解读宇宙的天文密码 -左文文

2018-06-02 05:01 来源:奇米新闻网编辑整理

左文文,中国科学院上海天文台副研究员,主要研究兴趣:类星体的光变、高红移类星体的黑洞质量测量、黑洞与寄主星系的共动演化、科学传播。目前共发表SCI文章21篇(其中一作3篇),《Nature》文章一篇,为第五作者。目下当今上海天文台从事科研和科学传播工作;以讲座、科普文章和科普展览等体式格局积极参与科普,曾参与《星际穿越》一书的译后校对和《天问》一书的撰写。

各位朋友大家下战书好,特别很是荣幸开心和大家共同了解一下宇宙的天文密码是什么,我们又是如何获取和解读它的。

先来问大家三个很有意思的问题,

第一个,宇宙的天文密码是什么?光。太棒了!

第二个问题是我PPT说的,这个问题看似很简单,其实和如何描述千里镜的能力强不强有关系。晚上猫的眼睛瞳孔为何会放大?D增加进入眼睛的光子量,太好了。

第三个问题是这样子的,有关千里镜的发展历史,其中有一个阶段,是要建造折射式千里镜,为何在某个阶段之后,就没有建设更大的折射式千里镜?这个我们在报告当中会了解。类似的问题还有,为何造不了很大的单口式的反射型千里镜?如今的千里镜有多少种类型?这些问题都会在今天的报告中提到。

说到光,我们为何会看到今天的宇宙?我觉得可以归纳为两个因素,或者三个因素也行。

第一个是物体,你周边的人,桌子、凳子、电脑,从它的表面可以或许发出或者反射光,首先要有光存在。

其次你要有接收和分析光的设备,对于我们人来说,接收光和分析光的设备,就是我们的眼睛和大脑。今天我们不是来学习生物课,但是不妨碍我讲一点点生物的知识。首先物体的光进入到我们的眼睛,目下当今大家看看周边人的眼睛,首先你的眼睛会有眼白,这个实际上是一层膜,中间有眼黑是巩膜,眼黑最中心的地方,还有像孔一样的特别很是黑的区域,就是瞳孔。

解读宇宙的天文密码 -左文文

我们后面探讨千里镜,说千里镜有多大来类比人的眼睛,其实不是说人的眼睛有多大,说的是眼睛当中最黑的部分,瞳孔有多大。

当光进入瞳孔以后,瞳孔后面有一个像透镜一样的形状,这个是凸面镜,叫晶状体,它的形状是什么呢?是中间厚两边薄,光过来以后会折射,折射到眼球,眼球后面有一个视网膜,视网膜上有百万个感光细胞,我接受光以后,感光细胞会产生电旌旗灯号,电旌旗灯号传到大脑,大脑形成视觉,于是我们就看到了这个世界。刚才我们描述这个过程用了快一分钟,但是我们大脑完成这整个系统需要的时间特别很是短。

当别人问你,我们为何可以或许看到这个世界的时候,你要想我们的身体是如此奇妙,我们的眼睛、大脑以及物体的光,使我们可以或许看到这些。同理,天文学家要认知这个宇宙也是需要光的,光是什么,是否是我肉眼看到的这些东西就是光的全部?显然不是。

接下来你会看到我们眼睛所能看到的光的范围真的特别很是小,我可以用一粒芝麻和整个会场这么大进行类比。光是什么?如果我要说得很学术,光既是波,又是粒子。

先来看一下波,一说波就想到水波,这就是个水波,有凸起有凹下的地方。我来研究一个问题,最重要的一步就是我可以或许抓住主要矛盾忽略次要矛盾,对于光,我把它的主要矛盾抓出来以后,就是这个样子。波有什么特征,首先有鼓起来的地方,那个叫做波峰,凹下去的地方叫波谷,相邻的两个峰的距离叫做波长。人类根据波长把光分成了这些类。

我们肉眼能看到的光只有这么小的区域,这就是可见光。大家都听说过牛顿用三棱镜,将光色散成彩虹。波长越短的光,颜色是越蓝的,波长越长的光,颜色越红。通常说波长越短,指的是它的能量越高。所以这就跟我们的一样平常经验很不一样,我们以为一个东西很烫,它的颜色是越红的。东西很冷,颜色才是很蓝的,这个我们会谈到冷色调暖色调。但事实恰巧相反,你会发现能量越高的反而是颜色越蓝,能量越低的颜色反而越红。

