2017年2月2日 星期四

❤得到-天文-卓克:2016宇宙探索三突破

文章出處:卓克:2016宇宙探索三突破

這條音頻說的是2016年人類探索宇宙的三個突破。

得到訂閱專欄《卓老闆聊科技》的專欄主理人、科普達人卓克,
應“得到”知識新聞工作室的邀請,特別在過年期間為我們分享了過去一年,
人類探索宇宙的三個突破,以下就是卓克的分析,供你參考。

如果評選2016年意義最大的3個宇宙發現上的突破,
第一是LIGO發現引力波,第二是中國建成FAST望遠鏡,第三是朱諾探索木星。


我們先從第三名朱諾探測器說起。
這是人類第二顆木星探測器。第一顆是1989年發射,
1995年才到達木星的“伽利略號”探測器。這顆探測器建造的時候是70年代末,
上面很多設備性能遠比不上21世紀的,所以朱諾號探測器能給我們拍到、測到更多新數據。

木星是外太陽系中離地球最近的行星,即便這樣,探測器要飛過去也需要5年的時間,
所以每個木星探測器都是長遠規劃下的產物。

咱們在今年7月份的節目裡詳細介紹過這個探測器帶了什麼設備、要執行哪些任務、
現在我們對木星都有哪些了解等等。
聽過之後您還會對大質量物體在宇宙中的存在方式有一些感覺,
在這篇總結中我們不再重複。關於朱諾探索木星,我想另外補充一些內容,
這個探測器是7月中旬飛臨木星的,但還需要做各種變軌動作,
在2016年11月份剛剛進入執行科學任務的軌道。

大家可能不知道,宇宙探測器絕大多數都是實際工作壽命遠超設計壽命,
俗話說就是:新三年舊三年,縫縫補補又三年。
比如,火星探測器“機遇號”,設計壽命90天,但工作了11年;
開普勒望遠鏡設計壽命3.5年,但工作了7.5年;哈勃望遠鏡設計壽命10年,但工作了26年;
中國的嫦娥和玉兔探測器也都在超期服役。

但是木星探測器沒有一個會超期服役,
因為木星的輻射太強了,日期到了即便還在飛,上面的設備也已經全都損壞了。
朱諾距離報廢還有大約450天,之後就會墜毀在木星大氣層裡。
朱諾可以代表人類太空探測的最新水平。現在人類發射到太空中的探測器一共有100多個,
比如飛出太陽系的“旅行者號”、“新地平線號”、圍繞水星的“信使號”、
圍繞金星的“金星快車”、圍繞土星的“卡西尼號”、圍繞太陽的還有3顆探測器。
這些探測器,他們上天了,他們傳回數據了,他們任務完成墜毀了,
這些過程我們大都不知道,但他們代表著人類精英探索宇宙的願望,
收集到的數據今後也許對我們移民其他星球至關重要。


再來說第二個突破:FAST望遠鏡。
我是很客觀地把FAST列為第二名的,並不是因為要湊一個中國的成就在裡面。
FAST是“500米口徑球面射電望遠鏡”這個單詞的英文縮寫。

望遠鏡的原理都有相似之處,至少要有個物鏡,用它來接收物體發出來的電磁波或者光。
我們能想到最大的望遠鏡也就是天文台,屋頂一開,露出一個大砲筒狀的物鏡,
直徑幾米,但是FAST的物鏡有500米直徑。

FAST是一個比朱諾探測器更耗時費力的設備,雖然他最終的用處,
是用於觀察太空中微弱遙遠的信號,但是因為建設週期太長了,
最早參與建設的科學家可能還沒用上就去世了。

FAST從1993年開始規劃,到今年完工用了23年的時間,
雖然已經完工,但因為操作起來複雜,現在還需要調試一段時間才能正式工作。
FAST的規模是全世界最大的,排第二的是建在波多黎各的阿雷西博望遠鏡,
那個望遠鏡只有300米口徑,排第三的是德國波恩的,口徑100米。
 FAST一旦正常工作,可以預期的是:他會大幅度增加觀測量。
今後30年中,全世界70%以上的射電望遠鏡的觀測結果都將是從FAST產生的。

它觀測的東西有什麼價值呢?
比如,今年我們發現了引力波,那是兩個黑洞互相繞,最終撞在一起的效果。
但引力波不一定是黑洞相撞,也可能是兩顆大質量的中子星互相環繞,
一樣會有弱一點的引力波。如果是中子星引發的引力波,
我們就有機會通過射電望遠鏡觀測到它,可從前的射電望遠鏡都太弱了,
現在我們有機會用FAST 跟引力波探測器,
同時觀察這個天文事件,這也許就能對廣義相對論中,時空的扭曲做更精確的測量,
說不定還會發現一些跟理論上不相符的情況,
這也許會導致物理學在下一個精度上發生突破,產生一個比廣義相對論更加終極的理論。


最後要說的是今年第一個突破:引力波。
引力波的預言是100年多前做出的,直到今年我們終於確認了它的存在,
它已經不再是數學推導中存在的內容了,它的意義在於人類有了“第二種視覺”。

從前我們不論用肉眼看,還是用哈勃、開普勒望遠鏡觀測,
這些都局限在可見光的頻率範圍,剛剛說的FAST是射電頻率的範圍,
但不論什麼範圍,我們用的都是電磁波。
而且我們探測宇宙,到現在為止,只用到了電磁波。

