“宇宙，最后的边疆。这是星舰进取号的航程。它继续的任务，是去探索未知的新世界，找寻新的生命和新的文明，勇敢地航向前人所未至的领域。”
这段出自电影《星际迷航》台词，用在旅行者两兄弟身上非常恰当。对于旅行者1号和2号来说，离开太阳系，只是他们通往无垠宇宙的旅程的开始。
大部分人都不喜欢孤独。而作为一个整体，人类也是讨厌孤独的。人类到底是不是宇宙中唯一的智慧生物？如果是，那么到底是什么决定了我们如此特殊？如果不是，那么其他的文明又在哪里？
为了寻找同类，人们在旅行者上放置了一个时间囊。里面有用许多种语言录制的的问候（包含普通话、粤语、吴语和闽南语在内）、各种音乐作品和地球上的自然界的声音（还有人类的脑电波），以及地球上的自然和社会景象照片。这些信息被写在一张带探针的金唱片上。那么问题来了，假设有一天这张唱片被外星人捕获，那么他们怎么才能正确播放这张唱片，而不是当成乱码呢？
为了解决这个问题，人们精心设计了一份随盘附赠的使用说明书。不过，这份说明书到底说了些什么？我们看不懂没关系，要是外星人也看不懂咋办？……今天，就为大家解读一下这份说明书上到底说了啥。
旅行者号的唱片说明书。（图片来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Voyager_Golden_Record）
交流的基础：共知的信息
任何两个文明的第一次接触，都会遇到差不多的问题——如果两个人完全不懂对方的语言，那么如何交流信息呢？这个问题的答案说白了就是“一个比划一个猜”。
我们假设来自中国的王大爷和来自英国的约翰第一次见面。此时，王大爷拿着一个苹果，说：“苹果”，于是约翰在纸上记下“apple=ping goh”，然后他指着苹果说“apple”，王大爷就在自己的纸上写“苹果=艾跑”。约翰切开苹果，同时说“cut”，那么王大爷就会记下“切=卡特”，然后他切苹果，说“切”，此时约翰就会写下“cut=chea”。
那么这样来回几次，双方就会向彼此传递很多词汇了。由于语言必须描述信息，所以通过对共同信息的描述，可以让语言不通的两个文明进行交流。
那么，人类和外星人之间，有什么共同信息可以作为交流的基础呢？
我们无法想象外星世界和我们到底有多少相似程度。人类要吃糖、脂肪、蛋白质，外星人可能只吃土；人类需要氧气和水才能存活，但是外星人可能呼吸的是氟气，并且用氢氟酸洗澡；人类看得到七彩斑斓，外星人说不定能看到微波炉里的微波和胸透时的X射线。因此，找到可以交流的共同点其实不容易。
既然同处一个宇宙，那么不如就从宇宙中最普遍的物质上找点共同话题吧。在宇宙中，最多的物质就是氢原子了。氢是一种最简单的元素，绝大部分的氢原子是由一个质子和一个电子组成的。如果一个文明能捕获旅行者，至少说明他们有发达的天文学和航空器。他们对氢原子的理解也应该相当深入。所以，科学家决定把氢原子当作王大爷手里的“苹果”。
这就是图片右下角部分所描述的信息。
说明书右下角局部：1s氢原子自旋跃迁示意图。（图片来源同上图）
图中，中间的火柴棍表示的氢原子中的质子，而它上方的火柴棍则表示氢原子中的电子。我们可以把这两者之间的关系具象地理解成地球（电子）围绕太阳（质子）旋转，这样想是可以的，但是要注意这种想法仅仅是为了方便思考而进行的简化，并非实际的情况。
地球和太阳分别有各自的自转，而在氢原子中，电子和质子也有一个类似的性质，术语叫做自旋（还是要注意，它们并非真的在转，这只是一种为了方便思考所做的的简化）。既然是旋转，那么就会有两种可能的方向：顺时针和逆时针。那么对于氢原子的电子和质子来说，它们的自旋方向会有两种可能：一种是它们同向自旋，还有就是它们反向。科学家发现，这两种可能性之间有能量上的差异：同向时的能量要比反向时的能量稍微高出一丁点。所以，如果氢原子里的质子和电子的自旋方向从同向变成反向，那么这一丁点的能量就会被释放出来。根据爱因斯坦的理论，这部分能量会以一份电磁波的形式被释放，并且我们能算出这份波的周期大概是一百亿分之七秒（0.000000007秒）。
说明书右下角的这幅图，描绘的就是这个自旋方向反转的过程（上方火柴棍从头朝上变成了头朝下）。也就是说，说明书的其他部分，是基于这些基本信息的。如果外星文明想要读明白这份说明书，那么他们必须知道氢原子的这个性质，并且已经算出这个周期。否则这份说明书也就不可能看懂了。当然，能捕获旅行者号的文明，基本也不可能不知道这些。为了行文方便，我们接下来把一百亿分之七秒称为“图例时长”。
唱片如何旋转？
左上角局部，是一个唱片的俯视图。右侧的图案是旅行者上携带的带唱针的针匣。（图片来源同上）
有了基础的信息，下面我们可以来解读说明书的剩余部分了。左上角是一个唱片的俯视图，并且描绘了一个带唱针的针匣，意思是说让拿到这个唱片的人从外向里播放。
装好之后还要维持一个恰当的转速才可以，转速就是这个图形周围那一圈横竖线段所含有的信息。竖着的线段表示二进制1，平行于圆边的线段表示二进制0。从针匣上方开始数起，这一串线段就表示了二进制的100110000110010000000000000000000，也就是十进制的5113380864。这个数字乘以上文我们说到的“图例时长”，就得到3.6秒。表明这个唱片的播放转速应该是每周3.6秒。为什么用二进制描述呢？因为二进制很容易描述，只要有俩符号表示有和没有就可以。我们因为是十根手指所以选择了十进制，但我们不知道外星人究竟几根手指头，万一他们是三根、七根或者两百根怎么办？所以还是二进制稳妥些。