回到可见光,比可见光波长还要短的,有紫外线,平常你在外面防紫外,防的就是紫外线。比紫外线波长还要短的有什么?X射线和伽玛射线。X射线在生活当中有无应用呢?你在地铁进行行李安检,用的就是X射线。你去医院拍胸透,拍X射线照片,用的也是X射线。伽玛射线同样也有应用,特别是在医学上,比如说做伽玛刀的手术,因为它特别很是精准,能量高。

回到可见光,比可见光波长更长的,是红外光。我、你、小狗、小猫,以我们的体温,我们此刻就在发射红外光,但是我们肉眼看不见。如果在黑夜当中你戴上红外眼镜,就可以看到我发出的红外辐射。大家有兴趣回去可以搜索一下,我们人的眼睛周围,脸颊究竟是温度偏高的还是偏低的,还有就是双手,你的身体,到底它的红外辐射以及它的温度是什么样子,很有意思,你想一想为何。

比红外波长更长的是微波,比如微波炉,比微波更长的是射电波,收音机、电视机用到的就是射电波。这个就是光,在天文学当中这些都称作光,这些便是我们了解宇宙、探索宇宙所用到的密码。

其实我们的太阳,这些波长的光都会发射出来,到达地面上是否是它们都有?如果是就危险了。你想X射线和伽玛射线多么危险。庆幸的是我们的大气层?;ち宋颐?/strong>。

解读宇宙的天文密码 -左文文

这张图看起来很繁琐,大家关注这么几个关键信息。首先这里不同的颜色,其实不是说这个光真实的颜色,而是反映了对应波长处它的辐射。这是大气层的分层,从底往上,分别是对流层、平流层、中间层、暖层。跟我们生活联系一下,对流层就是天气变化莫测的地方。平流层这是我们飞机遨游飞翔的地方,中间层会有臭氧层,是吸收紫外线的地方。再往上是暖层,暖层就是极光会发生的地方。

可以看下辐射,真正可以或许直接完全到达地面的有什么,可见光,部分红外光,部分紫外光。就是说紫外线并没有完全被臭氧层和大气层挡住,还是一有部分到达地面,还有几乎全部的射电波到达地面?:芮煨业氖钦獠糠指吣艿拿挥械酱锏孛?,大家看一下,这个X射线和伽玛射线有无到达平流层?没有,所以我们坐飞机,不用担心被X射线或者伽玛射线辐射,这是很安全的地方。

对于我们做天文的人来说,就不是这么开心了。因为我要了解宇宙,就必须要依靠它们。如果我在地面上都接收不到它,如何获取它的光呢?所以对于某些高能的辐射,如果我要看到它,只能飞出大气层,发射卫星去探测它们。而在地面上能探测的,我就在地面上建千里镜了。所以如今在地面上有的千里镜,就是光学千里镜,还有光学千里镜配备的一些红外的接收装备。主要是光学红外,还有射电波。

我们上海天文台其实在上海地区,就有光学千里镜,在佘山有个1.56米光学千里镜,还有两个射电千里镜。一个是65米的天马,一个是25米的射电千里镜。其他的辐射,比如像红外,我可以开飞机去探测部分,更多的我是要飞到太空上去看的。

在我们有千里镜之前,人类是如何获取光和解读这些密码的,用的中国的古天文仪器就有浑仪、简仪和日晷。大家有无看过这样的设备,它们有镜片吗?没有镜片。所以那时候我们接收光的东西还是靠眼睛,分析它也只是在靠大脑,那时候没有千里镜。有了千里镜之后,我这里总结了一下,就可以够使我们有更大的眼睛,具体来说有更大的瞳孔,有更大的通道经由过程光,从而可以或许收集更多的光子。另外,分辨率可以或许更大,可以或许看到更细小的物体。具体施展阐发是什么呢?

