“真的希望有一天和外星人建立聯(lián)系，希望這一天真的早日到來(lái)。”中科院2022年跨年演講直播中，武向平院士表示，他相信外星人存在，原因是兩個(gè)月以前澳大利亞科學(xué)家在比鄰星上收到一個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被排除了人為干擾。

“FAST（中國(guó)大射電望遠(yuǎn)鏡）收到的信號(hào)里也很可能有外星文明信號(hào)，只是我們現(xiàn)在還沒(méi)有時(shí)間去識(shí)別。”中國(guó)科學(xué)院FAST重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)家天文臺(tái)研究員彭勃也說(shuō)。

要搜尋外星文明信號(hào)，射電望遠(yuǎn)鏡是非常重要的工具，它可以拍攝數(shù)十億甚至上百億年前的宇宙圖像，幫助人類(lèi)了解宇宙起源，探測(cè)引力波等。2020年12月，美國(guó)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡徹底崩塌后，位于貴州省黔南平塘縣的“中國(guó)天眼”FAST已成為世界上最大的單天線(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡。

日前，作為歷時(shí)20多年的親歷者，彭勃出版了《天眼工程：大射電望遠(yuǎn)鏡FAST追夢(mèng)實(shí)錄》一書(shū)，全程記錄“中國(guó)天眼”的誕生歷程。

“天鍋”有30個(gè)足球場(chǎng)大

千百年來(lái)，人類(lèi)主要通過(guò)可見(jiàn)光波段觀測(cè)宇宙，實(shí)際上來(lái)自宇宙天體的輻射覆蓋了整個(gè)電磁波譜。其中，發(fā)現(xiàn)歷史只有90年的無(wú)線(xiàn)電波，是人類(lèi)“聽(tīng)”宇宙的重要方法。1932年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的卡爾·央斯基意外發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系中心的無(wú)線(xiàn)電輻射，標(biāo)志著射電天文學(xué)的誕生。

彭勃說(shuō)，通過(guò)觀察位于大熊座方向、距離地球1200萬(wàn)光年的M81星系群的兩張照片，可以明顯發(fā)現(xiàn)射電望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)勢(shì)。在光學(xué)望遠(yuǎn)鏡拍攝的照片中，這些星系群是三個(gè)孤立的星系，而射電望遠(yuǎn)鏡拍的照片則顯示，三者之間存在一定關(guān)系，“也就是說(shuō)，射電觀測(cè)能‘看到’光學(xué)不可見(jiàn)的星系之間的微弱聯(lián)系，提供宇宙天體的‘全息照片’。”

1993年，在日本京都舉行的國(guó)際無(wú)線(xiàn)電科學(xué)家聯(lián)合大會(huì)上，包括中國(guó)在內(nèi)的與會(huì)天文學(xué)家聯(lián)合倡議，在地球電波環(huán)境被徹底毀壞之前，要看一眼宇宙原初模樣，于是決定建造新一代大射電望遠(yuǎn)鏡陣列LT（Large Telescope）。而在那之前，世界上最大的單口徑望遠(yuǎn)鏡是美國(guó)著名的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡。它建于1965年，建成時(shí)口徑有305米，后來(lái)擴(kuò)大到350米，其身影在《007之黃金眼》等電影中出現(xiàn)過(guò)，是人類(lèi)“20世紀(jì)十大工程”之一，排名甚至在阿波羅登月計(jì)劃之前。

1994年，在科學(xué)家南仁東、彭勃等牽頭下，建造中國(guó)射電望遠(yuǎn)鏡的計(jì)劃也列上了議程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)戶(hù)外考察，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)貴州喀斯特洼地很適合球反射面形望遠(yuǎn)鏡陣的建設(shè)，最終將選址敲定在黔南布依族苗族自治州平塘縣。2016年9月，F(xiàn)AST終于落成啟用，面積相當(dāng)于30個(gè)足球場(chǎng)，“假設(shè)它是一口能裝酒的大鍋，地球上每人能分到4瓶貴州茅臺(tái)”。

“最早參與項(xiàng)目的時(shí)候，我估計(jì)要10年或者更長(zhǎng)時(shí)間，因?yàn)榇蠛献鞯拇罂茖W(xué)工程都是長(zhǎng)期的，比方說(shuō)哈勃望遠(yuǎn)鏡、人類(lèi)登月計(jì)劃，而且有機(jī)會(huì)當(dāng)一回‘世界老大’，哪怕做一輩子都值得。”彭勃說(shuō)。

已發(fā)現(xiàn)509顆脈沖星

FAST投入使用后，很快取得耀眼的科學(xué)成果，截至2021年12月20日，已發(fā)現(xiàn)509顆脈沖星，是世界上所有其他望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的4倍以上。

脈沖星是一種高速旋轉(zhuǎn)的中子星，是巨大的恒星爆炸后形成的星體。地球自轉(zhuǎn)一周要24小時(shí)，而脈沖星每秒旋轉(zhuǎn)能達(dá)到上萬(wàn)次。脈沖星是20世紀(jì)60年代天文學(xué)“四大發(fā)現(xiàn)”之一，其研究也是天文學(xué)前沿，1974年劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室教授安東尼·休伊什即因脈沖星的發(fā)現(xiàn)而榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

