3.9知識分子The Intellectual
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導 讀
加州大學伯克利分校的 Sofia Sheikh 是少數緻力于尋找地外文明的博士後研究員之一，也是一位冉冉升起的學術新星。在這篇文章裡，她與自由撰稿人 David Appell 讨論了包括神秘太空信号、挑選棘手的研究領域，以及導師的重要性等話題。
撰文 | David Appell
翻譯 | 馬超
校對 | 王一葦
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圖1Sofia Sheikh的研究聚焦于尋找地外進階文明|圖源：SETI
2019年，當一個來自最近鄰恒星方向的神秘射電信号被地球接收到時， 突破聆聽項目（Breakthrough Listen project）委派 Sofia Sheikh 來調查信号來源。這一信号是來自4.2光年外比鄰星（Proxima Centauri ）宜居帶行星上的外星文明嗎？還是來自地球或者地球周邊無數可能源頭的射電信号？
Sheikh現在是第一年的博士後研究員。接到這個任務時，她是加州大學伯克利分校搜尋地外文明（SETI）研究中心的成員。 她協調一個團隊仔細分析收集到的資料，搜尋相似的信号模式。同時，該項目的其他成員會盡可能多地收集關于衛星傳輸和航天器的公共資訊，他們甚至研究了與這個持續時間長達5小時的神秘信号擁有相似射電頻率的一架澳洲飛機。該信号被稱為BLC1（Breakthrough Listen Candidate 1），由澳洲新南威爾士州口徑為64米的帕克斯射電望遠鏡探測到。
Sheikh 今年26歲，她于2017年獲得加州大學伯克利分校的學士學位，主攻實體和天文。那個時候，她在突破聆聽項目中負責設計地球淩日帶（Earth Transit Zone）的搜尋方案。地球淩日帶是一個較為特殊的空間帶，在這個地帶内，遙遠宇宙的外星人恰好能夠觀測到地球從太陽前面經過。也就是說，我們人類發出的各種射電信号能夠輕易地被處于該空間帶範圍内的外星文明接收到，而從進階外星文明的角度看，既然地球發出了這種文明信号，那也就意味着地球在過去或者現在存在進階文明，是以進階外星文明也可能更傾向于向地球發射信号。相關工作已經發表在2020年的天體實體雜志上，Sheikh為第一作者。
剛進入賓夕法尼亞州立大學讀研之時，Sheikh考慮過把研究方向從之前的研究進階文明信号轉到更為公衆接受的系外行星搜尋方向上來。她認為這兩個研究領域很相關，但後者能獲得更多的資金支援。然而在同她未來的導師Jason Wright （天文學家 Jason Wright 是SETI的上司者之一）聊過之後，她回想起她當初是多麼地熱愛這一領域。“即使研究任務可能會很棘手，我仍然想要繼續”，她回憶道。後來她拿到了該方向的博士學位。
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從SETI項目走出的第十位博士
圖2外星人通過發送信号來聯系我們？
2019年，天文學家對于來自比鄰星（距離我們最近的恒星）的神秘射電信号感到非常興奮。但最終證明它來自于地球的電子裝置。
2021年獲得博士學位之後，Sheikh是第十位從SETI項目中完成博士論文的人，她的導師Wright說。去年九月，Sheikh 被授予（MPS-Ascend, Mathematical and Physical Sciences Ascending）博士後研究基金。今年1月，她回到SETI，與傳奇的天文學家 Jill Tarter 和 Andrew Siemion 合作開展相關研究（Andrew Siemion是伯克利SETI研究中心的主任，也是突破聆聽項目的項目負責人）。這一數額高達一億美元的私人資助項目由俄羅斯億萬富翁Julia和 Yuri Milner 于2015年發起。
“對于探索未知，Sofia具備非凡的熱情和卓越的科研能力，這非常有利于她未來的職業發展”，Siemion說，“而且Sheikh是一位世界一流的科學家，把她的視野、韌性和精力全部投入到一個具有挑戰性且意義重大的研究領域”。Tarter對此也十分贊同，并且說到， “當從事一個跨時代的項目時，你真的需要認真考慮如何培養下一代。Sofia此次獲得 MPS-Ascend 基金，對于我們來說是一個不錯的機遇，借此來鼓勵和啟發下一代天文學家，也會讓我們橫向地思考如何擴充這種商業觀測項目，需要做什麼，由誰來做，從哪裡做起”。
BLC1信号最初是由 Shane Smith 發現的，當時他還是美國密歇根州希爾斯代爾學院的一名大學生，當時他正在篩選從帕克斯射電望遠鏡發來的超過四百萬個射電信号。這一奇怪信号的圖譜很快被發到研究小組内部的交流平台上，并且借助初始的篩查測試，迅速排除了它來自傳統射電源的可能性。團隊之後就開始尋找其他幹擾源。Sheikh回憶道：“當我看到BLC1的圖譜時，我停頓了片刻，我心裡認為這也許就是我們想要尋找的外星文明信号”。
迄今為止，Sheikh和她的團隊已經分析了超過160萬億位元組的觀測資料，目的是為了尋找類似之前BLC1那樣的神秘信号。在分析過程中，團隊需要不斷學習諸多新的東西，并且需要寫大量的python代碼來快速有效地量化各種信号的特性。新冠疫情給原本就充滿挑戰的研究程序帶來了更多阻礙。 “用偵探式思維聚焦并且深挖一件事情，令人心情愉悅，” Sheikh對 Physics World 說。她說，整個團隊工作非常努力，甚至2020年聖誕節當天他們還在開會。
最終，Sheikh和同僚們已經發現了大約60個特性類似于BLC1的信号，但是在望遠鏡從比鄰星半人馬座移開後，這些信号都還存在。
“是以我們能夠很有信心的說，這些信号都是人類的科技活動造成的”，去年十月，她對 SciTech Daily 說。它們的頻率很規則，是以很可能是來自于人類的電子裝置。“BLC1之是以特殊，是因為它碰巧在比鄰星的方位，令我們産生誤解”，她解釋說。盡管如此，為了能夠快速有效地分析這些信号，我們開發了大量的代碼工具。通過不斷提高算法的精度，我們時刻期待着下一個誘人信号的到來，她補充道。