我接下来会给大家看几张图片,我也经?;岜晃实秸庋恍┪侍?,这些问法都是不太对的。首先千里镜能看多远。我能看多远,取决于你让我看什么。如果一个物体它本身很亮,它即使距我特别很是遥远,我仍然能看到它对不合错误。如果一个东西很暗,即使它离我很近,我也看不了它。所以千里镜你不克不及问它能看多远,你可以问它到底能看多暗。

第二个问题,千里镜到底能把物体放大多少倍?大家有无发现它存在的问题?比如我目下当今在这个位置,我看另外一栋楼房间里面的小朋友,我看见他,我并没有把这个小朋友放大,什么东西放大了?在我这个位置,我看到那个小朋友可能就是芝麻粒那么大,如果我有了千里镜之后,也许它在我成像的镜筒里面它可以这么大,就是张角有这么大,我刚才用了一个词,张角。

没错,我放大的不是这个物体本身,我放大的是我朝它看过去它的张角。

原来月球上的一些细节,我完全看不清,我看到的就是一个跟我小拇指宽度一半的这么一个天体,这是我看到的月亮。可是我有了千里镜以后,比如在我成像的显示屏上,我看到的月球可以这么大,其实它的张角放大了,但我并没有放大这个物体。

解读宇宙的天文密码 -左文文

这两张图,尤其第二张,用的其实就是一个很小型的千里镜拍摄到的太阳,张角放大了。但是即使是用小型的千里镜,我也可以或许看到太阳的细节,比如太阳的黑子。

这个是北斗七星,大家看到在勺柄上有一颗星,叫开阳星。古代为了测量士兵的视力好不好,传说就是用这样的方法。如果你视力足够好,你就朝那个地方看,你能看到是两颗星,视力不好看见的就是一颗星。可是如果有了千里镜,放大了以后,同样我们说它放大的是这个视角,我就可以看清它实际上是两颗星了。如果有了千里镜,特别后面有CCD,有照相CCD之后,我就可以曝光更长的时间,我就可以看到更多的信息。

解读宇宙的天文密码 -左文文

这个是用比较小型的千里镜,看到的是?:煌?,所以我们叫做星云,可是用更大的千里镜拍照,就能够看到这些细节。这些彩色其实都是假的,都是可以用软件生成的。

有了千里镜之后,可让我们聚集到更多的光子,可以看到更暗的天体,另外可以增加分辨技能花样,可以看到原来很小张角、无法看见细节的东西,将它分辨以后,就可以看到它更多的细节。

自从四百多年前,1609年,伽利略,我们称他为天文千里镜之父。他发清楚明了第一台千里镜,他当时造的千里镜口径只有四厘米。

解读宇宙的天文密码 -左文文

可以理解成用一块老花镜和一块近视镜拼接成的千里镜。大家可以看一下里面的眼镜,近视镜是中间很薄,边上很厚对不合错误,那个叫做凹面镜。中间很厚,四周很薄的叫做凸面镜。当时伽利略就是用一块凸面镜和一块凹面镜组成的镜筒,形成一个望远的效果。

就是一个四厘米口径的千里镜让伽利略得到了怎样的天文发现呢?以前的天文学家,他用眼睛记录,他还会用手绘制下来,所以他们都是很好的画家,而且是科学画家,因为他们很注重比例和细节。

解读宇宙的天文密码 -左文文解读宇宙的天文密码 -左文文

这是他当时手绘的月球图展示的月像,这是他手绘的太阳黑子图,而且他也发现木星原来周围也有围着他转的卫星,他发现了四颗,这也是我们如今称作的木卫一到木卫四。这是他当时看到的土星的耳朵,因为他的分辨率不够大,他没有看清那是个环,他以为这是它的耳朵,所以他称为是土星的耳朵。他发现了天上的银河是由恒星所组成的,要知道这是用一个口径仅仅四厘米的千里镜所得到的新发现。再一个大家记住,当时他用的就是透镜组成的一套光学系统。

我们了解一下透镜和面镜,凸面镜和凹面镜已经了解了,分别就是老花镜和近视镜。凹透镜是什么呢?看口腔科的时候,医生头上会戴一个镜子可能还会发光,那个其实就是凹透镜,就是汇聚光?;褂?,在转弯的时候会有一个面镜,可以或许照到周边有无危险的物体,那个实际上是凸透镜。日常平凡我们照的镜子是平面镜。

当时第一代千里镜用的是透镜,透镜有什么不好的地方呢?

