星闻 | 数学将成为星际沟通语言？

酷狗e族

/ 如何与外星人沟通？


人类对太空充满向往。我们常常思索：宇宙中是否只有我们存在？倘若存在其他智慧生命，它们会是何种模样？在缺乏共同语言的情况下，外星人又将如何与我们沟通？


不妨看看我们如何与地球上思维模式截然不同的生物——蜜蜂——进行互动。



尽管人类与蜜蜂的大脑存在巨大差异，但双方都能进行数学运算。最近一篇新论文中认为，数学可能构成“通用语言”的基础，而这种语言终将用于星际沟通。

图为“旅行者1号”和“旅行者2号”所携带镀金唱片的合金盖板，上面写着二进制算术和唱片的解码钥匙，并附有说明操作流程的示意图。

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数学具有普适性的观点并不新鲜。早在17世纪，伽利略·伽利莱就将宇宙描述为一本“用数学语言写就”的巨著。在1985年的小说及1997年改编成的电影《超时空接触》中，外星人通过无线电信号发送重复的质数序列与人类建立联系。那么，在没有外星人的情况下，我们如何检验一种通用语言？不妨在一种拥有两根触角、六条腿和五只眼睛的生物的身上试一试，这听起来像是外星人，但其实蜜蜂就是这样。


蜜蜂与人类的祖先在六亿多年前分道扬镳，但两者都具备沟通能力、社交能力及某些数学能力。自分道扬镳后，蜜蜂与人类在复杂社会中各自发展出高效却迥异的沟通与协作方式——人类发展出语言，蜜蜂则演化出摆尾舞，这种舞蹈能传递食物来源的精确信息，包括距离、方位、太阳角度及食物质量。


在2016年至2024年的一系列实验中，科学家们探索了蜜蜂学习数学的能力。蜜蜂在自然中自由飞行，选择定期拜访并“参加”户外数学测试，从而获得糖水奖励。


在测试中，蜜蜂能够简单加减法、区分奇偶数量、对物品的数量进行排序，甚至能理解“零”的概念。蜜蜂甚至还能将符号与数字相关联，就像人类学习阿拉伯数字和罗马数字的简化版本。


如果人类和蜜蜂这两个被认为是异类的物种都能进行数学运算，那么或许数学就能成为通用语言的基础。进一步推论，如果存在外星物种且其拥有足够复杂的大脑，那么它们可能也会具备数学能力。更深层的问题在于：不同物种是否会发展出类似语言方言的独特数学体系？总之，可能只有当我们真正遇见外星人，这类问题才会有答案。
来源 / https://phys.org/news/2026-01-bees-intelligent-alien-life-interstellar.html







/ 坚强小行星不会碎


最近一项新研究发现，富含铁质的小行星在不发生解体的情况下，能够承受住远超以往认知的能量冲击——这一突破性成果对行星防御策略具有直接意义。


2022年，双小行星重定向试验（DART）任务成功地推动了小行星孪小星，从而证明改变小行星轨道是可行的。但要确保任务顺利完成，科学家必须了解小行星物质在剧烈、快速加热条件下的行为特征。

图为超大质量恒星的演化过程。

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在这项新研究中，科学家们使用高辐射材料（HiRadMat）设施，以440GeV高能质子束照射铁陨石样本，并实时捕捉样本在应力快速积累过程中的数据。


研究结果表明，小行星材料可以吸收比传统模型所认为的多得多的能量，而不会碎裂——甚至在这个过程中它会变得更坚硬。这似乎是因为小行星的构成类似复杂的复合材料，其内部结构以意想不到的方式重新分配并放大了应力。尤其令人惊讶的是，应力作用越快，能量消散效率越高。


这一发现对小行星偏转策略具有重要意义：我们既能更有效地推动小行星，又能保持其完整性。相关研究已发表在Nature Communications上。
来源 / https://phys.org/news/2026-01-asteroid-impact-simulation-reveals-hidden.html






/ 失败星系“九号云”


科学家们借助哈勃空间望远镜，发现了一种新型天体——一种没有恒星、富含气体、由暗物质构成的云团，它被视为早期星系形成的“遗迹”或残余物。这一天体被昵称为“九号云”，人们首次在宇宙中第一次确认探测到这类物体。


项目首席研究员Alejandro Benitez-Llambay指出：“这是个关于失败星系的故事。在科学领域，失败往往比成功更能带来启示。而在本案例中，正因为我们未能观测到恒星，才印证了理论的正确——我们发现近域宇宙中一个尚未形成的星系的原始组成部分。”

图为“九号云”。

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几年前，中国贵州的FAST望远镜在射电巡天中发现了“九号云”，后来借助哈勃望远镜，研究人员最终确定这是个失败星系，其中完全不存在恒星。“九号云”的命名源于序列编号——它是毗邻螺旋星系梅西耶94（M94）外围发现的第九个气体云团。


“九号云”的学名是“电离再复合受限中性氢云”（Reionization-Limited H I Cloud，简称 RELHIC）。其中“HI”指的是中性氢，而“RELHIC”描述的是宇宙早期诞生的氢云，这是一种尚未形成恒星的化石残留物。多年来它只存在于理论之中，直到前不久才有了存在的确凿证据——在使用哈勃望远镜对其进行观测之前，人们可能认为这是个地面望远镜无法观测到的暗淡矮星系。


