看完這幾篇“外星人”10w+，科學家坐不住了-左文文
出品：科普中國
製作：中國科學院上海天文台 左文文
監製：中國科學院計算機網絡信息中心
加拿大的一架望遠鏡在兩個月內，捕獲到13個快速射電暴，其中有一個很不同尋常的重複電波，這個電波來自15億光年外。相關論文的兩篇論文同時發表在北京時間昨天凌晨發表在世界頂級學術期刊、英國《自然》雜誌上。
不一會，相信大家肯定都被標題中帶有類似“外媒炸裂”、“外星人”、“宇宙神秘信號”的文章轟炸過。昨天，筆者就被這樣一些微信文章驚到，早上一看，已經瀏覽量十萬+。觀點和論證過程的有趣和不靠譜，已經無法形容。
一方面，感慨小編的豐富想象力，成功地吸引公眾眼球，部分寫作方式在科學傳播時反而值得借鑑；另一方面，也反思在新媒體時代，科學家和媒體應該如何合作，向公眾傳遞正確的信息，我們公眾又該如何有雙火眼金睛，識別虛假新聞，不做虛假新聞的傳播者。
當然口説無憑，以其中一篇微信文章為例（以下用“微信A”代替），請隨筆者一起來看看，。
微信A文章的標題是“外媒炸裂！真是外星人：宇宙深處神秘信號到底要不要回應？”
**微信A：**首先表明態度，朋友們，以下觀點不是我説的，俺也是從靠譜的其它媒體和論文中獲取的資料；我也不懂，所以就捻自己看懂的説，錯了別怪我。
**微信A：**戴好安全帽之後，就開始嘩嘩譁灑出如“BBC news”的國外媒體對一個科學進展的報道，能看出關鍵詞：宇宙深處、射電信號、快速射電暴、重複，還有一個“could be aliens”，可能是外星人。文章也展示了美國促進會的報道標題“加拿大科學家發現來自宇宙深處的神秘射電信號”。
**筆者：**截至目前為止，感覺都挺正常。寫文章前先來段背景介紹，挺好的。趕緊點擊美國促進會的報道和論文查看，覺得靠譜的標題應該是“加拿大科學家利用CHIME射電望遠鏡發現第二例重複快速射電暴”或者“CHIME射電望遠鏡發現第二例重複射電暴”。但顯然這些標題就沒那麼有吸引力了。所以美國科學促進會不説快速射電暴，而是説“宇宙深處的神秘射電信號”。由此可見標題的重要，關鍵要保證在沒有錯誤和誤導的情況吸引眼球。
微信A：提出關鍵詞——“快速射電暴”，指出它很難懂。我們蒐集了一堆證據，列舉如下：
1. 一直到2007年，科學家們才第一次發現了FRB信號。
**筆者：**恩，沒錯。快速射電暴，顧名思義，就是極短時間內爆發出強烈射電輻射的天體，通常指在幾毫秒內能釋放出相當於太陽幾個月甚至幾十年內在各個波段釋放的總能量。
微信A：
2. 第一個比較完整的FRB是2011年發現的，發表於2015年的自然雜誌中。試圖強調重點：FRB110523的信號到達地球的時間是2011年5月23日，它距離我們60億光年。
**筆者：**是的。評論是“2011年的FRB信號經過4年研究才確定，多麼困難”。在科學事實之餘，表達下主觀感受，讓讀者有代入感，這種寫作方式值得以後寫科普文章時借鑑。
微信A：
3. 2017年另一篇文章發表，表示了發現了FRB121102。強調重點：該信號到達時間2012年11月2日，距離我們30億光年。該信號是重複的FRB信號。
此處貼了幾張論文截圖，而且言簡意賅，如“單獨信號可能是宇宙天體產生的，但是重複的信號你怎麼解釋？”
**筆者：**文章貼的截圖都沒問題，大多數信息點單獨看也沒問題。從這些信息推導出觀點，就有點故意誤導，強行輸入的嫌疑了。
比如，“單獨信號可能是宇宙天體產生的，但是重複的信號你怎麼解釋？”似乎在告訴你一個確定的事實，重複的FRB信號不能由宇宙天體產生，所以就順手推舟地引入“智慧外星文明的發送信號”。果真如此嗎？
請容筆者繼續解讀：
