望遠鏡進化論

2020-11-24 騰訊網

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設想中的E-ELT導星裝置。 / ESO

人類文明伊始，就從未停止過仰望星空。但一直到望遠鏡發明，人們對宇宙的認識才真正開始逐漸明晰。望遠鏡發明到今天的四百多年間，革新了我們認識宇宙的方式，望遠鏡也經歷了多次技術飛躍，正是這些飛躍得到的前所未有的高精度大樣本觀測數據，使得我們認識宇宙的深度和層級不斷提高。

/天文望遠鏡的第一次飛躍——從無到有

馬克思說，人與動物的根本區別是人能製造和使用工具。從誕生之日起，人類對於宇宙的認識一直依賴肉眼。眾所周知，瞳孔的大小在2-8毫米之間調節，因此可以匯聚的光子數非常有限，肉眼能看到的天體最暗通常也就在六等星左右，極限解析度是0.5角分，相當於月亮直徑的1/60，所以分辨出兩個天體的能力也有限。

早期望遠鏡及其支撐架的各種設計。

直到1609年，義大利天文學家伽利略把一臺小型折射式天文望遠鏡指向天空。雖然這臺望遠鏡口徑只有4.2釐米，長約1.2米，但其收集光子的能力和解析度大大超過人眼。這無疑是一個裡程碑的事件，不僅對於天文學，更是關於整個人類，人類文明就此發生了巨大的質的飛躍。在此之後，人類迎來了宇宙探測的熱潮，許多宇宙認識就此革新。

世界第一臺天文望遠鏡——伽利略望遠鏡的口徑為3.7釐米。

「伽利略只是拿起了一隻小望遠鏡，然而對人類來說，卻開啟了宇宙探索的第一次飛躍。」就像哥倫布發現新大陸，伽利略通過望遠鏡看到的天空，不僅有月球上的環形山和隕石坑，後來還發現了木星的四顆衛星，他發現金星不再是一個圓點，而是一個會盈虧變化的月牙形狀，這些發現當時轟動了整個世界。

/天文望遠鏡的第二次飛躍——越長越大

人類對宇宙無盡的好奇心促使我們想要觀測更加遙遠和暗弱的天體，因此，就需要造出更大口徑的望遠鏡。伴隨著工業技術的提升，人們展開了製造望遠鏡的競賽，從此一發不可收拾。

18 世紀末已經出現了口徑超過一米的赫歇爾反射望遠鏡。

1948年建成的海爾望遠鏡主鏡200英寸採用抗熱性能極佳的派熱克斯(Pyrex)玻璃，主鏡重達14.5噸重。海爾望遠鏡在很長一段時間內保持著傳統望遠鏡裡像質優良而口徑最大的記錄，直到1993年凱克1號望遠鏡建成。可以說，海爾望遠鏡是傳統望遠鏡中最成功的範例。

傳統的望遠鏡口徑和厚度比一般要在10:1左右，因此如果要造十米口徑的望遠鏡，其厚度至少要達到1米，才能不受重力彎沉和溫度變化的影響，因此傳統的大口徑望遠鏡非常重，製造難度也很大。另外厚重的鏡面還會導致機械彎沉，影響像質。

新技術望遠鏡（NTT）運用了主動光學技術，3.56米直徑的主鏡薄而可彎曲，利用主鏡後面的力促動器可使鏡面形狀發生改變。/ ESO

新的技術應運而生，如鏡面拼接技術、薄鏡面技術、主動光學技術、自適應光學技術等，利用這些新技術，天文望遠鏡的口徑從伽利略的4釐米口徑，增加了一千倍到了近40米，望遠鏡的聚光能力也提升了一百萬倍，大大提升了人類的觀測能力，這無疑又是一個巨大的飛躍。

薄鏡面技術——雙子望遠鏡（Gemini Telescope） 兩臺望遠鏡，主鏡均為8.1米，厚度僅為20釐米。/ NOAO

/天文望遠鏡的第三次飛躍——選擇上天

地面望遠鏡在觀測過程中，會受到地球大氣層的嚴重影響。比如大氣散射和吸收、天光背景，甚至天氣的變化。儘管利用自適應光學等新技術，我們可以消除大氣湍流對望遠鏡空間解析度的影響，但仍有很多其它影響因素是無法消除的。

而大氣窗口會造成某些特定波段被大氣層吸收和散射，從而使得地面望遠鏡難以接收這個波段的電磁波，比如像大氣中的臭氧層會吸收掉紫外線，類似的還有X射線等波段。因此，隨著航天技術的發展，越來越多的空間望遠鏡被製造、發射和在軌觀測運行，並取得了大量前所未有的科學成果。

空間望遠鏡圖鑑 / 《中國國家天文》2020第三期

比如高能波段的X射線望遠鏡有愛因斯坦X射線空間天文臺、ROSAT探測器，錢德拉X射線空間天文臺，XMM-牛頓衛星；伽馬射線能段的康普頓衛星、雨燕衛星、費米空間天文臺等；紫外波段有如GALEX衛星；紅外波段有斯皮策空間紅外天文臺、赫歇爾紅外望遠鏡、WISE望遠鏡等；甚至在光學波段也有很多，比如大家熟知的哈勃空間望遠鏡HST，系外行星領域的克卜勒望遠鏡，以及蓋亞衛星等。

值得一提的是口徑2.4米的哈勃空間望遠鏡從1990年4月24日發射到現在，即將迎來三十歲生日。經歷了從1993年到2005年，奮進號、發現號、哥倫比亞號、亞特蘭蒂斯號先後5次的大規模維修，哈勃兢兢業業地完成了超長服役，取得了很多重要的科學成果，即將光榮退役。