多年来，科学家们一直在研究银河系附近的氢云，这些云往往比“九号云”大得多，也不规则得多。相比之下，“九号云”体积更小、结构更紧凑且呈高度球形，在外观上与其他云团截然不同。“九号云”的核心由中性氢构成，直径约4900光年。其中的氢气质量约为太阳质量的100万倍。但是，如果气体的压力平衡了暗物质云的引力（观测结果看起来确实如此），那么“九号云”必然由约50亿个太阳质量的暗物质主导。


“九号云”是研究暗物质云内在特性的独特的窗口。随着观测能力的提升，未来我们有望发现更多这类“失败星系”或“遗迹”，从而深入了解早期宇宙和暗物质。相关研究已发表在The Astrophysical Journal Letters上。
来源 / https://phys.org/news/2026-01-hubble-cloud.html







/ 一大片尘埃云
伪装成行星数年之久


当天文学家最初在天空中发现一个明亮天体时，本以为这是颗被尘埃覆盖的系外行星，正反射着星光。但当这颗“系外行星”消失，一个新的明亮天体出现时，科学家们这才意识到，这根本不是行星，而是宇宙碰撞事故中被照亮的残骸——两次截然不同的剧烈碰撞在同一行星系统中形成了两团发光碎片云。


多年来，天文学家一直对一个名为北落师门b的明亮天体感到困惑。它是一颗位于北落师门恒星外的候选系外行星。北落师门位于南双鱼座，距离地球仅25光年，比太阳还大，周围环绕着复杂的尘埃碎片带。由于北落师门有着已知最大的尘埃带之一，因此成为了理想的研究目标。


自从2008年发现北落师门b以来，天文学家一直在努力确定它到底是一颗真正的行星，还是一团正在膨胀的尘埃云。2023年，研究人员借助哈勃空间望远镜对这个奇异光源展开深入观测。令人惊讶的是，原有光源已消失无踪，但同一星系中稍偏的位置却出现了另一颗明亮的光点。

图为两个天体碰撞的艺术想象图。

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北落师门b（现在名为北落师门cs1）的消失支持了一种假设，即一团可能由碰撞产生的尘埃云消散了。而第二颗光点（现称cs2）的出现进一步说明，两者皆非行星，而是星子（行星的岩质基石）剧烈碰撞后留下的尘埃残骸。


北落师门cs2的位置和亮度与北落师门cs1有着惊人的相似之处。通过成像观测，研究团队得以计算此类星子碰撞的发生频率。理论预测每10万年或更长时间才会发生一次碰撞，而实际情况是我们20年内就观测到了两次。


虽然这项发现为观测星子碰撞提供了宝贵机会，但也凸显了误判风险——碰撞后产生的残骸可能被误认为反射恒星光的行星。换言之，一大片尘埃云可以伪装成行星长达数年之久，这对未来通过反射光探测系外行星的任务敲响了警钟。虽然北落师门cs1已淡出视野，但研究小组将继续观察这一系统，努力揭示更多关于恒星周围碰撞动力学的细节。相关研究已发表在Science上。
来源 / https://phys.org/news/2025-12-hubble-captures-rare-collision-nearby.html




/ FAST揭示快速射电暴
双星起源关键证据


快速射电暴（FRB）是来自遥远宇宙的射电爆发现象。其持续时间仅为数毫秒，却能释放相当于太阳一周辐射的能量。自2007年首次发现以来，其起源机制是天体物理领域的重大谜题。虽然理论推测部分重复FRB可能与处于双星系统中的致密天体（如中子星）有关，但此前一直缺乏直接观测证据。


近日，由中国科学院紫金山天文台牵头，联合国内外多家研究机构组成的研究团队，利用我国500米口径球面射电望远镜（FAST）在国际上首次捕捉到重复FRB的法拉第旋转量（RM）发生剧烈跳变并随后回落的现象。这一独特发现为快速射电暴的双星起源提供了关键证据。

图为双星系统中，伴星发生星冕物质抛射，形成磁化等离子体云的艺术想象图。

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研究团队利用FAST的超高灵敏度，对FRB 20220529开展了长达2.2年的监测。在前一年半的常规监测中，反映传播路径上自由电子密度与磁场强度的关键参数RM始终在-300至+300弧度/平方米的范围内小幅波动。然而，在2023年12月，团队观测到该暴源的RM在短时间内急剧跃升至约2000弧度/平方米，变化幅度高达此前标准差的20倍，随后在两周内单调下降并恢复至常态。这种剧烈、快速且持续数周的磁环境演化现象，在国际上尚属首次被观测到。


这一现象说明，一团来自快速射电暴起源天体附近的致密磁化等离子体云，在数周内恰好穿过了地球与暴源之间的观测视线。进一步的模型比对与物理分析表明，若FRB 20220529起源于一颗孤立的中子星，现有理论无法解释如此大幅且快速的磁环境突变。而如果其处于双星系统中，来自伴星的剧烈活动（如强星冕物质抛射）或双星轨道的特殊几何结构，能自然且合理地提供这一致密磁化等离子体云，产生观测到的RM“跳变—回落”事件。


这一发现为快速射电暴的“双星起源”模型提供了强有力的观测支撑。相关研究已发表在Science上。
来源 / https://www.cas.cn/syky/202601/t20260116_5096420.shtml


科学审核 / 苟利军  审查 / 缓缓
编译 / 雪琪校对 / 某西  编辑 / 怀尘

walysj

数学：宇宙版万能翻译器，连蜜蜂都懂！

yzszh64

感谢分享。

com2

谢谢楼主分享！