211service.com
Hur man designar ett interstellärt kommunikationssystem
Här är en intressant fråga. Om vi någonsin vill kommunicera med civilisationer runt andra stjärnor, vad kommer då att vara det bästa sättet att skicka ett meddelande, med tanke på att vi inte vet något om hur de tänker ta emot det?
Det är frågan som David Messerschmitt vid University of California, Berkeley, tar upp idag. Det visar sig att fysikens lagar, det interstellära rymdens natur och lite sunt förnuft sätter förvånansvärt strikta gränser för hur kommunikation kan ske. Så om utomjordingar tänker på ett sätt som liknar oss, är kommunikation av ett eller annat slag helt klart möjlig.
Messerschmitt börjar med att lista på vilket sätt någon form av kommunikation sannolikt kommer att begränsas. Till att börja med säger han att styrkan hos vilken signal som helst faller med kvadraten på tillryggalagd sträcka. Om man antar att energi sannolikt kommer att vara en begränsande faktor för en civilisation, kommer en viktig egenskap hos alla interstellära sändare att vara att minimera energin per bit i vilken signal som helst – samtidigt som den fortfarande tillåter tillförlitlig extraktion av informationen den innehåller, naturligtvis.
Det är möjligt att denna civilisation kunde ha hittat ett sätt att generera energi mycket billigt. Men även om det finns mer energi finns det många sätt att konsumera mer energi än avsiktlig ineffektivitet, säger Messerschmitt. De skulle kunna öka meddelandelängden, minska överföringstiden för meddelanden, sända i fler riktningar samtidigt eller sända en signal som kan tas emot på större avstånd.
Ett annat viktigt designkrav kommer att vara att övervinna eventuella problem som är förknippade med att sända signaler genom det interstellära mediet. Specifikt tenderar vissa våglängder att absorberas medan andra färdas utan hinder. Till exempel är det interstellära mediet i huvudsak transparent för stora delar av mikrovågsspektrat.
Utöver detta, säger Messerschmitt, är en bra idé att utnyttja fysikens lagar och i synnerhet Shannons matematiska teori om kommunikation, som avgör hur mycket information som kan skickas till en bullrig kanal en viss effektnivå. sluta
Slutligen säger sunt förnuft att vi ska hålla saker och ting enkla. Ju mer komplext överföringssättet är, desto mindre sannolikt är det att det matchar mottagaren. Att hålla saker enkla verkar vara det bästa sättet att säkerställa den största sannolikheten för framgång.
Den här versionen av Occams rakhyvel antyder också att det inte finns någon anledning att skicka signaler med smal bandbredd eftersom dessa kräver mer energi och större komplexitet att sända. Istället är det enklaste sättet att skicka bredbandssignaler, helst i mikrovågsdelen av spektrumet. Det är osannolikt att en civilisation skulle använda mer energi än nödvändigt om de inte av någon anledning anser att en minskning av bandbredden är en högre prioritet, säger Messerschmitt.
Så det begränsar det enorma antalet potentiella signaler som vi skulle kunna sända eller som vi bör hålla utkik efter, till bara ett fåtal. Förutsatt, naturligtvis, att denna andra civilisation kommer att tänka på det sätt som verkar självklart för oss.
En potentiell brist är att vetenskapen och teknologierna som Messerschmitt åberopar alla utvecklades på jorden under det senaste århundradet. Det är en blinkning i kosmologiska termer.
Redan på 1970-talet påpekade den amerikanske astronomen Carl Sagan att varje främmande civilisation sannolikt kommer att befinna sig i ett helt annat skede i sin utveckling. Skulle den dock vara mindre mogen än oss kommer denna civilisation inte att ha utvecklat radioteknik i första hand.
Det betyder att våra potentiella kontakter sannolikt kommer att vara mycket mer avancerade, förmodligen århundraden eller årtusenden före oss. Sagan frågade om det är möjligt att dessa civilisationer kommer att ha snubblat över en bättre form av interstellär kommunikationsteknik, en som verkar vara magi för oss.
Det är en svår fråga att svara på. Men i så fall kan våra försök att kontakta dem med mikrovågor falla för döva öron, oavsett hur väldesignade våra sändare och mottagare är.
Ref: arxiv.org/abs/1402.1215 : Design för minimal energi i rymdskepp och interstellär kommunikation