斯企业家尤里·米尔纳创立的“突破计划”签署合作意向，“中国天眼”计划加入国际地外智慧生命寻找计划——“突破聆听”项目，与位于美国的绿岸望远镜及位于澳大利亚的帕克斯天文台合作，寻找地外智慧生命的线索。

2019年7月，张同杰与中国科学院国家天文台“中国天眼”团队以及沃西默合作，利用“中国天眼”首次开展了SETI研究，并于2020年4月在《天体物理学杂志》发表了“中国天眼”的首篇SETI论文。

截至目前，他们已经在《天体物理学杂志》和《天文学杂志》上发表了7篇基于“中国天眼”的SETI研究文章，获得了国际同行的关注和认可。

从证伪中寻找希望

尽管得到了同行认可，张同杰有时还是很无奈。

2020年，当基于“中国天眼”的首篇SETI论文发表时，消息上了“热搜”，人们惊呼“‘中国天眼’要开始找外星人了”；2022年，他们用“中国天眼”发现了疑似地外智慧生命信号时，消息又上了“热搜”，人们惊呼“‘中国天眼’发现外星人了”。

他需要不停地跟大家解释：“不能这么绝对”“还有很长的路要走”……

很多人不知道，这个研究圈子里有一种与大多数科研领域不同的科研文化。

他们最常用的是“排除法”——排除射电干扰。当其他研究领域的科学家为证实某项结果欢呼时，他们的大部分成果是在证伪，很多论文都在“排除某信号是由地外智慧生命传输的可能”。即便他们发现了无法被排除的新信号，也会在信号前面加上“疑似”“候选”等字样。

在这个研究领域，99%的结果令人“失望”，但获得研究结果的过程对于国际同行来说很重要。地外生命搜寻乃至地外智慧生命搜寻研究领域都曾闹过“乌龙”。例如，2020年，科学家将两台望远镜观测到的数据进行处理后，发现金星云层中存在含量相对较高的磷化氢，而磷化氢的存在很可能与生命活动有关，论文发表于《自然-天文学》。但没过多久，人们发现，研究团队在数据处理上可能存在问题。

“我们最重要的工作就是提升探测能力和数据处理能力，识别干扰信号并排除，包括来自地球的人类活动干扰和天体信号干扰等。”张同杰说。

他们利用“中国天眼”做的就是这样的工作。近年来，他们在国际上首次提出SETI“多波束联合匹配策略”，大大提高了观测效率，可以更精确地区分信号和干扰，降低假阳性率；发展了一种“多波束点源扫描策略”，建立了可在单次观测中交叉验证的地外智慧生命信号确认和射电干扰排除的标准与流程；基于“中国天眼”的独特优势，提出了疑似信号最后论证阶段可以起到类似“一票否决”作用的频率漂移和偏振判据。

不过，证伪的最终目标还是证实。“越是走到最后，要去证实一个信号是地外智慧生命信号，越是要谨慎。”张同杰说。

所谓“谨慎”，不只是科学上的，也是伦理上的。2021年，美国国家航空航天局总部首席科学家办公室在《自然》上呼吁“建立报告地球外生命证据的框架”。他们认为，“我们这一代人可能会发现地球以外存在生命”。

“目前，美国和欧洲等都在积极进行地外生命探寻研究，美国的开普勒望远镜和詹姆斯·韦布空间望远镜已经发现了大量可能存在生命的系外行星。它们可能距离发现地外低级生命迹象为时不远了。”张同杰判断说。

他曾与国内外空间法和伦理学家探讨过倘若有一天一种信号无法被排除，并被证实为地外生命的信号，那将带来怎样的社会影响。

“到那时，它会颠覆人类认知，我们的世界观、生命观一定会发生巨大改变。人类对自身在宇宙中的唯一性认知将被彻底颠覆，而这将引发哲学、外层空间法和伦理学等领域的广泛讨论。”张同杰说。

星空下的守望者

接受采访时，张同杰手里捧着一只掉了漆的黑色水杯，上面印着“伯克利SETI研究中心”的英文字样。这只杯子是他10年前从美国加利福尼亚大学伯克利分校访学结束时带回国的，在一次次被倒满水、喝干、再倒满的过程中，见证了张同杰10年的SETI研究之路。

2014年，张同杰在加利福尼亚大学伯克利分校天文系访学，全身心沉浸在宇宙学研究中。每周五下午，天文学系的人聚集到一起喝咖啡、吃甜点、聊学术。或许因为张同杰是新面孔，又是中国人，沃西默主动与他闲聊起来。经过一番自我介绍，张同杰发现，30多年前，沃西默曾在北京师范大学天文系做过访问学者，对中国有着很深的感情。

熟络起来后，沃西默通过邮件邀请张同杰参加他在大学主讲的SETI研究讲座。出于对朋友的支持，张同杰应邀前往。从讲座中，他不仅了解到SETI的研究范式，也意识到它对于人类未来发展的颠覆性意义，第一次见识了什么是真正的SETI科学。

看到张同杰对SETI研究兴趣渐浓，沃西默时常用亲身经历过的“无奈”提醒张同杰，这条路不好走。但张同杰还是走了下去。如今，张同杰把大约40%的时间、精力、人手从宇宙学研究中抽离出来，开展SETI研究。

“与其他国家相比，我们有‘中国天眼’的设备优势，可能会率先产生重要发现。现在，我们的团队不仅获得的观测机时越来越多，探测技术能力也越来越强。”张同杰说。

张同杰感到，SETI的研究前景变得开阔明朗。今年，《国家空间科学中长期发展规划（2024—2050年）》明确将“地外生命探寻”列为未来优先发展的方向之一。张同杰团队已经连续5年从“中国天眼”申请到用于开展SETI研究的观测时间。今年8月，经过国际射电专家的评审，他们从“中国天眼”申请到近年来最长的、专门用于SETI研究的观测时间——近40个小时。

参加完国际宇航大会回国后，张同杰很快召集学生开组会，并到中国科学院上海天文台等单位详细介绍学术交流的情况以及国际最新研究动态。

“我们将继续尝试探测来自太阳系外临近恒星系统微弱的射电信号，同时融合人工智能技术，进一步提高信号识别的准确性和效率，探测分析潜在地外智慧生命的科技印迹。此外，我们还会与国内外空间法专家合作开展SETI伦理和哲学研究。”张同杰说。

来自科学界同行的期许，推动张同杰和团队不断往前走。张同杰至今难忘，“中国天眼”的国际评审专家在评价他们的观测申请书时，引用了1959年人类历史上第一篇SETI科学文章中的话：“成功的可能性很难估计，但如果我们从不去寻找，成功的可能性是零。”