地球人都知道,霍金曾經警告過人類,不要去尋找外星人,因為一旦真的找到了,雖然有可能與外星人促膝長談,對酒當歌,甚至科技交流,技術爆炸,人類文明升級成神。但是更加可能的後果是,人類文明直接被秒殺,而毫無還手之力!
當中國計劃建造世界上最大的射電望遠鏡的時候,有傳聞霍金曾在某大學演講時再次表示不建議這樣做,說明霍金了解這臺射電望遠鏡的威力有多大,它意味著什麼!我們今天就聊聊這個讓宇宙之王霍金操碎了心的中國天眼!
天眼是中國神話中的神跡,是佛教中的五眼之一,所謂五眼出自佛家經典《金剛經》,包括肉眼、天眼、慧眼、法眼和佛眼。《大智度論》中有雲,於眼得色界四大造清浄色是名天眼。天眼所見,自地及下地六道中眾生諸物,若近,若遠,若細,諾色無不能照。什麼意思?就是說天眼能夠透視六道、遠近、上下、前後、內外、代表著洞察一切,中國天眼正是因此得名。
中國天眼本叫做名500米口徑球面射電望遠鏡,簡稱FAST。射電望遠鏡是用來測量天體射電的強度。頻譜及偏振等參數。20世紀天文學「四大發現」,脈衝星、類星體、字宙微波背景輻射,星際有機分子。它們都與射電望遠鏡有關。射電望遠鏡與光學望遠鏡不同,它沒有鏡片,不是用來看的而是用來聽的,說是一個超級大雷達更為貼切。
可見光的觀測在一定範圍內還可以,但是一旦超出範圍,損耗、遮擋這些限制實在太大了,無法去了解更遙遠深邃的太空,而射電望遠鏡可以搜受到更遙遠的信號。
FAsT項目2011年3月開工建設,計劃耗資7.7億元人民幣,真正建成到投入運行實際上花費了12億人民幣,不過這點錢不算什,FAST帶的旅遊效應遠超人們想像。僅僅2017年上半年,FAST所在地貴州平墉縣的旅遊觀光收入就達46億元。
FAST的反射面由4450塊反射面板組成,最後一塊面板在2016年7月3日上午安裝落成,落成後就超越波多黎各的阿雷西博天文臺,成為世界上最大的單面口徑球面射電望遠鏡,可以收集到宇宙137億光年以內的信號,這個範圍意味著甚至可以追測捕捉到宇宙大爆炸初期的來自宇宙遙遠深處的無線電信號。而且其靈敏度非常高,差不多是阿雷西博望遠鏡綜合能力的十倍。舉個例子,你現在站在月球上打個電話,FAST也能夠監測到!
那它是怎麼工作的呢,我們看到FAST整體像是一口大鍋的形狀,大鍋聚集的地方懸著一個小東西,這個東西叫做饋源艙,其實這個東西重量不小,足有30噸重,FAST將無線電信號反射到饋源艙裡,而後饋源艙分離出有用的信號,並將其放大,再傳輸給計算機系統,天文學家就可以對其曲線進行分析,進而了解更遙遠的字宙的信息。
我們知道銀河系的盤面直徑約為10萬光年,基於FAST的強大功能,直徑的為15萬光年內如果存在外星文明,換句話說,如果銀河系內存在外星文明,他們的信息被發現的可能性有了本質的提高,正是因此國際科研項目SETI搜外星人計劃的首科學家,最近向中方提出,希望在FAST加裝設備可合作搜外星人信號。我們知道,SETI就是專門尋找外星文明,和引力波的這樣一個組織,主要是通過各種來自遙遠宇宙的無線電信號,判定是否存在外星文明。
雖然該項目至今還沒有發現任何外星生命的信號,但已經確認幾個候選目標作進一步的分析,其中最重要的候信號是公布於2004年9月1的無線電源,這個無線電源命名為SHGb02+14a。天文學家 Seth shostak斯·肖斯塔克在2004年曾表示,基於德雷克程,他預計會在2020-2025年之間得到一個與地外文明接觸的決定性信號,而FAST的建成投入使用大大增加了發觀外星文明的概率,我們可以拭目以待。