彭勃說(shuō)，脈沖星的磁場(chǎng)超過(guò)地球磁場(chǎng)10萬(wàn)億倍，這種超強(qiáng)磁場(chǎng)在天然實(shí)驗(yàn)室中根本無(wú)法造出來(lái)。科學(xué)家通過(guò)FAST對(duì)脈沖星進(jìn)行觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)，引力波、黑洞等榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的重大突破，都與脈沖星有直接或間接關(guān)系，將來(lái)引力波很可能像現(xiàn)在的電磁波一樣使人類(lèi)受益。

FAST不僅可以搜索星際通信，還可以尋找地外文明。迄今為止，人類(lèi)已發(fā)現(xiàn)超過(guò)4500顆太陽(yáng)系外行星，在木衛(wèi)二、火星和土星上都發(fā)現(xiàn)有地外水。此外，地球上的生命生存極限環(huán)境也在不斷改寫(xiě)。位于加利福尼亞南部科爾特斯海深3800米處，有數(shù)百個(gè)熱液噴口，周?chē)臏囟冗_(dá)到287攝氏度，但科學(xué)家在里面仍然發(fā)現(xiàn)了微生物，其中一種藍(lán)色微生物還是首次被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)。2012年，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)用地球深部探測(cè)船“地球號(hào)”，對(duì)日本青森縣水深1180米的海底進(jìn)一步向下挖掘了2466米后進(jìn)行地層分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，每一立方厘米沉積物中含有100個(gè)以下的極小的微生物細(xì)胞。

彭勃說(shuō)，地球上和太陽(yáng)系外的這些新發(fā)現(xiàn)，都使得地球外存在生命的可能性不斷得到支持，“FAST收到的信號(hào)里也很可能有外星文明的信號(hào)，只是我們現(xiàn)在還沒(méi)有時(shí)間去識(shí)別，美國(guó)上世紀(jì)60年代就在做了”。

萬(wàn)一真找到了該怎么辦？

雖然射電望遠(yuǎn)鏡只是被動(dòng)接收信號(hào)，不發(fā)射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，但探索地外文明一直是其使命之一。而科學(xué)界對(duì)是否該做地外文明探索也有分歧，分歧核心集中在是否應(yīng)對(duì)外太空主動(dòng)發(fā)射無(wú)線(xiàn)電。

科學(xué)史學(xué)者穆蘊(yùn)秋和江曉原合寫(xiě)的《地外文明探索：從科學(xué)走向幻想》一書(shū)中就提到，1974年11月16日，第一個(gè)星際無(wú)線(xiàn)電信息通過(guò)阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)往M13球狀星團(tuán)后，當(dāng)年的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、射電天文學(xué)家賴(lài)爾（Martin Ryle）就發(fā)表反對(duì)聲明，他警告“外太空的任何生物都可能是充滿(mǎn)惡意又饑腸轆轆的”，并呼吁針對(duì)地球上任何試圖與地外生命建立聯(lián)系和向其傳送信號(hào)的行為頒布國(guó)際禁令。

賴(lài)爾的觀點(diǎn)幾十年來(lái)一直都有支持者，在科幻電影和小說(shuō)中尤為常見(jiàn)。電影《異形》中長(zhǎng)相恐怖的外星生物來(lái)到地球后，給人類(lèi)帶來(lái)無(wú)數(shù)夢(mèng)魘；小說(shuō)《三體》中，葉文潔不顧外星人警告不斷向太空發(fā)射信號(hào)，最后引來(lái)三體人，地球也被文明更為強(qiáng)大的三體文明降維打擊?！兜赝馕拿魈剿鳌分羞€提出，在尋找外星文明這件事上，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)更重要的問(wèn)題應(yīng)該是：萬(wàn)一真找到了該怎么辦？

“事實(shí)上，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)往M13球狀星團(tuán)的信號(hào)是發(fā)射到25000多光年之外去的，所以討論它是否會(huì)引來(lái)外星人有點(diǎn)‘杞人憂(yōu)天’，這也是人類(lèi)在近鄰宇宙尋找地外文明的原因。”彭勃說(shuō)，而且近鄰宇宙中諸如小行星撞擊地球等事件的概率還是頗大，就更需要天文學(xué)發(fā)揮作用了。

2021年10月31日，武向平還透露，中國(guó)將建設(shè)另外五臺(tái)同級(jí)望遠(yuǎn)鏡，和現(xiàn)在的FAST組成巨大陣列，屆時(shí)，中國(guó)的天文探索將領(lǐng)先世界50年。

《天眼工程：大射電望遠(yuǎn)鏡FAST追夢(mèng)實(shí)錄》

彭勃 著

上海科技教育出版社2021年9月版

標(biāo)簽： 天文學(xué) 天文望遠(yuǎn)鏡 天眼工程