人的知識就好比一個圓圈,圓圈里面是已知的、外面是未知的。知道得越多,圓圈就越大,不知道的也就越多。
這句出自古希臘哲學(xué)家芝諾(Zeno)的名言,至今依然適用。短短幾個世紀(jì)內(nèi),天文學(xué)領(lǐng)域發(fā)生了一次次重大的范式轉(zhuǎn)移,人類對宇宙的認(rèn)知不斷深化,但實(shí)際上超出人類當(dāng)前理解范圍的,仍是數(shù)不勝數(shù)。
2020 年 4 月 28 日,中國“天眼”—;—;500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,F(xiàn)AST)正式開啟地外文明搜索。30 日,F(xiàn)AST 望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)距離地球約 85 億光年的新快速射電暴。
不過,“天眼”能否找到外星人、快速射電暴究竟傳達(dá)了何種信號,仍是未解之謎。
中國“天眼”
要了解浩瀚無垠的宇宙,必定要借助工具。
1931 年,在著名的美國貝爾實(shí)驗(yàn)室(BellLaboratory)里,專門負(fù)責(zé)搜索、鑒別電話干擾信號的無線電工程師 Karl Guthe Jansky 發(fā)現(xiàn)了一種每隔 23 小時 56 分 04 秒就會出現(xiàn)最大值的無線電干擾。
次年,Karl Guthe Jansky 在一篇文章中寫到,這一干擾信號是來自銀河系中的射電輻射,由此他也開創(chuàng)了用射電波研究天體的新紀(jì)元,天文學(xué)中最重要的工具之一—;—;「射電望遠(yuǎn)鏡」(radio telescope)得以誕生。
不過,不同于演唱會追星用的普通望遠(yuǎn)鏡,射電望遠(yuǎn)鏡看上去就像一口巨大的鍋。
具體來講,射電望遠(yuǎn)鏡可用來觀測、研究來自天體的射電波,包括收集射電波的定向天線、放大射電信號的高靈敏度接收機(jī)、信息記錄、處理和顯示系統(tǒng)等,可測量天體射電的強(qiáng)度、頻譜及偏振等量。
值得一提的是,20 世紀(jì) 60 年代天文學(xué)領(lǐng)域的“四大發(fā)現(xiàn)”—;—;脈沖星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機(jī)分子都與射電望遠(yuǎn)鏡有關(guān)。
1993 年,在東京召開的國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會上,中國等 10 個國家的天文學(xué)家提出建造新一代射電大望遠(yuǎn)鏡,希望在全球電信號環(huán)境惡化到不可收拾的地步之前,多收獲一些射電信號。
1994 年,F(xiàn)AST 工程的概念便提出了。不過,考慮到巨額的經(jīng)費(fèi)和無數(shù)的科研人力,建造射電望遠(yuǎn)鏡絕非易事:
2001 年,F(xiàn)AST 預(yù)研究作為中科院首批“創(chuàng)新工程重大項目”立項;
2007 年 7 月,國家發(fā)改委批復(fù) 500 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施立項建議書,同意將 FAST 項目列入國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展項目計劃,工程進(jìn)入可行性研究階段;
2011 年 3 月,F(xiàn)AST 工程開工報告獲批,工程開工項目初步設(shè)計和概算獲得中國科學(xué)院和貴州省人民政府批復(fù);
2016 年 7 月 3 日,位于貴州省平塘縣的 FAST 主體工程順利完工;
2016 年 9 月 25 日,F(xiàn)AST 落成啟用,開始接收來自宇宙深處的電磁波;
2020 年 1 月 11 日,F(xiàn)AST 順利通過國家驗(yàn)收,投入正式運(yùn)行;
截至 2020 年 3 月 23 日,F(xiàn)AST 發(fā)現(xiàn)并認(rèn)證的脈沖星已達(dá)到 114 顆;
2020 年 4 月 28 日,F(xiàn)AST 正式開啟地外文明搜索。
宇宙中最精確的時鐘
根據(jù)百度百科,這一耗時近 26 年立項、建造、正式投入使用的中國“天眼”,有四大應(yīng)用價值:
把中國空間測控能力由地球同步軌道延伸至太陽系外緣,將深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高 100 倍。
將脈沖星到達(dá)時間測量精度由 120 納秒提高至 30 納秒,成為國際上最精確的脈沖星計時陣。
以 1HZ 的分辯率診斷識別微弱的空間訊號,作為被動戰(zhàn)略雷達(dá),為國家安全服務(wù)。
搜索外星人信號—;—;美國“搜尋外星人計劃”(SETI)首席科學(xué)家、美國加州伯克利大學(xué)教授 Dan Werthimer 希望我國研究人員能為 FAST 加裝設(shè)備,共同探索地外文明。
正如 FAST 望遠(yuǎn)鏡總工藝師王啟明表示:
在 FAST 的科學(xué)目標(biāo)中,排在最前列的是尋找脈沖星。
雷鋒網(wǎng)了解到,脈沖星(Pulsar),從字面意思理解就是不斷發(fā)出電磁脈沖信號的中子星。
那么,中子星又是什么星?
