制作一份全宇宙通用的禮物，一共分幾步？

制作一份全宇宙通用的禮物，一共分幾步？

簡介：來自人類的禮物已發貨，待查收…

絕密★啟用前

2024年普通大學生統一考試（地球卷）

宇宙通訊學

一、暢享未來（滿分35分）

請結合材料自由發揮

來自20世紀晚期行星地球的李明想要給銀河系其他朋友們送一份禮物，假如你是李明，請用通用語言制作一份禮物介紹你的家鄉，并向大家問好。題材不限，成本有限。

假如我是李明…

第一步，分析題干：

李明來自行星地球，通訊對象是銀河系的其他朋友，所使用的語言是銀河系通用語言，禮物內容是介紹地球并向大家問好，同時要控制成本。

第二步，查閱地圖：

根據基礎知識可知，行星地球位于太陽系，查閱地圖發現太陽系位于獵戶支臂。結合題干，李明所處的時代是20世紀晚期，地球的星際間通訊技術還十分有限，所以向銀河系其他朋友運輸禮物的唯一選擇就是用飛行器攜帶，然后被通訊技術較為發達的朋友主動捕獲并簽收。沒錯，這樣最節約成本了！

銀河系地圖

第三步，確定形式：

如果用飛行器攜帶，這個禮物注定不能太大，而且要引人注目，這樣的話……送金子怎么樣？！畢竟這種超新星爆發后的產物，在整個銀河系都是硬通貨吧！可是金子怎么攜帶信息呢？在金子里包一塊硬盤，收到后再解碼？恐怕經過那么長時間，硬盤都成了老古董了吧。不行，必須要選定一個耐長久運輸的形式。不如，直接在金子上寫字呢？

先驅者10號和11號鍍金鋁板

可以，但是內容確實有點少了，畢竟我們要介紹地球還要向大家問好呢！人類問好或者介紹某一事物的最簡單的方式，就是直接說，也就是聲音。有沒有辦法把聲音直接傳過去呢？聲音，用一種固態的方式記錄……這不就是唱片嘛！將各種語言的問好聲音記錄下來，將介紹地球的聲音也記錄下來，全都刻到金子上，讓朋友們去解密好了。金子有點軟，還有點貴，沒關系，用銅刻錄，表面鍍金，既降低成本，又能長期保存。

旅行者金唱片

第四步，選擇內容：

來自地球不同地方的人，說著不一樣的語言，但是在浩瀚未知的星空面前，人類卻是一個整體，每一份子都不可拋卻——因此，來自世界各地不同語言或方言的祝福語，應該都被囊括在這份禮物中，因為，這是來自人類這整個文明的禮物。

世界55種問候語

中國的粵語、普通話、吳語均有收錄

語言或許是不同的，但音樂卻是共通的。作為人類文明的重要遺產之一，音樂溝通了不同語言、不同時代的靈魂，傾訴了千百年來永恒不變的情感，說不定，有一首歌會跨越光年之外打動另一個星系的靈魂呢？

中國入選曲《流水》

期待高山流水覓得知音

以聲音的方式傳播圖片？

聲音的傳播形式是波，唱針劃過唱片起伏的表面，唱針的震動便產生了模擬信號，那么有沒有可能用這種信號記錄圖片呢？

左右滑動觀看

圖片，是一個一個的像素點，按照一定的順序排列形成的，這跟風靡一時的“電子十字繡”非常相似。如果我們想要傳輸一張“IGG”標識的圖片，以表示李明來自于地質地球所。那么，我們首先要把有顏色的地方標記為1，沒有顏色的地方標記為0，將它們按順序傳輸出去。收到一串數字的朋友，只需要將這些數字，按照6個一組的順序從下到上排列出來，再將不同的值賦予不同的顏色，就可以看到我們所傳輸的圖像啦！

理論可行，實踐開始！首先將這張圖片上每一個像素點賦予不同的值，比如顏色深的是0.99，顏色淺的是0.01。然后將這個保留了數值信息的表格（也就是矩陣），切成一列一列的，從下到上，首尾相連，我們就得到了一連串的數字。數字的大小，就作為波上每個位點的大小（也就是振幅），這樣我們就可以“聽到”這張照片啦！

