無(wú)論你是否喜歡《三體》的文學(xué)造詣，你都不得不承認(rèn)劉慈欣為了吸引科幻迷下足了功夫，小說(shuō)中的很多設(shè)定都有一定的科學(xué)依據(jù)。

比如，小說(shuō)中人物葉文潔與三體文明取得聯(lián)系的方法是通過(guò)太陽(yáng)的能量來(lái)放大廣播，最終才讓4光年外的三體文明能夠接收到信息。

由于電磁信號(hào)的強(qiáng)度在遙遠(yuǎn)天體間傳播是微不足道的，而且宇宙中還有各種各樣電磁波——所謂的“空間噪聲”的干擾，直接發(fā)送電磁波建立天體間通信幾乎不可能。

所以只能想辦法放大電磁波來(lái)取得聯(lián)系，我已經(jīng)想不起來(lái)《三體》中這個(gè)放大廣播具體是如何描述的，但是現(xiàn)實(shí)世界中有一種非?？茖W(xué)的方法確實(shí)可以利用太陽(yáng)的力量來(lái)增強(qiáng)電磁波，并且有機(jī)會(huì)做到星際間兩點(diǎn)的通信傳輸錯(cuò)誤率只有兩百萬(wàn)分之一。

那么，這到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢，太陽(yáng)的作用又是什么呢？

這個(gè)其實(shí)就是利用太陽(yáng)的引力透鏡效果。

我們知道裝滿水的玻璃杯會(huì)扭曲玻璃后面或內(nèi)部的光線；在攝影鏡頭中，如果不進(jìn)行校正，圖像就會(huì)彎曲并且看起來(lái)不真實(shí)。

總之光線穿過(guò)一個(gè)光學(xué)透鏡，它就不會(huì)走之前的直線了，其實(shí)引力也有這樣的效果——準(zhǔn)確的說(shuō)是大質(zhì)量的天體也能實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果。

當(dāng)光線穿過(guò)大質(zhì)量天體的周圍時(shí)，它就會(huì)扭曲（天體質(zhì)量小時(shí)扭曲可忽略），就像是光線穿過(guò)透鏡一樣，所以這種現(xiàn)象被稱為引力透鏡。

之所以我們前文要對(duì)引力引發(fā)的這個(gè)效果后面加一個(gè)修飾表示那是大質(zhì)量天體引發(fā)的，是因?yàn)楸娝苤馐菦](méi)有質(zhì)量的，那么引力如何讓它扭曲了呢？

時(shí)空扭曲示意圖 Mysid

其實(shí)答案非常簡(jiǎn)單，根本沒(méi)有引力，引力只是我們自己的感受或者想象出來(lái)的而已，而光線扭曲的原因是天體的質(zhì)量導(dǎo)致空間發(fā)生了扭曲，所以即便沒(méi)有質(zhì)量的光線也被扭曲了，因?yàn)樗?jīng)過(guò)扭曲的空間。

這正是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論試圖告訴我們的，而實(shí)際上引力透鏡就是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的第一個(gè)直接證據(jù)，當(dāng)然之后引力波再次證明愛(ài)因斯坦是正確的。

引力透鏡現(xiàn)象可以讓我們看到大質(zhì)量天體后面的天體，這些天體如果沒(méi)有引力透鏡的作用，以我們現(xiàn)有的技術(shù)根本無(wú)法看到。

至于我們看到的是什么樣的，取決于透鏡對(duì)光線的扭曲情況——主要就是大質(zhì)量天體的質(zhì)量，以及它與成像天體（光源）、觀察者的分布。

當(dāng)我們?cè)诘厍蛏嫌^察時(shí)，觀察者的位置固定，那么所成的像自然就是完全取決取決于透鏡和光源。

時(shí)空扭曲示意圖 Mysid

圖：愛(ài)因斯坦環(huán)

這里有一個(gè)有趣的現(xiàn)象，就是當(dāng)透鏡和目標(biāo)光源幾乎完美對(duì)齊的時(shí)，那么地球上可以看到一個(gè)環(huán)形，這個(gè)被稱為愛(ài)因斯坦環(huán)。

圖：這個(gè)圖片很好引力透鏡導(dǎo)致觀想扭曲，但是放大了背景星系（AI翻譯）

當(dāng)然，引力透鏡某種意義上會(huì)放大目標(biāo)——扭曲后再聚焦到一點(diǎn)的效果，就像是光學(xué)透鏡的效果一樣。

不過(guò)與光學(xué)透鏡不同的是，引力透鏡的光線在焦點(diǎn)之后不會(huì)發(fā)散（你可以用凸透鏡試試光學(xué)透鏡聚焦后在拉長(zhǎng)，光線就發(fā)散），它會(huì)沿著焦點(diǎn)軸一直保持固定——這意味著焦點(diǎn)之后的每一個(gè)點(diǎn)都是引力透鏡的焦點(diǎn)。