首先你看,因为透镜对于不同颜色的光,就是不同波长的光,它的折射率(不一样),使它转弯的能力不一样,结果就使得这里的绿光和红光聚集在不同的地方。

比如我这里放一个照相底片,成像的时候当然希望它会聚在一个点,可是它没有会聚到一个点。而且如果我要调节它,这个透镜怎么变形是很复杂的,这是第一个不好的地方,这个叫色差。

第二个不好的地方,大家想一想这两边都好像宝贝一样,我不克不及用手碰它,在工作的时候我不克不及用手碰它,也不克不及用手支撑它。那如果我想支撑这样一个系统,我只能在这两边用东西固定住。如果这个镜子稍微造大一点,它很容易产生变形,而且做透镜,磨制的成本很高。

而且这里面还提到,它对紫外线,红外吸收严重,不适合用于天体物理的工作。所以为何千里镜到了1897年,在1900年左右折射千里镜没有继续往下做了?因为成本太高。所以最大的折射式千里镜就是1.02米。

后面这些名字小朋友们都知道,刚才是伽利略,这个是牛顿。这些人确实很牛,因为他不光是物理学家、天文学家,还是仪器学家,就是什么都懂的感觉。

解读宇宙的天文密码 -左文文

牛顿说我不用透镜了,我入手下手用面镜。于是他的设备你看,这边用的是凹透镜,这边用的是凸透镜,他用面镜来做反射式千里镜。它的好处就是至少它的背面没有那么娇贵了,没有那么容易变形。而且我磨一个面镜显然比磨一个透镜容易,成本更低一些。

所以反射千里镜做的愈来愈大,从1.22米做到2米做到5米,目前最大的单口径反射式千里镜是8.2米,是日本人造的。可是反射式千里镜造到后面也有问题,比如说单口千里镜,它造的越大,也更容易受到温度热胀冷缩的影响,还会受到重力的影响,它的形状会发生变形。如果我要用千里镜观测天体的话,我显然希望它的曲率是维持在一个比较适宜的范围,如果它产生变形,我要改正它特别很是困难。

所以大家也遇到了这个瓶颈,造到了大概5米左右,就没有更多的动力继续造更大的单口径千里镜。怎么办呢?这时候候我们就想到这么一个方法。

就是一个很大的我们造不了,但是我们可以造一群小的,拼接成一个大的,这个就是目前现代大型光学千里镜用的技术,镜面拼接技术。另外,因为这个面镜背面没有那么娇贵,我们可以在每个小的镜片后面,装上几个驱动器,比如说装上两个驱动器。然后我根据它受引力或温度影响产生的变形,来分析我如何调解我的驱动器,使得千里镜的形状达到我要的弯曲的程度,这个是我主动在控制千里镜,所以这种技术叫做主动光学技术,英文叫做Active Optics,简称AO。

解读宇宙的天文密码 -左文文

还有一种AO,叫做自适应光学技术,什么意思?都听过一首歌,一闪一闪亮晶晶。闪烁的星星在小朋友看来是一种梦幻的童话施展阐发,但在天文学家来就觉得特别烦人,本来它是一个很好的星点,可是因为大气的扰动,使得它的形状发生变形,就是很?:?。

怎么办呢?我用一种自适应光学技术,就可以看得很清楚。所谓自适应光学什么意思?就是我在地面上,我在千里镜上装一套激光系统,我打一束激光到大气上去,在大气上方形成一小我私家造的星点,因为这个星点是人造的,所以我知道在理想状态下应该是什么形状。可是在大气的影响之下,比如说它的星点发生了改变,我可以或许解析出来大气是如何让这个星点从理想中的形状,发生到它实际的形状。然后我把这种形变告诉给下面的激光控制器,我就可以调节我的镜面。就有点类似这边了,继续调节它的镜面,从而可以或许改正我要观测的物体的星象,就像刚才?:男窍蟮角逦男窍笳庋?,这个叫做自适应光学技术。

解读宇宙的天文密码 -左文文

目下当今大型光学千里镜,都采用这三种进步前辈的技术,分别是多镜面拼接,就是我做小的来拼接;主动光学技术,就是我主动来调节引力和温度对它的影响;自适应光学技术,我来改正大气对我星象的影响。

这是目前国际上比较大型的千里镜,这是凯克,它是两台直径为十米的千里镜,而且他们还可以或许合作工作。这边是位于智利的,叫Very large telescope,甚大千里镜,它是由四台8.2米的千里镜和四架口径为1.8米的可移动式千里镜组成。它们既可以合作工作,就是形成一个口径更大的千里镜,也可以或许单独工作。