由於FRB難以預知，因此直到2007年才發現了第一個FRB。截至今天，人類記錄了60多個FRB案例，通常出現一次便再無蹤跡。但是，2012年11月2日，天文學家們首次發現了一次重複出現的FRB，即FRB 121002，通過“阿雷西博”射電望遠鏡發現。根據數據分析，該信號源位於一個距離地球約30億光年的矮星系中。
理論認為，快速射電暴發生在高度磁化的環境中，有可能是具有強磁場、快速旋轉的中子星、黑洞，也可能是黑洞、中子星相撞引發，也可能與超新星爆炸有關。
藝術家對FRB的現象圖，圖中展示FRB可能源於中子星。圖片來源： L. Calçada / ESO
重點來了。由於目前的理論模型能解釋瞬時FRB，但對於重複的FRB信號還不很清楚，畢竟這才發現了重複FRB信號呢，要給天文學家們研究的時間。這並不表明，重複的信號就沒有由宇宙天體產生，對吧？。當然，智慧外星文明所為也是理論上尚不能排除的，這是天文學家們的最後選項。
FRB 121102的頻率-時間圖，圖片來源：cnet.com
接下來，筆者想邀請讀者帶着兩個思維往下走，一種順着微信A的思路“必是外星文明所為”，第二種是順着思路“重複FRB很有趣，但將來很有可能基於現在所知和新觀測得到更科學的解釋。外星文明是面對未知的最後一個選項，不是唯一或第一個選項” 。
微信A：
再接着通過貼截圖向大家證明，不僅小編這麼想，連科學家們也這麼認為。而且，這些新數據是科學家們利用很高端的設備耗時6個月才觀測到的。
將大家的疑惑提得越來越高，也不忘回頭再囑咐下，“別忘了前面的60億光年的FRB 110523哦。那時60億光年的，現在的這個信號是從30億光年外的區域發送過來的”，繼續評論説，“這個事情很難解釋啊，對吧？唯一的最大可能性就是宇宙的某個地方有個‘人‘在給你發重複的信號啊”。
**筆者：**一般情況下，讀者讀到這裏，如果不加分辨，就會比較有認同感，可能真的有外星人呢。但是，正如前面分析，重複FRB的物理機制尚不清楚，其它可能性呢？難道説，所有的未知都是外星人所為？等等，喝口水靜下來。等會微信A還會繼續加猛料。
微信A：
4.哈哈，在向你們呈現下個證據前，先緩緩介紹了該進展使用的新望遠鏡，總之就是一個字“牛”。這麼牛的設備放在這，你能不信我的介紹嗎？進展來了，自然雜誌發表的一篇文章介紹，這套望遠鏡一上線，即拍攝了13個新的FRB信號，其中還發現了第二顆重複FRB——FRB 180817，它距離我們更近，大約是從距離15億光年的地方發過來。
**筆者：**這種寫法欲擒故縱，讓讀者鬆弛有度。
閒話不多説，容筆者向大家介紹下新進展的功臣——加拿大氫強度繪圖實驗項目（Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment; CHIME），觀測波段是400M到800MHz。
它長這個樣子。
CHIME目前的樣子，圖片來源：CHIME
它坐落在Dominion射電天體物理天文台。它是個沒有運動部件的新型射電望遠鏡。它的目標遠大，在其觀測頻率範圍400M-800MHz（1MHz = 100萬Hz）內，繪製出可觀測宇宙中最豐富元素氫的三維密度圖，用於研究宇宙的膨脹歷史。同時，這些信號還能用於快速瞬變的射電輻射研究，它的寬視場、寬頻率範圍使得它將成為發現新FRB的高手，還能每天監測脈衝星的信號。而且CHIME發現FRB信號後，會快速預警，通知其它波段的望遠鏡進行後續跟蹤觀測。
2018年7-8月，還在調試階段的CHIME就發現了13個FRB，其中，還發現了迄今第二例重複快速射電暴FRB 180814。FRB 180814的信號源位於一個距離地球約15億光年的星系中。
新發現的13個FRB的分佈圖
微信A：
接下來，就開始簡化上述證據為：2012年，30億光年；2018年，15億光年，還給了大家充足的思考時間。在大家思考時，插入背景音樂，“地球上所有天文學家都無法解讀這些信號。唯一明確的是，來自同一地方的不斷重複的FRB信息！”
