李水旺新一期視訊：
要聽清 100 英裡外的訊號都並非易事。那麼，要製造出一個足夠響亮、能在 10 萬光年外被接收到的信標，需要具備哪些條件呢？我們在搜尋地外文明計劃（SETI）中麵臨的一大難題是：基於地球外文明的存在假設來看，隻要宇宙中真的存在可探測的文明訊號，這項搜尋本應極易快速取得成功。
世界上那些偉大的文明從來都不是秘密。我們至今尚未發現有哪個文明會刻意隱藏自身的存在 —— 我們或許會打趣說，若真有文明做到了隱匿，那想必是他們成功了，但他們也並非一群嘗試隱匿卻屢屢失敗的傢夥。而且你會認為，倘若有文明付出這般隱匿的努力，很多都會失敗，並留下證明其意圖和存在的證據；或是後來改變主意，選擇公開自身存在。
然而，實際情況是，我們觀察到的地球文明的做法恰恰相反：它們非但不隱藏，反而主動宣揚、宣告自身的存在，還常常藉助巨型霓虹燈牌和烽火這類方式。但在銀河係尺度上，情況就不同了，因為我們無從知曉任何一個外星文明會有怎樣的行為模式。我們也不清楚，他們是否有動機讓自己的訊號能在 1 萬光年外被接收到。
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尤其是全向訊號的傳播規律是：要讓訊號在 10 倍遠的距離被接收到，功率需提升 100 倍；要讓訊號在 1000 倍遠的距離被接收到，功率則需提升 100 萬倍。因此，你大概率會認為，一個文明發出的訊號，要麼是功率較低的本地訊號，要麼是功率極高、且更具方向性的訊號。這也是對 「我們本該被外星訊號淹冇」 這一觀點最常見的反駁理由。
儘管如此，這種反駁建立在三個重要假設之上。首先，訊號傳輸的普及程度仍較低，以至於我們並未處於能接收到這些訊號的區域。畢竟，一個為在特定距離、通過普通小型天線高保真接收而設計的訊號，在更遠的距離上，或是通過大得多的接收器，也能以較低的保真度被捕捉到。
普通人家屋頂上的衛星天線，與阿雷西博天文台曾有的 1000 英尺寬的射電望遠鏡天線、1600 噸級的天線，或是拉坦 600 那 1890 英尺寬的天線相比，差距懸殊。這些巨型天線的探測範圍極廣，或許能接收到遙遠得多的訊號。
其次，即便遠距離訊號大概率是定向發射的，我們也不能假定所有訊號都是如此 —— 關於這一點，我們稍後講到信標時還會回來討論。但我們也需注意，即便是定向波束（哪怕是雷射），也會隨著傳播距離的增加而擴散，就像手電筒的光束，或是雷射筆打出的光點一樣。
而且銀河係中的所有天體都在運動。因此，一束射向數光年外另一顆行星的波束，抵達目標時的寬度很可能遠大於那顆行星的直徑，且每次發射的路徑也不會完全相同。我們幾乎必然會與一些原本定向、但現已擴散的波束相交。這一邏輯也適用於非電磁通訊方式。
儘管我們認為超光速（FTL）通訊是不可能的，但即便事實果真如此，也很可能有許多訊號仍以電磁波的形式傳輸 —— 儘管這確實會對星際電磁傳輸的可行性提出挑戰。
始終存在一個核心問題：為何外星文明冇有遍佈整個銀河係？或許他們的訊號無法在 1 萬光年外被接收到，但在數百萬甚至數十億年的時間裡，他們為何冇有殖民我們與他們之間的每一顆恆星？他們很可能在人類出現之前就已存在。
因此，我們不得不假定這些文明是無擴張性的，且對自身的訊號傳輸有著嚴格的限製和管控 —— 但這並非出於隱匿的意圖。
因為正如我們在討論費米悖論時常提到的：如果一個文明想要躲避可能傷害自己的物件，那意味著對方大概率是更古老、更強大的文明，且在這個試圖隱匿的文明學會隱藏自身之前，就早已發現了它。
所以，若無時間旅行技術，隱匿行為多半是徒勞的，還會耗費大量精力，或是錯失諸多機遇。因此，我們認為冇有文明會真的去嘗試隱匿。既然人人都知道倫敦或紐約的存在，且隱匿的嘗試註定失敗，為何要花費數十億美元去隱藏它們？這些資源本可以用在更有意義的事情上。
我們此前也曾探討過外星文明試圖隱匿的可能性，以及這種做法為何行不通；同時也分析過，外星文明為何大概率不可避免地具有擴張傾向，且具備星際殖民的能力。我們想探討截然相反的情況：那些部署旨在讓全銀河係都能接收到的信標的文明，以及他們這麼做的原因，還有為何他們會選擇易於被髮現和接收的頻率及通訊方式。
在簡要討論 「水洞」 和 21 厘米氫譜線之後，我們會介紹幾種主要的信標型別，以及每種型別的存在（或缺失）所暗示的資訊。這些信標型別大致包括：教學類信標、探討銀河法律 / 規則 / 條約的信標、充當星際或銀河定位係統的信標、警示危險技術 / 隔離區 / 即將到來的災難或入侵的信標，以及單純作為領土標記的信標。
在此之前，有一個值得探討的問題：我們該期待這類傳輸訊號使用何種頻率或波長？這可以歸結為四個問題。第一，是否有理由認為他們會選擇寬頻譜而非窄頻譜？第二，哪種頻率 / 波長最易於產生和傳輸？第三，哪種頻率 / 波長最易於在並非空無一物、也並非絕對安靜的太空中傳輸？第四，哪種頻率 / 波長最易於接收，或是最有可能被選為接收目標？
總的來說，我們尚無定論，但某些波長確實可能更易於產生。尤其是當你想要傳輸低頻寬、但能在星係尺度外被探測到的訊號時（比如通過操控恆星來傳遞訊號），特定波長的優勢會更加明顯。同理，星際介質對不同訊號的吸收程度不同，且不同波長也決定了接收天線的設計難度 —— 這些因素都會影響訊號的選擇。
舉例來說，如今我們使用半導體製造雷射器，因為其效率要高得多。但這類雷射束最初僅能產生較弱的紅光，而後逐漸能產生綠光、黃光、藍光，如今甚至能接近紫外線波段。每一次技術突破都更為困難，所需的技術複雜度和成本也不斷攀升。
值得注意的是，頻率越高（波長越短），就越容易在給定距離上將波束聚焦到更小的區域。對於高斯雷射束而言，其聚焦效果與波長呈線性關係。因此，若想將波束對準遙遠的行星，波長減半的情況下，在相同裝置下，波束的光斑直徑會減半，麵積則縮小至四分之一，且隻需四分之一的能量就能被接收到。
這就引出了 「水洞」 和 21 厘米氫譜線的概念。「水洞」 指的是 1.42 吉赫至 1.67 吉赫的頻段（略高於我們 2.4 吉赫的 Wi-Fi 或微波爐的工作頻率），處於氫原子自然發射譜線和羥基離子發射譜線之間。其中，1.42 吉赫對應的是 21 厘米波長的氫譜線，1.67 吉赫則對應 18 厘米波長。