这个是目前正在建设的欧洲超大型千里镜,天文学家给千里镜起名字,挺匮乏创意的,比如这个E-ELT,这个意思是欧洲极大型千里镜。它的口径是39米,很大型,肯定不是单口径的,是一堆小镜拼接而成。这是TMT,30米千里镜,中国也有加入进去,这个千里镜背后还是有挺多故事,中国目前也有加入到这个千里镜的建设,预计十几年后能建设成功使用。也就是说目下当今小朋友如果将来十几年后你们上大学了,学天文了,你有可能用到这样一台设备。

解读宇宙的天文密码 -左文文解读宇宙的天文密码 -左文文解读宇宙的天文密码 -左文文

这是这些年来千里镜的口径,从一入手下手的4厘米,到目下当今可以或许做到十几米,而且正在建30几米的千里镜。随着年份和千里镜口径的变化,大家看右边有个绿色的直线,天文学家估计了一下,差不多每30年,千里镜的口径就可以够增加一倍。

解读宇宙的天文密码 -左文文

我们看一下TMT,就是偏离这个曲线,直接是飞跃式发展?;谖腋詹沤驳?,大家也知道目下当今大型光学千里镜的特点,就是大口径、多拼接,然后采用主动光学和自适应光学技术。

说完国际再说国内,国内目前也在发展,但是整体水平还是有点差距的。比如我们国内目前光学拼接镜面,最大的应该是LAMOST,四米左右。那么在单口径上面,有云南的最大的是2.4米千里镜,在河北兴隆有2.16米口径的千里镜,在我们上海台有1.56米的千里镜。这是比较大的,还有一些一米级的千里镜,这就是中国光学千里镜的一部分,而且是相当大的一部分。相比国际上的五米级、十米级,我们的差距还是有的。

刚才只说了光学,在射电波段我们国内也是有一些发展的。比如说上海的天马千里镜是65米,还有在云南贵州的FAST千里镜,是500米口径的千里镜。射电千里镜望文生义关心的就是在射电波段的辐射,而射电波段可以或许做什么样的研究?它相对光学千里镜,好处就是不管晴天、下雨、白天、晚上我们都能看,而光学(千里镜)显然只能在晴天晚上去看。

另外射电千里镜可以做得很大,而射电千里镜的射电辐射通常关心什么?比如说像黑洞,还有像脉冲星,这些都是很高能的天体,它们就可以发出一些射电辐射。所以如果你想了解黑洞是怎么回事,特别是黑洞如何吃东西的话,射电辐射是你要很关心的一部分辐射。

另外我们要关心外太空有无生命,不是说智能生命,我们可能关心的就是星际分子。星际分子发出的光很多就是射电辐射,如果我们想了解这部分,就必须要靠射电辐射。这里面举了两个例子,一个是M87,一个星系中心的黑洞喷流结构。比如说在右边的这里面的紫图,它反映的就是射电辐射告诉你的,黑洞是如何喷出物质的。

解读宇宙的天文密码 -左文文

除在天体物理方面的研究,要进行深空探测,比如你要很好的定位的话,很多射电千里镜拼接在一起,远程合作,VLBI技术是很重要的技术。

除射电,再往波长短一点走,像红外部分,这也是很关键的一部分。目前中国还没有红外千里镜,一方面是红外CCD很难建造,因为红外探测的辐射就跟我们的体温,甚至是比我们体温还要低的这部分发出的辐射,一样平常你用个手机,手机都要发热的话,千里镜在接收光子的时候,它自身的噪声也是很大的。这部分要造一个好的接收设备是比较难,目前中国还在努力当中。

而红外辐射可以或许告诉我们什么样的信息?我们都知道我们太阳自己就是在一团气体分子云当中塌缩形成的。而一入手下手它的温度并没有很高,也就是说恒星诞生的摇篮,刚入手下手的温度是比较低的,差不多就是能辐射出红外辐射。如果我想了解恒星是如何诞生的,自然红外光就是我很关心的一种光和辐射?;褂芯褪欠肿悠紫?,它也有在这个范围发出光的,所以我也要经由过程这部分的辐射,来研究分子谱线,这对研究恒星的演化也是至关重要的。