可以說(shuō)引力透鏡就是我們觀察宇宙的重要“工具”，但是這和太陽(yáng)有什么關(guān)系？與通信又有什么關(guān)系呢？

圖源：NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

其實(shí)引力透鏡不僅會(huì)扭曲光線，包括無(wú)線電波在內(nèi)的其它任何波長(zhǎng)的電磁波都會(huì)以相同方式扭曲，這意味著無(wú)線電波也會(huì)被放大。

太陽(yáng)的質(zhì)量已經(jīng)足夠大，它足夠扭曲空間讓自己變成一個(gè)“透鏡”，這意味著我們可以直接利用太陽(yáng)的引力透鏡來(lái)做很多事情，當(dāng)然也包括增強(qiáng)我們發(fā)射的無(wú)線電波。

所以，一些科學(xué)家認(rèn)為，太陽(yáng)就是人類能找到最好的“通訊設(shè)備”。

但是要利用這個(gè)“通訊設(shè)備”并沒(méi)有想象得容易，首先第一點(diǎn)就是我們必須在焦點(diǎn)之外才能發(fā)送和接收信號(hào)。

焦點(diǎn)也就是光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)的引力透鏡后聚焦的地方，這個(gè)距離是多長(zhǎng)呢？

其實(shí)有公式可以計(jì)算出來(lái)，對(duì)于太陽(yáng)而言，最短距離是550AU——地球到太陽(yáng)距離的550倍，這個(gè)距離是太陽(yáng)系老的第九大行星——冥王星和太陽(yáng)距離的14倍。

以人類現(xiàn)有科技，要把無(wú)線電設(shè)備送到這個(gè)距離非常不容易，而且設(shè)備要到達(dá)那個(gè)位置也需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

不過(guò)，早在1992年就已經(jīng)有人提出了FOCAL任務(wù)（焦點(diǎn)任務(wù)），試圖把探測(cè)器送到太陽(yáng)的引力透鏡焦點(diǎn)之外，并以此籌備資金。

這里還有一點(diǎn)需要提一下，就是太陽(yáng)的日冕會(huì)對(duì)電磁波造成干擾，不過(guò)這個(gè)影響會(huì)隨著距離拉遠(yuǎn)而減小。

我們前面提到過(guò)，引力透鏡的成像在焦點(diǎn)之后不會(huì)發(fā)散，這是個(gè)天大的好消息，但是壞消息是要把設(shè)備送到更遠(yuǎn)的地方會(huì)更難。

不過(guò)，無(wú)論如何，將太陽(yáng)作為增強(qiáng)通訊的手段是未來(lái)深空探索的重要手段，甚至可能是唯一手段。

深空通訊示意圖，圖源：Claudio Maccone

另外，有學(xué)者經(jīng)過(guò)自己的結(jié)算，如果在距離我們最近的恒星系統(tǒng)中的半人馬座α星（也就是南門二，它比太陽(yáng)大）的焦點(diǎn)處也放置通訊設(shè)備，那么可以實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)（太陽(yáng)和半人馬座α星）間通訊錯(cuò)誤率僅為兩百萬(wàn)分之一，另外發(fā)射功率也小得驚人——只需十分之一毫瓦。

最后

我們現(xiàn)在試圖將太陽(yáng)作為通訊設(shè)備，那么是不是意味著比我們更加先進(jìn)的文明也在這么做呢？

其實(shí)，大部分科學(xué)家對(duì)此都表示贊同的，只要文明發(fā)展到一定程度，好奇心和探索需求的驅(qū)使，就會(huì)讓文明去建造這種通訊設(shè)備。

所以，雖然我們現(xiàn)在“太陽(yáng)增強(qiáng)通訊”還只是在思想中，但是很可能有其它文明已經(jīng)在自己恒星的焦點(diǎn)處安放了設(shè)備。

那么這意味著我們只要搜尋特定的波長(zhǎng)，就有機(jī)會(huì)竊聽(tīng)潛在的地外文明無(wú)線電信息，這個(gè)是現(xiàn)在一些科學(xué)團(tuán)隊(duì)在做的事情，只是暫時(shí)都還沒(méi)有進(jìn)展，不過(guò)接下去人工智能的發(fā)展可能對(duì)此會(huì)很有幫助。