似乎感覺到大家的焦慮了，繼續火上澆油。別以為結束了，還沒呢。你們知道嗎？這些信號的頻率很低，只有400到800MHz。再拋給你一個信息讓你接受，“根據我們人類的經驗“，”低於800的，甚至低於400M，往往不是地面設備發出的信號，而是飛行器發出的信號”。知道該信息後，讀者你自己判斷吧。言下之意，你還不信是外星文明所為嗎？
筆者： 400MHz左右的頻段在地面上用於射電通訊，也沒錯。但是將地面上的射電通信範圍應用於整個宇宙，是否過於誇張？
這些信號的頻率很低，在400到800MHz之間，此句話也沒錯。再補充點信息，之前大多數FRB都在更高的頻率發現，最高達8GHz，主要原因之一是射電通訊用的頻段對低頻天文設點觀測影響大，所以低頻觀測本身就少。現在低頻波段看到，算一個新發現，所以此次新進展的一篇文章便是在説這件事。在這架望遠鏡運行前，有科學同行擔心它的探測頻率範圍400M-800M是不是太低，探測不到FRB信號。但結果證明，即使在400M也有信號；不排除在更低的頻段也能發現FRB的信號。
微信A:
5.後面再反覆提煉前面的信息，推出他們所謂“很多專家認為，除了外星文明，幾乎沒法解釋這些重複的、相同的信號”。
（1）這些FRB信號出現的頻率低，在800MHz以下；
（2）兩個重複的FRB；
（3）2011、2012、2018年探測到的不同FRB信號距離我們遠近不同。單看FRB121102和FRB180814，後者比前者距離我們更近。
綜合這些證據表明使用低頻信號，外星人乘坐飛船或發送信號，向我們不斷超光速N倍前進。其它我也不懂，大家各種猜測腦補吧。
**筆者：**針對他們的三條證據，前面筆者也單獨介紹過。這裏再總結下，關於頻率，此次在低頻波段內發現FRB是個科學上正常的新發現，還表明了有可能在更低頻能探測到FRB信號。重複FRB事件的兩次發現，是讓人興奮的新發現，還等待科學解釋，而且已經有相當多模型提出，與中子星或黑洞有關。
微信A的核心在於強行將兩次重複快速射電暴強行關聯，構造出一個外星文明傳遞信號的過程。2012年發現的時候距離30億光年，2018年發現的時候距離15億光年，他們認為能在6年間走15億光年。可是這兩個FRB源都不在同一個方向，更不用説是同一個源了。FRB 121102的座標是赤經05h32m，赤緯33度，而FRB 180814的座標是赤經04h22m，赤緯73度。熱心的朋友水兄還計算了，即使真的是來自於同一艘外星人太空飛船，6年間走的距離不是15億，而是21億光年。
還有什麼科學要了解？
FRB的距離如何確定？如何看到FRB的距離？
距離是天體的基本參數。我們在地面上觀測，能知道天體看起來有多亮，要想了解它真實的發光本領，必須得知道它的距離。可惜距離就是那麼難測定。目前脈衝星中也只有約十分之一擁有測量的距離。
在CHIME監測到的13個FRB中，大多數顯示了電子色散的跡象，表明了天體存在的環境很可能是像超新星遺蹟一樣的密集團塊, 或靠近星系中的中心黑洞。那色散是什麼意思呢？還記得牛頓的三稜鏡實驗製造的那道彩虹嗎？那就是可見光的色散。色散指不同頻率的光在透鏡介質中傳播的速度不同，對於可見光，頻率越高，在介質中傳播速度越慢，因此偏折越大，在向上拱的彩虹底端。
射電波也是光，也會被色散，但色散效果與可見光不同。這些射電波在到達地球之前會通過存在自由電子的星際介質，這些自由電子會影響射電波的傳播，產生色散，低頻射電波通過介質的速度比高頻無線電波慢，造成低頻的射電波抵達得更遲。
觀測者與FRB之間的自由電子的情況就決定了射電波的色散情況，於是定義了一個參量叫做色散參量（Dispersion Measure; DM）。具體意思可以理解成，如果把觀察者到脈衝星之間連接成一個底面積為1平方釐米的圓柱體，這個圓柱體的電子數便是色散參量。色散參量可以從觀測數據中計算出來。
