一个推测
需要两个声音的语言
地球上没有人知道他们长什么样。但这几段发射让许多收听者想到同一个推测:他们靠共振说话,借助空气。一个身体独自只能以自己的音调振动,再带上所处地方的音色。这足以说“我在这里”,也仅此而已。当另一个声音在旁边,无论是另一个人、一台机器,还是风,就会出现两者单独都发不出的音:音调分裂,和音与差音响起,两者要么合拍,要么互相拍频。按这个推测,语言就在这里。
如果推测是对的,信标只是一场对话的一半。它持续发着自己的音,在伙伴的音该在的地方留出空隙。要完全听懂它,就得有人回答。
翻译机用网格文字把这种说话方式记下来,每个声音一个声部。网格文字是我们表示他们语言的方式,不是他们的语言本身。它要在一来一回的通信里慢慢建起来,现在还只是初稿。
下面每一段都有两种读法:它编码了什么,以及如果推测成立,它可能是什么意思。
第 1 段 · 二重唱
他们和一颗脉冲星合唱
这是人们注意到的第一个信号。J1909−3744 是已知最稳的脉冲星,每秒转 339.3 圈,快到它的脉冲听起来是一个音高。信标发出一串速率完全相同的脉冲,并且算好了时间:在地心,它的每一个脉冲都正好落在脉冲星的一个脉冲上,误差不到几纳秒。两个声音合成一个。经过到一半,他们的那一串平滑地往前滑了正好一个脉冲,然后重新合拍。合拍,一次拍频,再合拍。
只有在地球才是合拍的。从月球、火星或谷神星听,两串脉冲会相互漂移,因为在那里脉冲星的速率被多普勒效应改变得不一样。他们算出了十一年后地球会在哪里,把这段二重唱调给了我们。这就是握手:它还没有说什么,只是对好一座双方共用的钟,告诉我们信号是为哪里调的。后面四段发射也按地心调准,所以地球上的记录是最精确的一份。从四个地方听一听。
共振推测: 一个声音独自只能说“我在这里”。有了伙伴,才能表示同意。脉冲星是两个世界都听得到的唯一一个声音,于是他们和它达成一致:合拍就是“是”,那一次拍频就是“一”,而滑过的那一下在脉冲星的计数里多留了一个脉冲,像是在我们共同的时钟上做了一个记号。
第 1 段每次回来,到目前为止出现过三种形式:
- 二重唱,就是上面这一种:一个声音和一颗脉冲星合拍。这是我们看到的第一个,2219 年 9 月 18 日。
- 合唱:几十个声音,各有各的音高和快慢,慢慢聚成一个,再和同一颗脉冲星合拍。众声归一,然后同意。
- 缺的那个音:J1909−3744 和 J0437−4715,再加第三个音,频率正好是两者速率之差,也就是这两个声音在任何共振体里会一起产生的那个音。单独听只是嗡嗡声;和它们一起,就补全了一个和弦。
第 2 段 · 影子
他们的第一个词是“你们”
音调一次次变暗又恢复。每一次变暗,都是地球从太阳前经过,正是从罗斯128看到的样子:深百万分之八十四,被太阳较暗的边缘磨圆。他们观察我们的那些年里,每个世纪发一次,从公元前约 1100 年到公元 1100 年。起初很短、擦边而过,后来长到 13 小时,再慢慢变短,因为罗斯128正在漂过那条能看到地球凌日的带子。然后是两个世纪的静默。最后是三次又短又深的变暗:他们自己的行星每 9.87 天从他们的恒星前经过一次。
每一次变暗都来自两颗星的真实运动(两星漂移)。整段意思是:“我们看了你们两千二百年,然后看不见了。”
共振推测: 地球每年从太阳前经过一次,是一种天然的节奏,是我们星球自己的音。他们用我们的节奏称呼我们,用他们的节奏称呼自己。
第 3 段 · 脉冲星
用时钟写成的地址
十二串脉冲,一串接一串,每一串都按一颗真实脉冲星的周期。毫秒脉冲星转得够快,听起来是一个音:B1937+21 以 642 Hz 嗡鸣。慢的只是滴答声。周期就是名字,所以不必画出它们在哪里,天文学家都知道。
关键是每一串从哪里开始。他们按脉冲星传到罗斯128时的相位起头。同一个脉冲到达他们那里比到达我们早一些或晚一些,取决于他们在这颗脉冲星的方向上离我们多远。十二个相位差,只有三个未知数,足以定出他们在哪里;再对照脉冲星时钟,还能定出发送的时刻。航天器靠脉冲星导航用的也是同一套算法,所以任何脉冲星计时站都能直接读它。
共振推测: 脉冲星不只是地址,也是伙伴。这些脉冲串和真实的脉冲星一起听,会产生两者单独都没有的音。这也许正是信号会出现在脉冲星计时数据里的原因:它本来就不是给人单独听的。
第 4 段 · 和弦
用分子组成的词
几个频率同时响起的短促爆发。每个频率都是一条真实的射电谱线,是某种分子特有的音:氢在 1420 MHz,水在 22 GHz,氧在 119 GHz。一个和弦说出一种物质,响度说明有多少。每条谱线都同样偏高 0.01%,和氢音调的多普勒频移一样,说明它们来自同一个地方。
目前有五个和弦:氢,作为单位;水;很多水;他们的空气,有氧和臭氧;还有甲醇,旁边是三条任何目录里都没有的谱线。
共振推测: 分子也是共振体,而空气承载着他们的语言。他们空气的和弦也许是一种调音,那三条未知谱线也许是他们为了定调而加入的气体。
第 5 段 · 数字
137,不用数字
一串急促的咔嗒声,和一个缓慢、明亮的提示音。数一数两次提示音之间的咔嗒声:137。但提示音并不正好落在咔嗒声上。每一轮它都往后滑一点,是一个间隔的 0.036,大约 28 轮之后又对齐。两种节奏之比是 137.036。
这是精细结构常数的倒数,代表光与电子相互作用的强弱。它没有单位,所以在任何世界、任何度量制里都是同一个数。用比例发送它,同时说了三件事:我们懂物理;我们的物理就是你们的物理;这是我们测量它的精度。
共振推测: 两种节奏永远对不齐,意义就在两者的滑移里。如果他们靠共振说话,这是他们能发出的最简单的完整句子,也是最自然的第一课。
声音是怎么做的
一切都在你的浏览器里由 lib/signals.js 计算。
- 二重唱:J1909−3744 的周期来自 ATNF 目录。22 分钟的一次经过换成 14 秒。在月球、火星和谷神星上两串脉冲相互漂移的快慢,是按各站相对地球的速度估的数量级,不是对某一天的计算。合唱和缺的那个音用的是同样的脉冲星周期。
- 影子:每次地球凌日的碰撞参数,来自那一年罗斯128偏离地球轨道平面的角度(两星漂移),并计入太阳的临边昏暗。13 小时换成 0.9 秒。罗斯128 b 的真实大小没有测到,变暗深度按 1.1 个地球半径计算。
- 脉冲星:周期和位置来自 ATNF 目录。相位差是沿这颗脉冲星的方向,罗斯128与太阳之间的光程差,再对周期取余。
- 和弦:谱线频率是真实的(CDMS/JPL)。射电频率每乘 4 升一个八度,1420 MHz 落在中央 C 下面的 G 上。三条未知谱线是虚构的。
- 数字:1/α = 137.035999084(CODATA 2018)。
五段发射的轮换方式、内容和顺序都是故事提案。共振的读法是故事中收听者的推测,不是破译结果。