“黑洞”竟是外星人的量子计算机？

宇宙中的黑洞可以用作终极量子计算机，我们可以从中探索它们的特征。（图片来源：网络）

我们完全有理由怀疑生命在我们的宇宙中很常见，但是为什么我们从未发现过其他生命存在的迹象？这个问题几乎自现代天文学诞生以来，就一直困扰着天文学家和宇宙学家，也是费米悖论的核心问题。部分科学家声称，如果过去的某个时候在我们的银河系中出现了高级生命，我们应该能在某个地方看到它们活动的迹象。另一方面，也有很多人认为先进的外星文明会选择使它们不那么引人注目的活动和地点。

最近，一个德国——格鲁吉亚研究小组提出，先进的外星文明（ETC）可以使用黑洞作为量子计算机。从计算的角度来看，这是合理的，且为我们在观察宇宙时无法看到明显活动提供了解释。

这项研究由Max Planck物理研究所的理论物理学家、慕尼黑大学的物理学主席Gia Dvali和第比利斯自由大学的物理学教授Zaza Osmanov以及格鲁吉亚国家天体物理天文台和SETI研究所的研究员合作进行。他们的研究论文已经在网上发布，正在《国际天体生物学杂志》中过审。

1960年，提出德雷克方程的著名天体物理学家Frank Drake博士领导进行了第一次SETI研究（Project Ozma），该研究借助绿岸天文台26米高的射电望远镜，收听来自附近Tau Ceti和Epsilon Eridani恒星系统的无线电信号。

由于无线电波能够在星际空间中传播，绝大多数SETI项目都致力于寻找无线电技术信号。但许多研究人员指出，这种有限的关注是SETI未能找到任何技术信号特征的主要原因之一。Devali和Osmanov解释道：“目前，我们主要寻找无线电信息，但整个技术信号的‘光谱’可能要广泛得多。例如，来自巨型结构的红外或光学发射也围绕脉冲星，白矮星和黑洞建造。眼下最新的‘方向’必须是寻找这些信号的异常光谱变化，这也将它们与一般的天体物理区分开来。”

近年来，天文学家和天体物理学家建议通过寻找其他技术特征来扩大搜索范围。例如通信外星智能（METI），其中包括定向能（激光）、中微子发射、量子通信和引力波。而在Devali和Osmanov的研究中，他们选择寻找完全不同的东西：大规模量子计算的证据。高速发展的量子计算拥有远超数字计算的处理信息速度，同时不被解密影响，假设先进的文明可以将这项技术应用于更大的规模是完全合乎逻辑的。Devali和Osmanov说：

“无论一个文明多么先进，或者它们的粒子组成和化学成分与我们有多么不同，我们都通过量子物理定律和引力定律相连接。这些定律告诉我们，最有效的量子信息存储是黑洞。

“尽管我们最近的研究表明，理论上可能存在由非引力相互作用产生的设备，这些设备也会使信息存储的能力饱和（所谓的“saturons”），但黑洞明显要优于他们。相应地，任何足够先进的ETI都应该使用它们进行信息存储和处理。”

这个想法建立在诺贝尔奖获得者Roger Penrose的基础之上，他提出了利用人体工程层从黑洞中提取无限能量的著名理论。一些研究人员认为，这可能是先进ETI的终极动力源。Devali和Osmanov也指出黑洞可能是量子计算的最终载体，是基于以下概念：①文明的进步与其计算性能水平直接相关；②存在某些计算进步的通用标记，可以用作SETI的潜在技术特征。

利用量子力学的原理，Dvali和Osomanov解释了黑洞如何成为量子信息最有效的电容器。这些黑洞可能是人造的、微型的，而且比自然产生的、巨型的黑洞更活跃。他们指出：“通过分析信息检索时间的简单缩放特性，我们发现ETI投入精力创建微观黑洞能更好的优化信息量和处理时间。首先，微观黑洞拥有更高的强度和更高的霍金辐射能量谱辐射。其次，这种黑洞必须通过加速器中的高能粒子碰撞来制造。这种制造必然伴随着高能辐射特征。”

霍金辐射是为了纪念已故的斯蒂芬·霍金而命名的，理论上由于相对论量子效应，它会在黑洞的视界之外释放。Dvali和Osomanov认为，由此产生的霍金辐射本质上是“公平的”，这意味着它会产生许多不同种类的亚原子粒子，且这些粒子可以被现代仪器检测到：

“霍金辐射的伟大之处在于，它在所有现有的粒子物种中都是通用的。因此，ETI量子计算机必须辐射‘普通’粒子，如中微子和光子。特别是具有超强穿透力的中微子，它很难被筛除，因此可以作为优秀的信使。

这便提供了ETI的‘指纹’：其形式是非常高能量的中微子通量，这些中微子来自存储微型黑洞信息的霍金辐射，以及制造它们的碰撞‘工厂'。辐射的霍金成分预计将是非常高能量的黑体光谱的叠加。在研究中，我们已经表明IceCube天文台可以潜在地观察到这种技术特征。然而，这只是SETI非常令人兴奋的潜在方向之一。”

在许多方面，这一理论呼应了天体物理学家、数学家John D. Barrow在1998年提出的巴罗量表的逻辑。作为卡尔达肖夫量表的修订版，巴罗量表表明，文明的特征不应是它们对外太空（即行星、太阳系、星系等）的物理掌握，而是对内部空间的掌握——即分子、原子和量子领域。这个尺度是超越假说的核心，表明ETI将“超越”我们所能认识到的任何东西。

这个理论的另一个令人兴奋的方面，就是它为费米悖论提供了另一种可能的解决方案。正如他们解释的那样：“到目前为止，我们完全忽略了SETI的自然方向，即人造黑洞霍金辐射产生的高能中微子和其他粒子。因此，对这种高能粒子的各种实验搜索可能会为宇宙可观测部分内ETI的存在打下极其重要的基础。”

简而言之，当我们观察宇宙时只能得到“一片沉默”，因为我们一直在寻找错误的技术特征。毕竟，如果外星生命已经超越了人类，那么它们早就超越了无线电通信和数字计算。这个理论的另一个优点是，它不需要适用于所有的ETI来解释为什么我们迄今为止还没有听到任何文明的消息。

考虑到计算进步的指数速度（以人类为模板），先进文明可能有一个很短的窗口，以无线电波长进行广播。这是德雷克方程的关键部分：L参数，它指的是文明必须向太空释放可探测信号的时间长度。这项研究为SETI调查提供了未来可寻找的另一个潜在的技术特征。费米悖论仍然存在，但我们只需要找到一个高级生命的迹象就可以解决它。

编译：颖茜

编辑：慕一