根據色散參量，合理地假定星系際介質中的電子分佈情況等，就能推導出FRB到我們的距離。
此次FRB新進展有何意義？
第二次發現了重複快速射電暴，證實了存在，對目前的FRB理論模型提出了挑戰；驗證了CHIME探測FRB的高本領；證明了在低頻探測FRB的可行性。
中國的天眼今後能否接受到類似信號？
天眼是世界上最大的單口徑射電望遠鏡，能同時接收頻率在700M-3GHz之間的射電信號，是搜尋脈衝星的高手，同樣也能接收到FRB的信號。
還有什麼值得反思？
一篇文章，洋洋灑灑，問答皆有，抓來的證據來源官方，確實讓大家吃不準對錯。寫法也挺討巧，值得筆者反思學習。其實這類文章不罕見，個別媒體“高手”如何編輯信息，將科學新聞花邊化，觸及人類內心敏感的想法，吸引公眾眼球。這類文章發佈之後，大眾、媒體、科學領域該如何反饋？如何藉機傳播正確，又該思索如何主動出擊，早些發佈新進展。
筆者斗膽將自己的想法説出來，大眾在看到“外星生命”、“防引力波輻射衣”、“神秘信號”之類的標題時，不妨先靜下心來，問問自己你希望從其中獲取怎樣的信息；然後點進去看看，注意文章來源、文章作者，順便可以看看他們其他的文章內容，判斷下可信性；如果文中有引用某些外媒的報道，你可以點擊進去看看類似“美國科學促進會”網站的報道，看看細節。還可以發給你覺得可以幫你確證消息真偽的人。千萬別一激動就立即轉發朋友圈了，讓謠言和誤傳的內容止於智者。
止於智者還不夠。接下來就是媒體和科學領域要做的事。媒體和科學領域的老師要及時發現問題，要以正確、通俗的方式展現科學內容。更重要的是，科學家們在本領域有新進展之後，及時與媒體溝通，或通過自媒體的方式展示出來，從一開始就做到靠譜。媒體和科學家之間如果能良性互動，而不是有所顧忌，效果會更好。
參考資料：
CHIME的官方網站：https://chime-experiment.ca/
有關FRB 110523的代表性文章
“Dense nagnetized plasma associated with a fast radio burst”, Masui Kiyoshi, et al. 2015, Nature, 528, 523
有關FRB 121102的代表性文章
“The Host Galaxy and Redshift of the Repeating Fast Radio Burst FRB 121102”, Tendulkar S. P., 2017. ApJ. 834, 7
“A Multi-telescope Campaign on FRB 121102: Implications for the FRB Population”, Law C. J., et al. 2017. ApJ, 850, 76
此次新進展的兩篇文章
“Observations of fast radio bursts at frequencies down to 400 megahertz,” CHIME FRB Collaboration, Nature, published online Jan. 9, 2019. http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0867-7
“The source of a second repeating fast radio burst,” CHIME FRB Collaboration, Nature, published online Jan. 9, 2019. http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0864-x
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