2020年12月18日，英國衛報報道了BLC1的故事，很快消息傳遍全世界。涉及該工作的一個YouTube視訊截圖包含Sheikh的電子郵箱位址，是以她很快收到來自大衆的評論。然而并不是所有都是善意的，她回憶道。她記得一些具有人身攻擊性的電子郵件，隻因為她是理工女，或者因為她有一個巴基斯坦姓氏。
幸運的是，Sheikh的個人經曆裡，作為女性科學家 “在大多數情況下并不是什麼問題”，除了偶爾受到一些微小的冒犯，例如“你放棄吧” 這種建議。她說，合作導師Wright和Siemion在這一方面給了她很多幫助。
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星際迷航和 “不可思議” 的想法
Sheikh在南卡羅來納州長大，她的父親是一名胃腸病學家，母親是一名家庭主婦兼彩色玻璃藝術家。Sheikh從小就是科幻迷，并且和她的父親一起看了很多遍《星際迷航》小說。Sheikh也對《不可思議的實體學》十分感興趣，作者是實體學家兼科普作家加來道雄。
盡管Sheikh的上述特質在SETI相關研究人員或者天文學家中并不獨特，但她對科幻小說的熱情能夠持續地督促自己，不斷嘗試新的政策來尋找外星智慧生命。一種方式是尋找環繞系外行星的克拉克帶（由大量同步軌道衛星組成）。 另一種方式是在我們的銀河系中，探測由外星飛船加速而産生的引力波。
Sheikh在SETI研究中心的新工作還包括發展一個導師項目，主要任務是為舊金山灣區的社群大學的大二學生提供科學和程式設計方面的指導。 她也計劃利用加州北部重新裝配的艾倫望遠鏡陣列來開設研究課題，幫助學生了解射電頻譜幹涉環境。同時，她也會學生掌握技術，研究其他天文和實體學課題。
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冉冉升起的學術新星
如今，Sheikh正在她的領域内變得越來越知名，她在國際學術會議上做報告，在知名雜志上發表重要研究發現，比如2021年11月，她作為第一作者在《自然-天文學》雜志上發表關于信号BLC1的重要研究結果。Sheikh也被邀請參與其他重大項目，比如由紐約羅切斯特大學 Adam Frank 上司的測量地球大氣層文明信号的項目。該項目将建立一個文明信号庫（這些信号是人類科技活動産生的），來檢測我們現在最尖端的探測儀器對這類射電信号的靈敏度。
是以，是什麼讓Sheikh還在這麼年輕的時候就獲得成功？她的導師 Jason Wright 和 Andrew Siemion 在其中扮演了重要角色。Sheikh也鼓勵年輕人要抓住機遇，“抓住每個演講的機會，在國際學術會議上多多宣傳自己的研究工作”。年輕學生如果想要涉足前沿科學領域，必須要通過參加學術會議、專題研讨會群組會等方式，來建立自己的人脈網絡。“抓住機會展現自己。” 另外，在自己力所能及的範圍内參與盡可能多的科研項目，這一點也同等重要，她說。
對于在自己的職業生涯中能否找到外星生命，Sheikh保持中立态度，更沒有奢望一個巨型外星飛船出現在倫敦或者約翰内斯堡的上空，這樣的場景。
“然而我們已經掌握了這樣的科技（探測外星生命的科技手段），這足以讓人興奮”，她說。如今，她也在研究其他非正常的手段來探測可能存在的外星智慧生命。
圖3外星天線 Sofia Sheikh的研究工作需要利用到位于加州哈特克裡克高原上的艾倫射電望遠鏡陣列， 如今它依然是唯一把搜尋外星文明作為主要任務的射電望遠鏡。
▲本文為 Physics World 專欄的第53篇文章。
版權聲明
原文标題為“The technosignature researcher on the lookout for exo-civilizations”，首發于2022年2月出版的 Physics World，英國實體學會出版社授權《知識分子》翻譯。未經授權的翻譯是侵權行為，版權方将保留追究法律責任的權利。登陸 Physics World，關注日常全球科學新聞、熱點報道和評論。Physics World 幫助學界與産業界的研究人員走在世界重大科研突破與跨學科研究的前沿。
原文連結：
https://physicsworld.com/a/meet-the-technosignature-researcher-on-the-lookout-for-exo-civilizations/
參考資料：
1. Sheikh, Sofia Z., et al. "The breakthrough listen search for intelligent life: a 3.95–8.00 GHz search for radio technosignatures in the restricted earth transit zone." The Astronomical Journal 160.1 (2020): 29.2. https://scitechdaily.com/a-mysterious-signal-looked-like-a-sign-of-alien-technology-heres-what-the-investigation-revealed/3. https://www.theguardian.com/science/2020/dec/18/scientists-looking-for-aliens-investigate-radio-beam-from-nearby-star4. Sheikh, Sofia Z., et al. "Analysis of the Breakthrough Listen signal of interest blc1 with a technosignature verification framework." Nature Astronomy 5.11 (2021): 1153-1162.
制版編輯|姜絲鴨