美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡順利發射入軌

    如果在離地球足夠遠的某一個星球上有智慧生命，他們透過望遠鏡看地球，中國有可能還在宋代？

《環球》雜志記者/彭茜

　　浩瀚的星空、神秘的宇宙一直帶給我們無盡的想像，也激發人類不斷探索的好奇心。2月13日，人類歷史上最龐大、最復雜的詹姆斯·韋布空間望遠鏡在開始自己的太空旅程一個多月後，首次拍攝到星光，還傳回了一張自拍照。而在中國青海的冷湖天文觀測基地，這個被稱為地球上最像火星表面的地方，多個大型望遠鏡的建設項目也在火熱進行。

　　千百年來，人類從未停止過仰望星空，但仰望星空用得到這麼多望遠鏡嗎？透過各類空間望遠鏡我們是否能看到外星人的印跡？如果在離地球足夠遠的某一個星球上有智慧生命，他們透過望遠鏡看地球，中國有可能還在宋代？空間望遠鏡會變成“時間機器”帶人類看到宇宙從哪來？帶著這些問題，《環球》雜志記者採訪了清華大學天文係副教授、美國亞利桑那大學天體物理學博士蔡崢。

尋找外星生物

　　《環球》雜志：大型空間望遠鏡是天體物理研究中必不可少的裝置。既有在地面上的地基望遠鏡，也有發射到太空中的空間望遠鏡，為什麼需要這麼多種望遠鏡？

　　蔡崢：首先，不是所有的電磁波都能傳播到地球表面上，我們可以在地面觀測可見光，但要接收紫外線、X射線、伽馬射線就得去太空，依靠韋布這樣的空間望遠鏡進行觀測了。而地基望遠鏡也只能接收可見光和部分（0.7~2微米）紅外線，以及微波、亞毫米波等。

　　《環球》雜志：韋布望遠鏡未來還可能會拍到什麼樣的照片？它會有哪些新的發現？有沒有可能發現外星人？

　　蔡崢：我不知道外星人是不是能發現，但發現外星生命是很有可能的。因為韋布望遠鏡有超高的空間分辨率，可以在我們已經確定的一些宜居星球上，即太陽係外的“第二地球”上，首次探測它們的大氣變化。有些大氣的變化是必須要有生命參與才會呈現出的形態，而非自然態變化信號。韋布望遠鏡給人類提供了捕捉到這種信號的可能。

　　再有，太陽係內實際還有很多有意思的東西，比如土星的那些衛星可能也有一些生命存在。韋布也可能會拍到前所未有的清晰照片。但是最令我期待的是韋布還將告訴我們宇宙的起源，比如它能拍到宇宙的第一代恒星和第一代星係，拍到從宇宙盡頭經過130多億年傳到地球來的光子。這有可能為人類解開宇宙起源、星係演化的奧秘。

看到人類起源

　　《環球》雜志：為什麼這個望遠鏡可以拍到已經發生過的事，它是時間機器嗎？

　　蔡崢：它就是一個時間機器。因為光速是有限的，我們現在探測到的光實際上是從特別遠的星係傳過來了，它可能130億年前就發出來了，到如今才被望遠鏡捕捉到。而130億年前宇宙就是一個嬰兒，我們就可以通過望遠鏡看到宇宙嬰兒時期的樣子。

　　《環球》雜志：那是不是説，如果在離地球足夠遠的某一個星球上有智慧生命，他們望向地球，有可能看到宋代的中國？

　　蔡崢：對，假如這顆行星離我們有1000光年遠，就很有可能。實際人類挺孤獨的，離地球最近的比鄰星，距離地球大概4.2~4.3光年，就是説如果我們跟那邊的“人”打個電話，來回需要約10年的時間。這給研究人類起源提供了另外一種視角，比如銀河係有10萬光年大，我們就可以看看為什麼四五千年前，人類文明能出現一個大的突破，到底1萬年前有沒有亞特蘭蒂斯（傳説中的古代文明）？智人到底是怎麼起源的？

　　這裏還有一個有意思的問題，就是一切的資訊只要我們留下了，在宇宙裏就已經無法刪除了，因為這些光子帶著我們的資訊快速飛向宇宙，有一天就有可能被捕捉到。我們説過的每一句話，做過的任何一件事，在宇宙裏都留下痕跡，這很有趣。

頂天立地的天文學

　　《環球》雜志：天體物理學是以大設備驅動的，但設備卻是越來越昂貴，技術也越來越復雜。比如説韋布望遠鏡造價高達100億美元。這樣的發展態勢對于天體物理研究來説是可持續的嗎？

