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今天給大家講講國之重器,中國天眼。在沒有中國天眼的年代裡,很難想像我們天文學家的工作環境,因為在那個時代,中國根本無法參與到主流的天文研究,中國的科學家們,想要做一次超遠星系的太空觀測,就必須得借用其他國家的天文望遠鏡,別人如果不借給你,你一點辦法都沒有,即便是借到了,如果能觀測一個小時,大家都非常開心,換句話說,當時我們的天文學幾乎被鎖死,不要以為天文學只是簡簡單單抬頭看看星星,因為在天文學裡有很多分支,比如天體物理學、空間天文學、宇宙化學等等等等,而這些分支,則會影響到基礎科學的進步,簡而言之就是,宇宙就像一個天然的實驗室,科學家們,可以通關觀察天體的運動,去研究原子核,引力,輻射,等微觀的科技,這樣就可以推進基礎科學的進步,值得一提的,用實驗證明愛因斯坦相對論(廣義相對論)的人,就是一名天文學家(愛丁頓)。所以如果天文學被鎖死,我們想要發展的基礎科學真的是難上加難。所以要想突破這個枷鎖,中國就必須得有一個屬於自己的,巨型射電望遠鏡(能觀測超遠星系天文望遠鏡),無巧不成書,在1994年天文學家南仁東構想出來了一個可以捕捉到137億光年(相當於能探測到宇宙邊緣)電磁信號,的射電望眼鏡,而這個望眼鏡,歷時22年才建造完成,他的名字就叫,中國,天眼(「中國天眼」是由中國科學院和貴州省人民政府共建的「十一五」國家重大科技基礎設施建設項目,巨型射電望遠鏡)
中國天眼,是世界上最大的射電望眼鏡,口徑達到500米,面積差不多有30個足球場那麼大,就連漂亮國的阿雷西博望眼鏡(口徑300米)都自愧不如。而且他還是世界上最靈敏的射電望眼鏡,原理就是,由4450塊的三角鋁合金面板拼接而成,這樣科學家們就可以調節反射面的位置,從而聚焦收到的信號,說通俗點中國天眼,是可以從不同角度觀測宇宙的,就像人的眼球一樣是可以自由轉動,而漂亮國的阿雷西博則是一個死魚眼,只能盯著一個方向看。自然中國天眼的綜合性能,要比阿雷西博性能高10倍。
所以在有了中國天眼後,我們就能去研究一些尖端科技,以下就是中國天眼的五大科學目標,
1觀測脈衝星,研究極端狀態下的物質結構與物理規律。
2搜索星際通訊信號,搜尋地外文明
3中性氫的觀測
4VLBI觀測,對活動星系核的內核進行解析
5對一些分子現鋪進行探測
能不能看懂?要不然,咱們深入淺出一下?事先聲明我只是把查到的資料進行匯總,如有不恰當的地方,歡迎各位在評論中指正。
我總結中國天眼,主要就是幹兩件事情,第一繪製太空地圖,尋找外星文明( 1、2走出去,看看我們到底孤單不),第二推進基礎科學理論的進步(3、4、5發展基礎科學理論)
1觀測脈衝星,研究極端狀態下的物質結構與物理規律。(找定位)
2搜索星際通訊信號,搜尋地外文明(找外星人)
3中性氫的觀測(發展基礎科學)
4VLBI觀測,對活動星系核的內核進行解析
5對一些分子現鋪進行探測
先說說第一件事兒,在未來,地球文明肯定是要走出銀河系的,但是人類在進行星際旅行的時候,不可能再用指南針辨別了吧?因為指南針脫離地球磁場後,就不管用了,那麼這個時候,我們應該怎麼定位呢?三個字,脈衝星,所謂的脈衝星就像一個燈塔一樣,會有規律的去向四周照射,科學家們就是通過脈衝星照向地球的周期,從而推斷出它的位置,我們找到的脈衝星越多,繪製的星際地圖,也就越精確,未來人類在宇宙航行時,就可以用這些脈衝星,去定位當下的位置。截止到現在,中國天眼已經找到了132顆脈衝星,這無疑是為人類航天事業,做出了巨大的貢獻。而在2020年9月「中國天眼」,預計正式啟動地外文明的搜索,說通俗點,就是我們要去找外星人了,也許我們並不孤單(奧利給,過場)
接下來說說第二件事兒,通過中國天眼,研究基礎的科學理論,千萬別小看基礎理論,原子彈就是因為物理學突破了基礎理論,才被發明出來的,事情大概是這樣的,曾經牛頓的經典力學和麥克斯韋的電磁學,主宰了物理研究,當時很多科學家認為,物理學的大廈已經搭建好了,以後的物理學家只用做做測量,算算數就足夠了。但當時的物理學,卻解釋不了黑體輻射現象。於是以愛因斯坦為首的新生代科學家們,就從另一個角度去研究了一套新的物理學體系,現在叫做量子力學(德布羅意、玻爾、普朗克、薛丁格,海森堡)量子力學的成功相當於是把經典力學拉下了神壇。當然這不是一件壞事,正是因為量子力學的出現,物理學的基礎理論,才得以突破,換句話說就是,當時的物理學,是從經典力學,升級到了量子力學,有了量子力學以後,人類的科技,也突飛猛進,像我們現在知道的,雷射、原子彈、電腦等等等等,都是以量子力學為基礎所設計出來的產物。這就是基礎理論突破後的威力。但是在量子力學中,也有一個問題沒有被攻克,那就是測不準原理,簡單點說就是你不可能在同時測出一個粒子的位置和速度。之後雖然很多物理學家都以自己的理解,去解釋這個現象,但是愛因斯坦直到死之前都不認可這些解釋(上帝是不擲篩子的----愛因斯坦)不只是愛因斯坦,連研究原子彈的理察費曼(諾貝爾物理學獎獲得者)也說過,沒有人理解量子力學,他們的這些話,可以證明,現在的基礎科學,還有很大的發展空間。如果那個國家可以在基礎科學上實現重大突破,他就可以帶領全世界發展出新的科技。