说完波长长的,再来看波长短的。紫外对于恒星的研究,还有温度极高的天体,使得那里面有些气体分子和气体原子都被电离的,原本一个原子的原子核带着电子,结果原子核对电子的控制力都无法抵挡光子对它的攻击,使得电子逃离了。具有这种电子和离子的气体,也是紫外辐射可以或许告诉你更多信息。

说到更高能,X射线和伽玛射线,它最重要的用途就是研究高能天体,比如说像黑洞吞噬物质、超新星爆炸、还有星系并合,甚至星系聚到一起温度很高,星系团那里面也会发出很强的X射线辐射。所以如果我们要研究那里面的物理的话,就必须要依赖X射线和伽玛射线。而要探测紫外、X射线和伽玛射线,都必须要飞出大气,进入太空利用卫星进行探测。在这部分,很高兴的是我们中国有一台慧眼硬X射线千里镜。除此之外,在这些设备上,我们中国目前还是空白,正在努力当中。

有了这些光我们如何解读,我可以再用一个小时两个小时说都说不完。比如以光学为例,我可以拍照,我得到一个图片。

解读宇宙的天文密码 -左文文

你看这个是疏散星团,星系比较疏散地聚集在一起。这个星系聚集比较密,叫球状星团。那么经由过程研究这些图片,我可以知道从中心往外这些光是如何分布的,哪里比较密集,哪里比较疏?;褂辛劣氚?,星系的疏密程度,经由过程这些信息,我可以绘制右边这张图。比如说我可以知道恒星的温度是多少,还有它本身的发光技能花样,就是能发出多强的光,可以绘制出恒星在这张图上的分布,而根据它的分布我可以或许知道恒星处于什么演化阶段。

刚才说的是恒星,对于星系也是一样,这是我入手下手用千里镜绘制的照片,进行处置惩罚以后我们可以得到这样的结果。这个全是我们在科学论文发表时会展现的结果。可以看到有些这里的恒星点,只有星系的特征,这个星系是什么形状的?

解读宇宙的天文密码 -左文文

如果我观测一个,可以对它做细致的研究,如果我观测一群,我就能够知道星系是怎么演化的。

这也是天文学研究的特点,因为我们寿命很短,相对这些天体来说我们的寿命很短,所以我无法追踪一个天体是如何从小到大的,但是我可以看一群,这一群当中有的是老年人,有的是小孩,有的是成年人,那我就知道人是如何成长如何演化的。

对星系也是一样的,我去看一群星系,我发现有的星系长的像个圆,我们称为椭圆星系。有的星系中间有个棒,我们叫做棒旋星系。有的星系没有棒,但是它有很多悬臂,我们叫它漩涡星系。而我们的银河系,根据近几十年研究,我们才知道它是一个棒旋星系,这是对星系的研究,先分类,然后再看看类别之间究竟有什么样的演化。

还有光谱,牛顿用三棱镜把光色散成光谱。天文学当中,很重要的一个研究的密码工具就是光谱,光谱有什么样的特征?首先看整体趋势,在哪里是能量最高的,就是最亮的,然后是怎么下降的,峰值告诉我们什么信息。突然凹下去的线叫吸收线,鼓起来的线叫发射线。这个发射线是源于天体本身的原子?还是源于天体发光,经过星际介质后到达我们地球当中被吸收?这些都是我们关心的信息。

如果大家看中间这张图,就知道这个是银河,很多多少尘埃,确实有尘埃在那里,但是这个尘埃不是PM2.5,而是PM零点几。在其他波段看它是这个样子,尤其是伽玛射线可以看一下。

其实银河系中间一点都不宁静,那里是有很多高能辐射的。如果我单从光学,我就知道银河系一点点星系,可是如果我能看到全波段的光的话,我就可以对这个天体有更多的了解。这是观测,而理论上我也会做研究。这是天文学家在较量争论机上扔了很多个粒子,基于引力和各种物理定律模拟出来的信息特征,这是用较量争论机模拟出来的。模拟出来的结果跟观测的结果一致不一致?如果是不一致,是理论上哪些参数,或者是物理定律少考虑?或者是参数调节的不合错误吗?这样子可以相互促进,使我们对宇宙本身有更多的了解。

