美国詹姆斯·韦布空间望远镜顺利发射入轨

    如果在离地球足够远的某一个星球上有智慧生命，他们透过望远镜看地球，中国有可能还在宋代？

《环球》杂志记者/彭茜

　　浩瀚的星空、神秘的宇宙一直带给我们无尽的想象，也激发人类不断探索的好奇心。2月13日，人类历史上最庞大、最复杂的詹姆斯·韦布空间望远镜在开始自己的太空旅程一个多月后，首次拍摄到星光，还传回了一张自拍照。而在中国青海的冷湖天文观测基地，这个被称为地球上最像火星表面的地方，多个大型望远镜的建设项目也在火热进行。

　　千百年来，人类从未停止过仰望星空，但仰望星空用得到这么多望远镜吗？透过各类空间望远镜我们是否能看到外星人的印迹？如果在离地球足够远的某一个星球上有智慧生命，他们透过望远镜看地球，中国有可能还在宋代？空间望远镜会变成“时间机器”带人类看到宇宙从哪来？带着这些问题，《环球》杂志记者采访了清华大学天文系副教授、美国亚利桑那大学天体物理学博士蔡峥。

寻找外星生物

　　《环球》杂志：大型空间望远镜是天体物理研究中必不可少的装置。既有在地面上的地基望远镜，也有发射到太空中的空间望远镜，为什么需要这么多种望远镜？

　　蔡峥：首先，不是所有的电磁波都能传播到地球表面上，我们可以在地面观测可见光，但要接收紫外线、X射线、伽马射线就得去太空，依靠韦布这样的空间望远镜进行观测了。而地基望远镜也只能接收可见光和部分（0.7~2微米）红外线，以及微波、亚毫米波等。

　　《环球》杂志：韦布望远镜未来还可能会拍到什么样的照片？它会有哪些新的发现？有没有可能发现外星人？

　　蔡峥：我不知道外星人是不是能发现，但发现外星生命是很有可能的。因为韦布望远镜有超高的空间分辨率，可以在我们已经确定的一些宜居星球上，即太阳系外的“第二地球”上，首次探测它们的大气变化。有些大气的变化是必须要有生命参与才会呈现出的形态，而非自然态变化信号。韦布望远镜给人类提供了捕捉到这种信号的可能。

　　再有，太阳系内实际还有很多有意思的东西，比如土星的那些卫星可能也有一些生命存在。韦布也可能会拍到前所未有的清晰照片。但是最令我期待的是韦布还将告诉我们宇宙的起源，比如它能拍到宇宙的第一代恒星和第一代星系，拍到从宇宙尽头经过130多亿年传到地球来的光子。这有可能为人类解开宇宙起源、星系演化的奥秘。

看到人类起源

　　《环球》杂志：为什么这个望远镜可以拍到已经发生过的事，它是时间机器吗？

　　蔡峥：它就是一个时间机器。因为光速是有限的，我们现在探测到的光实际上是从特别远的星系传过来了，它可能130亿年前就发出来了，到如今才被望远镜捕捉到。而130亿年前宇宙就是一个婴儿，我们就可以通过望远镜看到宇宙婴儿时期的样子。

　　《环球》杂志：那是不是说，如果在离地球足够远的某一个星球上有智慧生命，他们望向地球，有可能看到宋代的中国？

　　蔡峥：对，假如这颗行星离我们有1000光年远，就很有可能。实际人类挺孤独的，离地球最近的比邻星，距离地球大概4.2~4.3光年，就是说如果我们跟那边的“人”打个电话，来回需要约10年的时间。这给研究人类起源提供了另外一种视角，比如银河系有10万光年大，我们就可以看看为什么四五千年前，人类文明能出现一个大的突破，到底1万年前有没有亚特兰蒂斯（传说中的古代文明）？智人到底是怎么起源的？

　　这里还有一个有意思的问题，就是一切的信息只要我们留下了，在宇宙里就已经无法删除了，因为这些光子带着我们的信息快速飞向宇宙，有一天就有可能被捕捉到。我们说过的每一句话，做过的任何一件事，在宇宙里都留下痕迹，这很有趣。

顶天立地的天文学

　　《环球》杂志：天体物理学是以大设备驱动的，但设备却是越来越昂贵，技术也越来越复杂。比如说韦布望远镜造价高达100亿美元。这样的发展态势对于天体物理研究来说是可持续的吗？

