科學家們冀圖用 「0與1」與外星生物溝通

美國政府於一九六三年,斥資在其屬地波多黎各島上,建立了一座當時最大,直徑達三百三十公尺的電波天文望遠鏡,其目的是想探知宇宙之起源,兼尋找浩瀚星海中與地球相似、最適合生物存在之行星,這就是舉世聞名的阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)。

這座天文台成就之輝煌,豈是幾十萬字可以細數的,其中一項倒是與「0與1」有著密切關係,那就是天文科學家們如何以「二進位」的Binary為工具,試圖與可能存在之外星生物溝通的經過。

這天文台在運作幾年之後,天文科學家們就已在與地球相距約兩萬一千光年的銀河系M13星群中,發現其中有數以萬計的行星,有著與地球相似的溫度,當然,這並不表示它們都一定有生物存在,因為尚無法得知這些行星上是否還有生物賴以為生的大氣層與水。

但是天文科學家們堅信,適合生物存在的環境,我們地球絕非宇宙中之唯一。不但如此,銀河系中應該有與人類智慧相當(或更高等)之生物,因為阿雷西博天文台曾多次接到發自銀河系的神秘電波,那兒是否有智慧型的生物冀圖與外界聯繫呢?

為了「昭告」宇宙,特別是銀河系M13星群中的可能高等生物,讓他們知道有地球人類之存在,阿雷西博天文台的科學家們,於一九七四年研製了一段由「0與1」組成之信息,向M13星群發送出強力電波,冀望會有外星生物接到後與我們聯絡。

天文科學家們傳送到銀河系M13星群中的「阿雷西博信息」的比特圖(作者取材自公共領域)
天文科學家們傳送到銀河系M13星群中的「阿雷西博信息」的比特圖(作者取材自公共領域)

這就是名為「阿雷西博信息」的比特圖(Arecibo Bit Map Message),是由一千六百七十九個「0與1」組成的一幅23 X 73比特圖像,不但簡單地描繪了我們人類之形象,也將地球在太陽系之位置等重要資料,做了一個簡介,雖然目前尚未接到任何有意義的回音,但是科學家們也都同意,「0與1」應該是宇宙間之通用「文字」,也相信愈進化的星球,愈有可能會是一個由「0與1」思想主導的,「人工智能」發達之世界。

阿雷西博天文台因儀器老舊,且建築結構年久失修而退休,與宇宙間可能存在的高等生物聯絡之工具,已於二零一九年被一座嶄新的,電波也更強的,設於中國貴州省,直徑達五百公尺之電波天文望遠鏡「天眼」所取代。這「天眼」若是配合著即將在二零二一年射入太空軌道的紫外線韋伯望遠鏡(James Webb Space Scope),應該讓二十一世紀的天文科學家們,擁有可以更進一步探討宇宙起源之工具,韋伯望遠鏡也將如預期地「看見」更多在銀河系中,有如我們太陽系之星體結構,從而判定是否有類似人類的高等生物之存在。不過這些細節已完全超出這篇討論「0與1」文章之範圍,請對天文物理有興趣的看倌們自行上網,去了解更多相關的消息吧。

「0與1」在電腦「硬碟」上之 突破性進展

各位看倌應該都使用過電腦吧?電腦中「硬碟」的數據,就全是以「0與1」之方式儲存的。我當年的工作專業,一度是設計第三代「數碼傳真機」,那跨國越洋的傳真數據,也是由一籮筐的「0與1」組成的。

不過傳真機是已快退休的產品,那俗稱「硬碟」之發展,可還在起飛狀態中。原先使用的「磁碟」,已被矽基半導體SSD(Solid State Drive)完全取代,實體形態上也是天差地別,不宜稱之為「碟」啦。「存」與「讀」的速度是傳統硬碟的至少十倍以上,其儲存容量,也因傳統之平面矽基半導體可以用立體的「疊床架屋」方式處理而「倍增」。

至於何為「疊床架屋」之方式,簡單地說,就是同一個儲存空間(cell之暫譯)可以存放一個以上的0或1,其效果與我們日常生活中使用的「雙層床」,甚或「三、四層床」一樣,在同一平面往上擴充容積,儲存空間得以倍數增加。不過相對而言,經「疊床架屋」後之數據,其提存速度當然會比「平面儲存」要稍微慢一些,但好處是容量可以倍數驟增,市場售價只會比「單層」的略高一些而已。

最近十年來,被工商界與科研界炒得熱烘烘的「大數據」,其計算單位已超越了我們已逐漸習慣了的TB(Terabytes 也就是GB 的一千倍),而達到PB (Petabytes是TB 之一千倍)與 EB(Exabytes 是PB 之一千倍)等天文數字之境界。現階段這些「大數據」的儲存,也都毫無例外地,全是以數碼的「0」與「1」之方式,存放在SSD半導體硬體中。

今年是二零二一年,我可以在此大膽預測,十年後的「大數據」計算單位會遠超過以上之數字,供其儲存之硬體容量也會愈來愈大,現階段紅得發紫的SSD,必將被下一代的「數據儲存器」所取代(因為半導體之材質日新月異)。換句話說,現今之「數碼工業革命」還在「啟蒙」階段,其前景是完全不可限量的。

後記

這「數碼宇宙」浩翰無邊,其中奧秘絕不是這篇區區短文可以涵蓋的,以上所舉的寥寥數例,也僅是我個人之體驗,若是您看完後覺得有「以偏概全」之感,我也不會覺得意外。

我因緣際會地目睹「數碼工業革命」之誕生,也成了六十年來,數以億萬計的「數碼革命」參與者之一,真是何其榮幸。就以「數碼革命」尚未成功,「同行」仍須努力,在此與各位先進與後起之秀們共勉之。

也感謝在中華民國的傳統儒家教育體制下,讓那公平的「大專聯考」造就了我的職業生涯,「身不由己」地隨著社會潮流,成為一名腳踏實地的電子工程師,當然不能說是捧著「金飯碗」,但至少是拿了一個不容易被砸破的「鐵飯碗」,所以平順地退休後,還有這份閒情逸致去筆耕、學繪畫,享受那人生的夕照歲月。

走筆至此,突然想起在青少年時期曾鼓勵過我「從文」的三位國文老師,他們是王川磊(誠正小學),高仰山(鳳山中學)與司修武(高雄中學)先生。感謝他們無私地循循善誘,讓我對那每周兩小時的「作文」課十分期待。可惜我本身「道行」不夠,只能粗淺地「平鋪直敘」,寫不出甚麼華麗的文藻,但願這些年來寫的幾十篇「草地文學」式雜文,讓眾恩師們(當然也包括成大電機系的兩位教授姚靜波與黃本源,與密蘇里州立大學的蓋頓教授)的在天之靈,都能感受到我在文字上對他們的區區回饋。

是的,我與三位國文老師之間,都曾各發生過一些有趣的故事,因為與「0與1」完全無關,只好留待「下回分解」,就「敬請期待」囉!

~二零二一年三月完稿於美國德州◇