解读宇宙的天文密码 -左文文

我们知道了很多信息,接下来我挑两个我认为特别酷的,就是我们自己在哪里?大家一边看视频,我一边和大家描述。

我们目前所知的宇宙是138亿光年,我们自己在哪?地球位于哪里?地球是太阳系八大行星之一,要知道太阳系当中所有的大行星和普通的其他的小行星质量加在一起,还不到太阳系总质量的百分之一,就是百分之九十九点几都是太阳自己。

而我们太阳又是什么呢?太阳仅仅是银河系当中三千多亿颗恒星当中的一颗。刚才说了银河系是个棒旋星系,太阳所处于的位置都不是很主要的悬臂,而是很普通的悬臂。银河系又是宇宙当中几千亿个星系当中的普通一个。这个视频是从地球上的喜马拉雅山看起,以光速前进,光一秒钟走30万千米,你可以想一下你的汽车一秒钟才走多少。大家知道绿色的线是什么吗?是卫星,而且卫星要在哪一个轨道上,也需要各个国家之间去竞争。

继续前进,大家知道这个很亮的东西是什么吗?目下当今光才走了一秒钟,大家觉得这些东西好像如今从教科书上翻一翻全都能知道,这些东西怎么知道的?这些都是从光来的,从图像和光谱又如何得到这些信息呢?这个值得你用一生去学习了解。

这里讲下星座,星座其实不是这个星系真的在那里成为一个形状,只是我们肉眼看它,把它投射在一个面上,所呈的一个形状,不是说它们真的在一起。目下当今这里面展示的是我们的银河系,银河系的尺寸,有十万光年,太阳距离银河星中心大概是2.6万光年。我们不是在银河系中心,而是在它边缘的一个地方。这里的每个点都是类似我们银河系的星系,这是我们目前所能观测到的宇宙,你可能问为何宇宙是这样的形状,那是因为这上下我们目下当今用千里镜还没有办法看。不是说我们千里镜没法看,是我们目前有的这种大型观测没有看到那里。

因为光是有速度的,比如说是光速,所以当我们说一个东西距离我们几万光年,或者几十万光年,几百万光年,大家理解这同时也表征了时间。就透露表现我们目下当今看到的光,不是它此刻发出的光,而是几万年前,几百万年前发出的光。所以做天文本身也像考古一样,一张照片上出现了一个天体,是几万光年或者几十万光年之外的,其实这张照片本身就像个电影一样,因为它反映的是一种演化,反映的是一种随时间的变化,天体它的光的星系。

另外我也说了因为光速是恒定的,目下当今从时间看一看。如果把宇宙大爆炸到目下当今的可观测宇宙时间138亿年,比成是一年的话,那么银河系诞生大概是5月份,太阳系形成大概是9月份,第一头恐龙的诞生应该是12月25号,恐龙是什么时候灭绝的呢?12月30号,恐龙活了六天。

再看看人,人和猩猩演化分离是12月30号下战书八点十分。真正有人的记录历史的话,应该是这个位置,中国的古代大概是最后的十秒钟以内,就是人从猩猩演化分离才四个小时多一点点。

目下当今我们再看恐龙化石,如果我们想活得跟恐龙相当的话,我们还有五天多要活,而目下当今人才活了四个小时多一点,科技就已经达到这个程度,同时我们在其他方面存在的矛盾也达到这个程度。预想再过四天多,五天多会是什么样的情况,这是从时间上来看。

我们再回头看整个报告,想一下我们虽然历史不长,智慧也有限,大脑就这么大,瞳孔也就四毫米五毫米这么大,但是我们就是靠着这样的智慧和好奇心,利用光知道了这统统。

所以我就用这样一句话,这本书我也很推荐,是卡尔·萨根的《暗淡蓝点》,这句话大家可以看一下。这是当时旅行者1号,回头拍到的这个蓝点,像尘埃一样的,就是我们地球。可以想像一下如果我们飞出宇宙,再看我们地球就是这个样子。这是我们的家,虽然我们很渺小也很平凡,但是我们知道了这统统。而且我们知道我们所知道的其实仅仅是个圆,这个圆不断地扩大,虽然这个圆包含的知识愈来愈多,但是这个圆与外界接触的面积也愈来愈大。什么意思呢?我们不知道的东西也愈来愈多,所以知识无止境。

解读宇宙的天文密码 -左文文

今天我的报告像是举一反三吧,告诉大家有很多很多东西我们需要进一步了解。

热门搜索
精彩推荐