但是,FAST用以搜索外星文明,僅僅是其搜索任務的其中一項,並不是主要的任務,其真正的首要任務對於人類來講更加有實際意義。而FAST最主要的任務是搜索脈衝星,尋找脈衝星有什麼用呢?好像沒有尋找外星人刺激。其實對於人類來說,它的作用遠比尋找外星文明更切合實際。
那什麼是脈衝星呢,目前界普遍認為脈衝星是中子星的一種,我們知道中子星具有強磁場,運動的帶電粒子發出同步輻射,形成與中子星一起轉動的射電波束,使得發射的電磁被隨著中子星的轉動而轉得非常快,而由於中子星的自轉軸和磁軸一般不重合,每當射電波束掃過地球時,就接收到一個脈衝,表面現象就是以脈衝的形式定期的朝向我們發射。
脈衝星是1967年10月劍橋大學卡文迪許實驗室安東尼·體伊什( Antony Hewish)教授的學生一個研究生,24歲的喬絲露貝爾伯泰爾( Jocelyn BellBurnel,無意中發現了一些有規律的脈衝信號。射電望遠鏡的相關工作其實是非常枯燥的,和仰望繁星凝望銀河這種浪漫一點關係也沒有。伯泰爾發現這些信號的周期十分穩定的在1.337秒,很精確有固定頻率。起初她以為這是外星人發來的信號,後來人們確認這是一類新的天體。
脈衝星的逃逸速度大約在100000至150000公裡/秒之間,也就是可以達到光速的一半,物體落至其表面的速度也將達到150000公裡/秒。這是個什麼概念呢?如果把我扔到一個脈衝星表面,那我不僅僅是擲地有聲那麼鏗鏘了,撞擊產生的能量將相當於二億噸TNT當量的威力,是人類歷史最大的核彈沙皇炸彈的4倍。
20世紀80年代人們又發現了一類所謂的毫秒脈衝星,它們的周期非常短,只有毫秒量極,這就意味著脈衝星是在高速的自轉,自轉周期非常的短以毫計算,脈衝星靠消耗自轉能而彌補輻射出去的能量,因而自轉會漸漸放慢,但是這種變慢非常緩慢。我們知道原子鐘的精度可以達到在2000萬年誤差在1秒之內,而脈衝星的信號周期的精確度能夠超過原子鐘。
講了這麼多脈衝星的奇特性質,機智如特斯拉的你就明白了,探索脈衝星的最實用的意義就是導航!當然不是地球上的北鬥,GPS一類的導航了。而是當人類進行太空殖民或者星際旅行的時候,地球衛星已經無法再為我們提供太空導航,而脈衝星就成為人類在宇宙中就行的「燈塔」。為近地軌道、深空和星際空間飛行的太空飛行器,提供自主導航信息服務。
如果過幾年馬斯克殖民火星成,或者人類想要走出太陽系,甚至走出銀河系,如果能知道宇宙中很多脈衝星的位置,就可以通過它來定位、導航而不至子迷失在太空。
你看我們尋找外星人最大的原因是人類的好奇,而且這個是具有兩面性,就像霍金擔心的那樣。但是星際旅行是人類科技發展的必達階梯,因此探索脈衝星對於人類的科技發展是非常具有現實意義的。
另外脈衝星磁層是一個包含了極端相對論性帶電粒子,超強的等離子體波和極強的磁場的奇異的混合物,這些條件是其他天體所不具備的,同時苛刻的極端物理條件,也是在地球上無法模擬進行實驗研究的,因此為等離子體的極端物理學研究提供了一個很好的機會。
因此FAST的首要任務是在一年時間發現數千顆脈衝星,建立脈衝星計時陣參與未來脈衝星自主導航和引力波探測。如果真的實現了,那我們以後不用說在地球上了,就是在茫茫宇宙中,我們也能找到自己的位置!這對我們走向深空,探索更為深遠的宇宙,有著十分重要的意義!