左側：詹姆斯·韋布空間望遠鏡；右側：哈勃空間望遠鏡

哈勃空間望遠鏡的繼任者是韋布空間望遠鏡（JWST），未來的一代大型紅外空間望遠鏡。韋布空間望遠鏡的口徑達到了6.5米，主鏡由18塊六邊形的金屬鈹子鏡拼接而成，鏡面鍍金膜，有利於近紅外和中紅外光子的接收。它將被發射到距離地球150萬千米的日地第二拉格朗日點（L2）上，幾乎不可能進行維修，因此發射計劃也謹慎地一推再推，被網友們笑稱為「鴿王望遠鏡」。目前，韋布空間望遠鏡的發射日期已經推遲到了2021年初。

星鏈（Starlink）系統示意圖

近年來，我們中國的空間天文也得到了長足的進步。2017年發射的「慧眼」硬X射線調製望遠鏡（Hard X-ray Modulation Telescope， HXMT）是中國第一個空間天文衛星，不但可以進行時變的X射線天文觀測，還可以高靈敏度的伽馬射線暴全天監測。「愛因斯坦探針（Einstein Probe， EP）」衛星的寬視場聚焦X射線望遠鏡也正在研製中，主要科學目標是探測引力波源的電磁波對應體和沉寂黑洞的爆發，並開展各類高能暫現天體的系統性巡天。

/天文望遠鏡的第四次飛躍——幹涉技術

VLTI幹涉示意圖。/ ESO

幹涉就是對相隔一定距離的兩臺或者多臺望遠鏡進行信號關聯，利用電磁波幹涉原理，從而提高望遠鏡的空間解析度。

黑洞照片 / EHT

比如我們之前看到的M87中心黑洞 「人類第一張黑洞照片」，就是「事件視界望遠鏡」（Event Horizon Telescope，EHT）利用全球多臺望遠鏡進行幹涉觀測。天文學家還計劃未來在空間進行幹涉，以便獲得更長的基線，得到更加清晰的黑洞照片。這無疑將是改變人類歷史的、激動人心的全球大事件。

望遠鏡在被發明之後的四百多年經歷了多次的巨大飛躍，也使得人類對宇宙的認識不斷達到新的高度。我們應該慶幸自己生在一個充滿機遇和挑戰的時代，各種新奇大膽的想法都可以付諸實踐。

來源：中國國家天文

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    顯然是不符合進化論，進化論根本不存在，如果真有進化論，那宇宙才恐怖，到處都是三頭六臂的生物，我們也根本不會有魚吃。顯然一個穩定的，各盡其責的生物系統，是神設計的，這一切，包括宇宙本身。宇宙之外是什麼？很遺憾的告訴你，是神的存在！很多人對進化論質疑或是不相信，個人認為要麼是因為沒明白進化論，或者是宗教信仰者。
  • 你如何看待進化論?進化論到底有多少漏洞?
    網絡上對於進化論的質疑一直沒有停止過，不僅僅是進化論，很多其他理論，比如相對論和量子力學也都會受到質疑。質疑科學理論並沒有錯，科學本來就是用來質疑的，沒有質疑就沒有前進的動力。但有一點必須明確：在質疑任何理論之前，必須對該理論有充分的了解，不然哪來的質疑資格呢？
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    1、達爾文其人：查爾斯羅伯特達爾文是英國生物學家，進化論的奠基人。他曾經乘坐貝格爾號艦作了歷時5年的環球航行，對動植物和地質結構等進行了大量的觀察和採集。出版《物種起源》，提出了生物進化論學說，從而摧毀了各種唯心的神造論以及物種不變論。
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  • 進化論=無底洞，為什麼？
    進化論=無底洞，為什麼？假設進化論它成立，那麼一直溯源，即一直追溯它的源頭，便追溯到地球的源頭，宇宙的源頭，沒完沒了，即無底洞。誰知道宇宙的源頭？誰的壽命可以與宇宙比永恆？宇宙存在宇宙物理規律，受力變化規律，你怎麼分析它的起源？所以說「進化論」觀點不成立。進化論其實就=地球會產生也會消失，但在物理上解釋不通，即地球產生消失違反物理學定律。
  • 進化論的認識誤區
    提起進化論，人們最先想到的通常是達爾文，因為在1859年11月，他創作的關於生物進化的劃時代的巨著《物種起源》出版，使達爾文成為進化理論的主要創立者。《物種起源》出版一個半世紀以來，進化生物學有了巨大的發展。但《物種起源》出版引起的爭論，至今也沒有完全平息下來。
  • 進化論為什麼越來越被質疑?
    「物競天擇，適者生存，不適者淘汰」，進化論認為生物是由簡單到複雜、由低級到高級的變化和發展，比如：人是由猿類進化而來的。現在很多人開始不相信進化論，轉而開始相信神創論，主要是因為進化論還存在很多無法解釋的疑點，神創論者就利用這些疑點就斷章取義全盤否認進化論並推行他們的神創論說。
  • 投資與進化論
    進化論這個詞很容易導致大家的誤解，致使很多人認為自然界的生物是在不斷的變化的。
  • 進化論有沒有被推翻
    經常看到有人在網上發文字，說進化論不成立或被推翻了。進化論真的被推翻了嗎？反正學術界沒有這個說法。如果科學證明進化論不成立，那絕對是一件非常轟動的事件。在學術界，人們談到進化論，可能會說現有的理論還不完善，或還存在缺陷，但生物進化是大家公認的。