我們至少聽說過暗物質、暗能量吧,
雖然這兩種東西到底存在不存在還有待繼續驗證,
但起碼我們知道宇宙中全部東西裡,只有一小部分是發射電磁波的,大約只佔全部的4 %。
所以LIGO發現了引力波後,我們就有機會看到那些不發射電磁波的區域,
引力波的意義在於,人類揭開了大幕的一角,另外96%的宇宙全藏在大幕下。

今年LIGO一共發現了兩次引力波,一次在2月份,一次在6月份,
之所以能接連發現,是因為不久之前LIGO上一次設備升級了。
從2016年開始,我們已經邁過了這個精度門檻,
LIGO還會繼續升級,到時候一定會發現更多引力波事件。

可以想見,一百年後的物理學支柱理論,很大部分都會來自於引力波的觀測,
所以引力波的發現不止可以被評為“今年最大的宇宙觀測突破”,
說它是最近50年來的最重要的宇宙發現都不為過。

這就是2016年探索宇宙的三個突破,他們雖然程度不同,
但他們產生的影響會改變後世每個人的世界觀。

以上就是卓克應得到知識新聞工作室邀請,
為我們特別撰稿,總結的2016年宇宙探索的三個重要突破,希望也能讓你有所收穫。



特約撰稿:卓克
轉載:得到

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主旨:
第三名:朱諾探測器
木星是外太陽系中離地球最近的行星,即便這樣,探測器要飛過去也需要5年的時間,
所以每個木星探測器都是長遠規劃下的產物。
大家可能不知道,宇宙探測器絕大多數都是實際工作壽命遠超設計壽命,
俗話說就是:新三年舊三年,縫縫補補又三年。
比如,火星探測器“機遇號”,設計壽命90天,但工作了11年;
開普勒望遠鏡設計壽命3.5年,但工作了7.5年;哈勃望遠鏡設計壽命10年,但工作了26年;
中國的嫦娥和玉兔探測器也都在超期服役。

但是木星探測器沒有一個會超期服役,
因為木星的輻射太強了,日期到了即便還在飛,上面的設備也已經全都損壞了。
朱諾距離報廢還有大約450天,之後就會墜毀在木星大氣層裡。
朱諾可以代表人類太空探測的最新水平。現在人類發射到太空中的探測器一共有100多個,
比如飛出太陽系的“旅行者號”、“新地平線號”、圍繞水星的“信使號”、
圍繞金星的“金星快車”、圍繞土星的“卡西尼號”、圍繞太陽的還有3顆探測器。
這些探測器,他們上天了,他們傳回數據了,他們任務完成墜毀了,
這些過程我們大都不知道,但他們代表著人類精英探索宇宙的願望,
收集到的數據今後也許對我們移民其他星球至關重要。


第二名:FAST望遠鏡

FAST從1993年開始規劃,到今年完工用了23年的時間,
雖然已經完工,但因為操作起來複雜,現在還需要調試一段時間才能正式工作。
FAST的規模是全世界最大的,排第二的是建在波多黎各的阿雷西博望遠鏡,
那個望遠鏡只有300米口徑,排第三的是德國波恩的,口徑100米。
FAST一旦正常工作,可以預期的是:他會大幅度增加觀測量。
今後30年中,全世界70%以上的射電望遠鏡的觀測結果都將是從FAST產生的。

它觀測的東西有什麼價值呢?
比如,今年我們發現了引力波,那是兩個黑洞互相繞,最終撞在一起的效果。
但引力波不一定是黑洞相撞,也可能是兩顆大質量的中子星互相環繞,
一樣會有弱一點的引力波。如果是中子星引發的引力波,
我們就有機會通過射電望遠鏡觀測到它,可從前的射電望遠鏡都太弱了,
現在我們有機會用FAST 跟引力波探測器,
同時觀察這個天文事件,這也許就能對廣義相對論中,時空的扭曲做更精確的測量,
說不定還會發現一些跟理論上不相符的情況,
這也許會導致物理學在下一個精度上發生突破,產生一個比廣義相對論更加終極的理論。

第一名:引力波
引力波的預言是100年多前做出的,直到今年我們終於確認了它的存在,
它已經不再是數學推導中存在的內容了,它的意義在於人類有了“第二種視覺”。
從前我們不論用肉眼看,還是用哈勃、開普勒望遠鏡觀測,
這些都局限在可見光的頻率範圍,剛剛說的FAST是射電頻率的範圍,
但不論什麼範圍,我們用的都是電磁波。
而且我們探測宇宙,到現在為止,只用到了電磁波。

我們至少聽說過暗物質、暗能量吧,
雖然這兩種東西到底存在不存在還有待繼續驗證,
但起碼我們知道宇宙中全部東西裡,只有一小部分是發射電磁波的,大約只佔全部的4 %。
所以LIGO發現了引力波後,我們就有機會看到那些不發射電磁波的區域,
引力波的意義在於,人類揭開了大幕的一角,另外96%的宇宙全藏在大幕下。
可以想見,一百年後的物理學支柱理論,很大部分都會來自於引力波的觀測,
所以引力波的發現不止可以被評為“今年最大的宇宙觀測突破”,
說它是最近50年來的最重要的宇宙發現都不為過。

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