　　蔡峥：这确实是一个令人担忧的问题，但如果换一个角度看天体物理学的发展，得出的结论就大不相同了。

　　比如哈勃望远镜催生了一些什么技术呢？它催生了最早的CCD（电荷耦合器件，构成数码相机的核心器件）的产生。以前我们用胶片拍照片，但胶片只能拍到很亮的天体，而美国国家航空航天局（NASA）需要捕捉那些暗弱的信号。所以CCD最早在NASA测试，就是为了给天文学拍照片。如今，CCD的日常应用已经发展出一个庞大的产业。

　　所以天文学是一种顶天立地的学科，顶天是回答顶天的问题，但用的技术是立地的技术。再比如说现在我们每天都在用的WiFi，则是探索霍金辐射发展出来的技术。互联网这种大型电子对撞机，则是从粒子物理项目管理中发展出来的。

　　包括清华现在推动的MUST望远镜，它也有很多外溢的效应。比如，它推动了中国大型凸面加工制造检测技艺及技术的发展，它也可以用在国防上。此外，它推动了微纳光谱仪的发展。未来光谱仪还有可能集成在手机里，人们只需自拍一下，就可以检测是否患有皮肤癌，或是辨别货币的真假。未来就要通过这种“顶天立地”的项目，一方面进行人类最顶尖的科学探索，另一方面外溢出改变世界的技术，这或许才是天体物理学的可持续发展之路。

在冷湖仰望星空

　　《环球》杂志：提到MUST望远镜，为什么选择在冷湖这个地方建？

　　蔡峥：冷湖是一个非常有意思的地方。第一次去冷湖，给人的感觉还是相当震撼的。首先那边的土地偏红，完全没有植被，就像外星一样。2020年11月份，我们经敦煌去冷湖，由于是隆冬时节，一路上风雪交加，但是翻过当金山，汽车驶出30公里之后气候完全变了，风和日丽。冷湖四周有比较高的山，把风雪都挡在外面，每年的降雨量只有10毫米左右，特别干旱而日照又十分充足，冷湖是欧亚大陆日照最多的地方之一。

　　当晚，我们在距离冷湖约300公里的大柴旦落脚，把车窗摇下来，银河就从地平线的一端跨到另一端，就像一扇天然的拱门。在冷湖的山上，到了夜晚有些星星就像灯泡一样，特别的亮，银河包括太阳系里头一道暗红的尘埃带，你甚至都能拿肉眼看见。

　　我以前去过美国夏威夷、亚利桑那以及智利等的很多天文台址，我的感觉是冷湖台址甚至强过美国本土最好的亚利桑那台址。从统计数据来看，智利冷湖的晴天数比我们的冷湖稍多一些，夏威夷的空气视宁度也比我们的冷湖要稍好一些，但都不能改变它是欧亚大陆上能找到的最好台址这一事实。

　　《环球》杂志：天文台的台址为什么要选在沙漠或者高原、海岛一类的地方？

　　蔡峥：台址的选择要满足一些条件。首先，雨水要少；其次，空气的稳定度要特别好，像夏威夷这种海岛，在高山上，雨都停留在半山腰，山顶在云层上面，而且海风特别均匀，视宁度就很好，不会出现星星“眨眼睛”的情况。满足这种条件的，才是最优的台址，但中国这种地方非常少，因为中国沿海岸线很少有很高的山，而冷湖恰好符合这些要求，而且因为冷湖人口稀少，光污染几乎为零，这为中国做一流的科学研究提供了支撑。

一起去看宇宙的长城

　　《环球》杂志：人类需要仰望星空的人，当初哪些机缘巧合让你成为了这种仰望星空的人？

　　蔡峥：原因特别简单，我高中时候看过关于宇宙的片子，开始心有所往。当时读《爱因斯坦传》，觉得整个宇宙、时空特别有意思，希望穷其一生可以知道多一点宇宙的奥秘，正所谓“朝闻道，夕死可矣”，就是这样走上了这条“不归路”。

　　有时候我在想，人脑由近1000亿个神经元组成，这些神经元一直靠电信号相互联系，产生了智能，才让人类如此强大。银河系里就有2000亿颗恒星，宇宙里估计有超过1万亿个星系，这些恒星靠引力和光相连，星系跟星系之间有暗物质组成的网相连。有时候看星系的形成和演化，我觉得它也是一种高度智能的存在，但我们现在对宇宙的认识还是太少了。

　　一直以来，中国对于基础的学科研究，跟世界上其他国家的差距还是很大的。所以我们希望通过大家的努力，建成更多类似于MUST这样的大型望远镜，一起看到宇宙的长城。也能让中国的孩子将来读书的时候，能够读到中国人对探索人类文明所做出的贡献。

来源：2022年3月9日出版的《环球》杂志 第5期

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