一起來“聽”照片

仔細聽，左右雙聲道記錄了不同的照片

禮物使用說明書

除了照片需要解碼以外，這份禮物似乎并不復雜，只需要擺上唱針就可以聽到來自地球的聲音。但是，如何向一個從未見過唱片的“人”說明它的使用方法呢？

這張唱片，一面記錄了聲音信息，一面記錄了圖片信息，它的封面上就可以用來寫使用說明書。要正確地使用唱片，需要將唱針按固定的速度劃過唱片，但是如何向大家解釋地球的時間和長度呢？

21厘米線（來自維基百科）

能夠拿到這一禮物的朋友，一定具備了星際旅行的能力，那么他們肯定對氫這個宇宙中最多的元素有充分的認識，不如就把氫原子作為交流的第一個話題！

氫原子由一個質子和一個電子組成，電子繞著質子轉，就像是月亮繞著地球轉，同時二者又有自轉。有的時候，電子和質子自轉的方向是相同的，也就是同向旋轉；有的時候相反，也就是異向旋轉，前者比后者的能量高一點點。

二者的能量不同，那由高能量的狀態變成低能量時，就會以電磁波的形式向外釋放能量，這個電磁波具有1420MHz的能量和21.1cm的波長，計算可得它的周期是7.04×10-10s，所以在這份禮物上，1單位長度是21.1厘米，1單位時間是7.04×10-10秒。

金唱片使用說明書（NASA）

好啦，現在萬事具備，開始解密！左上方是唱片的播放說明，根據二進制換算成“當地”常用進制的時間，如地球使用十進制，就讓唱針以3.6秒/圈的速度劃過表面，唱片就能正確播放了，下方的橫線則表示播放一面的時長約為53分鐘。

左下方像煙花一樣的符號標記了太陽系在銀河系的相對位置，向右延伸的橫線指向的是銀河系中心的位置，而其他的14條線則指向14顆脈沖星，脈沖星就是一類被稱為“星際旅行宇宙燈塔”的天體。這些指向脈沖星的線的尾部，標記了二進制符號，表示的是脈沖星周期。同時，脈沖星的周期會逐漸變慢，接收人根據唱片標記的脈沖星周期與當下的差距，就可以推斷出這份禮物的發貨時間。不過，唱片的表面也涂了一層高純度的鈾238，這種放射性元素衰變到一半需要的時間約為44.7億年，通過測得它剩余量也可以推斷出發貨時間。

金唱片收錄的部分照片（滑動觀看）

右上角就是照片的解譯說明啦。第一張圖表示了圖片起始波形圖，換算后顯示波的掃描周期是8.34毫秒；第二張圖表示了開始掃描后，會看到的波的形狀；第三張圖表示了像素的填充方法，也就是從下往上填充384個像素點后，換行，重復，一共填充512個周期，這樣就可以獲得一張圖片，總耗時是4.27秒。最后一張圖就是一張圓形的校驗圖，如果以上每一步都做對了，解譯出來的第一張圖就是這個樣子。

尾聲

如果外星的科學家能夠讀懂這份說明書，他們將獲得對地球的全面認識，盡管這將需要很久，因為攜帶這份禮物的“快遞員”依然孤獨地行駛在無涯的時間中。

或許，宇宙真的寂靜無聲，能夠收到禮物的是發展了數代、能夠擁有星際旅行能力的未來人類，那時，他們將拂去歲月的塵埃，拆封這份古老的記憶。

又或許，在獲得星際旅行能力之前，人類早已不復存在，這將是人類“活過、愛過、寫過”的證明，因為我們確實“把字刻在石頭上”了。

小彩蛋

“李明”確有其人

對這道“考題”進行作答的是卡爾·薩根博士及其團隊，唱片的內容包括：115張圖像和1張校驗圖，各種自然聲音（海浪、雷聲、鳥鳴等），來自不同時代和文化的歌曲，55種語言（或方言）的問候語。攜帶這份禮物的“快遞員”是兩艘旅行者探測器，發貨時間是1977年。

正如卡爾·薩根博士所言：“只有在星際空間存在先進的太空文明的情況下，探測器才會被發現，唱片才會被播放。但是將這個（含有地球信息的）“漂流瓶”投入宇宙這個“汪洋大海”中，表明了這個星球上的生命（依然對其他文明的存在）充滿希望。”

值得一提的是，唱片中還包括了一段摩斯電碼的聲音，內容是ad astra per aspera，這句拉丁語的意思是“循此苦旅，終抵繁星”——這是我們對這個遙遠的旅行者最美好的祝愿。

美編：韓雅彤

校對：劉淇郡