　　蔡崢：這確實是一個令人擔憂的問題，但如果換一個角度看天體物理學的發展，得出的結論就大不相同了。

　　比如哈勃望遠鏡催生了一些什麼技術呢？它催生了最早的CCD（電荷耦合器件，構成數位相機的核心器件）的産生。以前我們用膠片拍照片，但膠片只能拍到很亮的天體，而美國國家航空航太局（NASA）需要捕捉那些暗弱的信號。所以CCD最早在NASA測試，就是為了給天文學拍照片。如今，CCD的日常應用已經發展出一個龐大的産業。

　　所以天文學是一種頂天立地的學科，頂天是回答頂天的問題，但用的技術是立地的技術。再比如説現在我們每天都在用的WiFi，則是探索霍金輻射發展出來的技術。互聯網這種大型電子對撞機，則是從粒子物理項目管理中發展出來的。

　　包括清華現在推動的MUST望遠鏡，它也有很多外溢的效應。比如，它推動了中國大型凸面加工制造檢測技藝及技術的發展，它也可以用在國防上。此外，它推動了微納光譜儀的發展。未來光譜儀還有可能整合在手機裏，人們只需自拍一下，就可以檢測是否患有皮膚癌，或是辨別貨幣的真假。未來就要通過這種“頂天立地”的項目，一方面進行人類最頂尖的科學探索，另一方面外溢出改變世界的技術，這或許才是天體物理學的可持續發展之路。

在冷湖仰望星空

　　《環球》雜志：提到MUST望遠鏡，為什麼選擇在冷湖這個地方建？

　　蔡崢：冷湖是一個非常有意思的地方。第一次去冷湖，給人的感覺還是相當震撼的。首先那邊的土地偏紅，完全沒有植被，就像外星一樣。2020年11月份，我們經敦煌去冷湖，由于是隆冬時節，一路上風雪交加，但是翻過當金山，汽車駛出30公里之後氣候完全變了，風和日麗。冷湖四周有比較高的山，把風雪都擋在外面，每年的降雨量只有10毫米左右，特別幹旱而日照又十分充足，冷湖是歐亞大陸日照最多的地方之一。

　　當晚，我們在距離冷湖約300公里的大柴旦落腳，把車窗搖下來，銀河就從地平線的一端跨到另一端，就像一扇天然的拱門。在冷湖的山上，到了夜晚有些星星就像燈泡一樣，特別的亮，銀河包括太陽係裏頭一道暗紅的塵埃帶，你甚至都能拿肉眼看見。

　　我以前去過美國夏威夷、亞利桑那以及智利等的很多天文臺址，我的感覺是冷湖臺址甚至強過美國本土最好的亞利桑那臺址。從統計數據來看，智利冷湖的晴天數比我們的冷湖稍多一些，夏威夷的空氣視寧度也比我們的冷湖要稍好一些，但都不能改變它是歐亞大陸上能找到的最好臺址這一事實。

　　《環球》雜志：天文臺的臺址為什麼要選在沙漠或者高原、海島一類的地方？

　　蔡崢：臺址的選擇要滿足一些條件。首先，雨水要少；其次，空氣的穩定度要特別好，像夏威夷這種海島，在高山上，雨都停留在半山腰，山頂在雲層上面，而且海風特別均勻，視寧度就很好，不會出現星星“眨眼睛”的情況。滿足這種條件的，才是最優的臺址，但中國這種地方非常少，因為中國沿海岸線很少有很高的山，而冷湖恰好符合這些要求，而且因為冷湖人口稀少，光污染幾乎為零，這為中國做一流的科學研究提供了支撐。

一起去看宇宙的長城

　　《環球》雜志：人類需要仰望星空的人，當初哪些機緣巧合讓你成為了這種仰望星空的人？

　　蔡崢：原因特別簡單，我高中時候看過關于宇宙的片子，開始心有所往。當時讀《愛因斯坦傳》，覺得整個宇宙、時空特別有意思，希望窮其一生可以知道多一點宇宙的奧秘，正所謂“朝聞道，夕死可矣”，就是這樣走上了這條“不歸路”。

　　有時候我在想，人腦由近1000億個神經元組成，這些神經元一直靠電信號相互聯繫，産生了智能，才讓人類如此強大。銀河係裏就有2000億顆恒星，宇宙裏估計有超過1萬億個星係，這些恒星靠引力和光相連，星係跟星係之間有暗物質組成的網相連。有時候看星係的形成和演化，我覺得它也是一種高度智能的存在，但我們現在對宇宙的認識還是太少了。

　　一直以來，中國對于基礎的學科研究，跟世界上其他國家的差距還是很大的。所以我們希望通過大家的努力，建成更多類似于MUST這樣的大型望遠鏡，一起看到宇宙的長城。也能讓中國的孩子將來讀書的時候，能夠讀到中國人對探索人類文明所做出的貢獻。

來源：2022年3月9日出版的《環球》雜志 第5期

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