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當尊敬的德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯在19世紀初思考與外星人通訊時，將目標鎖定月球似乎是顯而易見的。我們星球的天然衛星為地球以外的生命提供了最有可能的家園。
我們可以傳送的資訊的形式和內容對高斯來說同樣清晰。他被認為提出了與月球居民溝通的想法，即清理西伯利亞森林的大片樹木，並在那裡種植大片麥田，形狀為精心排列的幾何圖形，從月球上可以看到。具體來說，他想向月球人展示地球人熟悉勾股定理，透過建立巨大的景觀來證明直角三角形兩條直角邊的平方和等於斜邊的平方：a2 + b2 = c2。
在高斯提出這個方案近兩個世紀後，我們的團隊從他那裡獲得了靈感，使用數學作為星際無線電通訊的通用語言。
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我們現在當然知道我們的月球不適合生命居住。但在過去的二十年裡，我們瞭解到其他恆星周圍存在行星。其中一些系外行星在其恆星的“宜居帶”內執行，那裡不太熱，也不太冷，而是恰到好處，可以允許液態水的存在——這是我們所知的生命的前提條件。最近，我們向這樣一顆系外行星傳送了一系列無線電資訊，其中包括勾股定理的數字描述，希望得到任何精通幾何學的居民的回應。
呼叫外星人
這顆系外行星是一顆名為GJ 273b的超級地球，它圍繞著距離我們太陽系僅12.4光年的紅矮星Luyten’s Star執行。它的獨特之處在於，它是已知的最近的、可能適合居住的系外行星，同時也在挪威特羅姆瑟北極圈以北的歐洲非相干散射科學協會（EISCAT）的兩兆瓦發射器的視野之內。在2017年10月中旬連續三天，一個名為“Sónar Calling GJ 273b”的專案慶祝了巴塞羅那Sónar音樂節25週年，透過EISCAT進行了無線電傳輸，其中包括該音樂節藝術家的音樂樣本。
為了提高訊號的可理解性，我們在METI——一個致力於向地外文明傳遞資訊的組織——在傳輸中製作了一個數學和科學教程。METI的教程與早期的星際資訊有所不同。過去的資訊——例如從波多黎各阿雷西博射電望遠鏡發射的無線電資訊和美國宇航局“旅行者”號宇宙飛船上的“金唱片”——都試圖做到百科全書式的範圍。試圖在星際資訊中說出一切的缺點是，我們傳遞的資訊太多，以至於可能會顯得像一堆語無倫次的雜亂資訊。METI的資訊採取了相反的方法，以更大的深度和清晰度解釋了一些數學和科學的要點。
連線形式和內容的簡單步驟
在過去的星際資訊中，資訊的形式和內容之間的聯絡是任意的，這使得任何智慧接收者解碼都更加具有挑戰性。在METI的教程中，我們專注於可以透過無線電訊號本身直接演示的概念。我們透過具有明確定義持續時間的脈衝來解釋時間——這個持續時間可以用數字描述，也可以透過相應持續時間的脈衝直接顯示。我們透過討論無線電波具有特定頻率來擴充套件到電磁現象領域，透過指向我們用於傳輸本身的兩個頻率來做到這一點。
在整個過程中，我們從簡單到更復雜的概念逐步構建。在計數之後，我們介紹算術。說明勾股定理的數字組合讓我們進入三角學。一旦我們可以描述三角形邊之間的關係——透過簡單的除法——我們就可以描述正弦波，從而描述無線電波本身。
在計劃於2018年4月進行的第二輪傳輸中，我們將擴充套件我們的教程，以演示音樂旋律的基本要素——透過將發射器變成一種樂器，能夠以幾種不同的頻率傳送訊號，而不僅僅像我們的第一組資訊那樣只有兩種頻率。透過擴充套件我們可以傳輸的頻率範圍，我們將模仿音符之間的關係，這些音符之間透過特定的、數學上精確的間隔分隔開。透過一些基本的數學和物理學，我們將向外星人介紹人類的旋律。
我們付出了巨大的努力來發送資訊，這些資訊在經過超過70萬億英里的旅程後仍將完好無損。在我們十月份傳輸的三天中的每一天，我們都發送了三次METI教程。這為GJ 273b上的外星密碼破譯者提供了一個簡單的規則來處理不可避免的錯誤，這些錯誤將在資訊穿越恆星之間 vast 距離時悄悄地侵入。接收者只需要識別出資訊傳送了三次；將三個版本對齊，一個疊在另一個之上；最後，查詢任何差異。每當三個部分之間存在差異時，外星密碼學家就有一個簡單的規則來弄清楚我們的意圖：採用在三分之二的時間內出現的內容。
理解的關鍵
我們新的METI教程提供了旨在提高可理解性的新穎功能，但這並不是最終結論。相反，為了在未來幾年製作越來越複雜的資訊，我們應該從搜尋地外文明計劃（SETI）的歷史中吸取教訓。1960年，天文學家弗蘭克·德雷克進行了奧茲瑪計劃，這是第一次SETI實驗。20世紀60年代和70年代進行了少數額外的搜尋，每次搜尋觀測的恆星數量以及頻率範圍都相對有限。沒有探測到地球以外的智慧跡象。然而，隨著每個專案的完成，天文學家和工程師在開發訊號處理演算法、排除誤報以及闡明其每個選定的目標恆星的理由方面變得越來越成熟。
得益於更靈敏的天線，可以搜尋數十億個頻率而不是僅一個頻率，如今SETI搜尋的能力比奧茲瑪計劃輕鬆強大萬億倍。但是，我們在建立星際資訊方面的成熟度是否在同一時間內提高了10倍？我對此表示懷疑。
以SETI的歷史為類比，透過進行一系列適度的後續搜尋，從中吸取了很多教訓，開發越來越複雜的資訊的最佳方法是繼續瞄準更多的恆星，每顆恆星都獲得其獨特的資訊。我們不應簡單地複製過去傳送的資訊，而應不斷探索形式和內容的替代方案。
星際資訊就像一個寶箱，由一個文明提供給另一個文明，希望它有價值。大部分價值來自於接收者可以解鎖資訊的秘密之後。但是，對我們來說似乎顯而易見的關於如何做到這一點的線索對外星人來說可能是晦澀難懂的。在我們未來的資訊中，我們最好包含多個金鑰，每個金鑰都提供一種獨特的方式來開啟資訊。這些努力可能有一天會讓智慧外星人開始從真正人類的角度看待宇宙。