而天文學(特別是宇宙學、天體物理學、天體演化學)就是突破基礎科學,十分重要的一種手段,很多重大理論的突破,都得靠天文學來實現(暗物質,暗能量,黑洞)這個時候,中國天眼就起到了至關性的作用,舉個例子,我們的科學家,在將來,很有可能利用中國天眼,去破解暗物質的秘密,具體原理呢,大家小學2年級的時候就學過,我們都知道,愛因斯坦講過引力透鏡效應,他告訴我們,大質量的物體會導致時空彎曲,而在天文學的觀測中,就發現了,很多光都被彎曲了,而在光彎曲的地方,就一定存在一種很大質量的物質(雖然我們觀測不到),這種物質,就叫做暗物質。現在的科學家們,已可以找到暗物質的位置了,之後,就可以通過中性氫,和一氧化碳的譜線速度和流量分布,去研究暗物質的屬性,聽不懂?聽不懂也沒關係,學物理的大佬評論區解釋一下奧,老鐵在這裡先抱拳了。
我對這些原理雖然也是一知半解,但是我知道,如果破解了暗物質的秘密,那麼我們的基礎科學就會得到重大的突破,換句話說就是,曾經,經典力學可以升級到量子力學,那麼在未來,量子力學,也會升級成一種新的物理學,那個時候,人類的科技,自然又會跨上一個臺階。
沒準在未來,那些科幻片的場景都將,全部實現(現在科學家們也不知道暗物質是什麼的,所以以下全是純屬科幻片中的腦洞,《三體》《暗物質》《星際穿越》)接下來本鐵就開開腦洞,就拿暗物質來說吧,(這個東西只是猜想,還沒被證實)如果我們研究透了,暗物質,人類就可以實現星際旅行。要知道,現在星際旅行,最大的困難就是燃料問題,普通的運載火箭,幾乎90%的重量都是燃料,要是以現階段的科技,去做星際級別的航行,那真的是痴人說夢,但在未來,如果我們的基礎科學實現了突破,就可以將暗物質轉化成能量,那就解決了星際航行的燃料問題,因為在這個宇宙中,85%的物質都是暗物質,這個數量,就相當於取之不盡用之不竭啊,到那個時候,整個宇宙中都變成了飛船的加油站,如果飛船沒燃料了,那就去加點暗物質唄,這才真的是無限白嫖(呱)。從地球的角度講,我們也不再為能源而發愁了,能源不夠了,去宇宙中抓點暗物質回來,不就咩都有了。
再開個腦洞,基礎科技進步後,說不定我們就能製造蟲洞,簡單的講一下蟲洞的原理,你可以想像成一座山,如果你要從山的A翻越到B,就必須要爬過這座山,但如果直接開一個隧道,就很容易從A到B,蟲洞的原理也是一樣的,他相當於把空間摺疊,一般情況下我們坐飛機從北京到巴黎需要10個小時,但是如果在這兩個城市之間造一個蟲洞,你就可以瞬間從北京到巴黎,而要完成這個科技,就必須得掌握蟲洞的兩個洞(黑洞,白洞),一個是黑洞也就是入口,他需要把物質吸進去,所以在入口就必須用質量特別大的物質(暗物質)。第二個洞就是白洞,這個洞是朝外噴東西的,既然是噴東西,就必須得用,沒有質量,甚至是負質量(奇異物)的物質,目前地球上還沒找到這兩種物質(暗物質,奇異物),但如果基礎理論實現突破後,搞到這兩種物質還不是灑灑水啦(小菜一碟),那個時候,時空穿越,瞬間移動,真的就會在我們的生活中隨處可見。想想都有點小激動呢?我相信,在未來中國天眼,肯定會為基礎理論做出巨大的貢獻。
中國天眼今天能順利的運作,離不開一位科學家,南仁東,在90年代的時,南仁東放棄了在日本的高薪職務(日本國立天文臺擔任客座教授,薪酬為當時國內300倍),毅然決然的回到了祖國,他下定決心想要在這裡,建設一個屬於中國自己的巨型天文設備,但是要建造這麼大的天文設備,第一個難題,就是選址,因為這個設備的條件很苛刻啊,他得接收宇宙傳來的信號,所以建造的地方,就必須得是人煙稀少,且面積巨大的山谷,南仁東團隊就在祖國遼闊的土地上,尋找這個山谷,當時,很多地方連路都沒有修,但南仁東團隊逢山開路遇水搭橋,在找遍找了三百多處山谷後,終於找到了大窩凼(貴州),單單是為了選址,南仁東就用了13年,而中國天眼,從選址,建造到調試, 一共用了二十餘載,因為這是全世界第一個500米口徑,且可調節的射電望眼鏡,所以在建造的過程中都是摸著石頭過河,他們碰到的困難,不言而喻,可惜的是,南仁東教授用了22年主持建造了中國天眼,但他卻在天眼剛運行不到一年的時候,就病逝了。
有的人一生只幹一件事,並把一身都獻給祖國,這種人我們稱之為國士無雙,致敬祖國的國士們!