實(shí)際上,黑洞是一個沒有大小但有質(zhì)量,因此密度近乎無窮大的點(diǎn)。而中子星(neutron star)是除黑洞外密度最大的星體。中子星和黑洞的形成過程類似—;—;在一個恒星即將滅亡時,其核心在自身重力的作用下迅速地收縮、塌陷、發(fā)生強(qiáng)力爆炸??梢?,中子星的神秘性不亞于黑洞。
1967 年 10 月,劍橋大學(xué)一個實(shí)驗(yàn)室里,一名年僅 24 歲的女研究生 Jocelyn Bell Burnell 發(fā)現(xiàn)了脈沖星 PSR1919+21,這也是人類歷史上發(fā)現(xiàn)的第一顆脈沖星。
據(jù)了解,由于脈沖星發(fā)出的信號具有嚴(yán)格的周期性,因此被認(rèn)為是宇宙中最精確的時鐘,由于其神秘性,不少網(wǎng)友也將其加入“宇宙級吉尼斯”之列。
如上所述,F(xiàn)AST 望遠(yuǎn)鏡目前已發(fā)現(xiàn)并認(rèn)證的脈沖星達(dá)到 114 顆,其實(shí)力可見一斑。
能找到外星人嗎?
值得我們關(guān)注的是,F(xiàn)AST 還有一項重要任務(wù)—;—;探索地外文明。
中國科學(xué)院國家天文臺表示:2018 年 9 月,國家天文臺博士生張志嵩與 Dan Werthimer 教授、北京師范大學(xué)等單位合作,在 FAST 現(xiàn)場對高分辨率的 SETI 后端進(jìn)行了安裝測試。2019 年 7 月,研究人員分析處理了漂移掃描數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)頻率分辨率 4Hz,并成功去除大部分射頻干擾,篩選出多組窄帶候選信號,為開啟地外文明搜索打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
2020 年 4 月 28 日,F(xiàn)AST 正式開啟地外文明搜索。
不過,即便 FAST 實(shí)力不凡,當(dāng)前全世界范圍內(nèi)都沒有確鑿的證據(jù)證實(shí)外星人的存在,尋找到外星人,極有可能是我們有生之年無法見證的事情。
正如知乎一位高贊答主、天體物理學(xué)博士劉博洋所言:雖然對 FAST 在搜索地外智慧領(lǐng)域的未來充滿期待,但還是盡人事,聽天命,如此而已。
雷鋒網(wǎng)此前曾報道過,探索地外智慧的歷史可追溯到上世紀(jì) 60 年代:
1960 年,人類就已經(jīng)開始接收、分析來自太空的各種可能的電波,希望探尋到關(guān)于地外文明的蛛絲馬跡;
1971 年,NASA 號召眾多天文學(xué)家搜尋 SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence,搜尋地外文明)信號,并提出了“望遠(yuǎn)鏡森林”計劃—;—;建造一個由 1000 架射電望遠(yuǎn)鏡組成的巨大陣列,用射電望遠(yuǎn)鏡等先進(jìn)設(shè)備接收從宇宙中傳來的電磁波,從中分析有規(guī)律的信號,從而發(fā)現(xiàn)外星文明;
1984 年,加州一家非營利性科研機(jī)構(gòu) SETI 研究所(NASA 和美國國家科學(xué)基金會的主要研究承包商)成立;
1999 年,伯克利大學(xué)發(fā)起了“眾籌”全球空閑算力分析電磁波信號尋找外星人的項目 SETI@home(Search for Extraterrestrial Intelligence at home),這一項目已于 2020 年 3 月 31 日起正式進(jìn)入休眠期。
另外,霍金曾在生前警告“人類不應(yīng)主動尋找外星人”。
且不論時間、資金、人力等成本或技術(shù)水平,能否找到外星人、外星人是否會對我們帶來威脅,都是未解之謎。
雷鋒網(wǎng)注意到,網(wǎng)絡(luò)上的說法五花八門,其中不少網(wǎng)友也認(rèn)為主動尋找外星人應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎而行—;—;倘若外星人是善意的物種,那便有了 happy ending,然而這可能會是小概率事件,而其他情形則更像是《三體》中的“黑暗森林”理論,人類可能將會面臨不太好的結(jié)果。
宇宙在宣泄能量?
2020 年 4 月 30 日,F(xiàn)AST 望遠(yuǎn)鏡首次發(fā)現(xiàn)距離地球約 85 億光年的新快速射電暴。
中國科學(xué)院國家天文臺表示,研究人員朱煒瑋、李菂等與合作者利用自主研發(fā)的搜尋技術(shù),結(jié)合深度學(xué)習(xí),對海量的 FAST 數(shù)據(jù)進(jìn)行快速搜索,新的快速射電暴得以發(fā)現(xiàn)。
值得一提的是,這是 FAST 望遠(yuǎn)鏡盲搜發(fā)現(xiàn)的首個 FRB。而這發(fā)生在宇宙深處轉(zhuǎn)瞬即逝的閃動,經(jīng)歷了長達(dá) 85 億年的長途旅行,終于在 2018 年 11 月 23 日到達(dá)地球。
實(shí)際上,快速射電暴(Fast Radio Burst,F(xiàn)RB)是宇宙中突然出現(xiàn)的短暫、猛烈的無線電波暴發(fā),其持續(xù)時間極短,釋放出的能量卻相當(dāng)于太陽一整天內(nèi)釋放的能量。
2019 年,加拿大天體物理學(xué)家 Victoria Kaspi 因利用被譽(yù)為“FRB 獵手”的加拿大氫強(qiáng)度測繪實(shí)驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡(CHIME)發(fā)現(xiàn)了 FRB,入選 Nature 年度十大科學(xué)人物。
對于 FRB,目前也只能用“來歷不明”來描述,不過經(jīng)常會被認(rèn)為與外星文明有關(guān),原因在于人類是用無線電波進(jìn)行通信。
不難發(fā)現(xiàn),不論是脈沖星、外星人,還是快速射電暴,很多時候只能打上一個問號。畢竟,在宇宙的長河中,我們都只是短暫的浪花。