你还记得小学的时候,在某一个明朗的夜里与同学一起坐在小山坡上,抬头看着天空数星星吗?
你还记得中学的时候,父母第带着我们走进电影院去看一部叫做《星际迷航》的科幻片吗?
你还记得大学的时候,在睡觉前的寝室中,室友们总是探讨关于那仿佛永不会过时的太空奥秘吗?
你还记得当我国的神州飞船成功登陆月球的时候,你有多兴奋吗?
是的,不论年龄大小,人们对于宇宙总是充满好奇,想要了解那白天湛蓝无垠的天空与夜晚繁星密布的夜空之外到底是一个怎样的世界。
遗憾的是,仅靠好奇心没有办法给予我们答案,能够窥探奥秘的人仅仅是这个地球上的极其少数。
但也正是这些极其少数的人,用他们的天分、智慧与不懈努力,慢慢地将宇宙的神秘一点一点地揭开。
虽然直到今天,全世界宇宙探索的成果相比与宇宙的全貌还只是沧海一粟,但已经让了解这些信息的人们惊讶不已。
这些信息所带给人们的,是对于宇宙观乃至世界观及个人观的认知的全面革新,打破了人们几百上千年来对于宇宙的固有思维,特别是近一百年,随着科学探索技术的不断发展以及一代代科学家的付出,宇宙神秘面纱的一角逐渐被撩开,宇宙认知的范式也在不断地被打破、被改变。
对于宇宙我们充满了好奇心,同时对于探索宇宙奥秘的过程,我们也一样的十分好奇,作为普通人,我们无法想象,那些科学家是用什么样的方法去揭开那遥远而未知的宇宙深处的秘密。
带着这样的好奇心,我读了琳达.施韦策所写的一本书《宇宙百年探险》,是它满足了我心中所愿。
这本非常有意思的书讲述了近一个月世纪人类对于宇宙探索的故事,而故事的主角是美国帕洛玛天文台及其望远镜,围绕天文台与被称作“巨眼”的望远镜,一位位杰出的科学家用他们无与伦比的智慧与孜孜不倦的努力将梦想转变成为人们所了解的科学假说和天文发现,革新了人类对于宇宙的认知。
宇宙,过去
纵观整个人类文明发展史,人类的宇宙观很少有像过去100年那样剧烈变化。
从远古时代到近代,人们对宇宙的探索从未停止过,对于宇宙的认知来源于长达数千年漫长岁月的信息积淀,天文学者的研究都是以前辈的经验与假想为基础,这导致对宇宙的认知始终变化不大。
直到20世纪40年代,随着战争的结束,军事技术被逐渐应用到了天文观测领域,这促使了实验物理学和科学技术快速发展,新的天文观测工具出现,变革也随之加速。
就在这个时期,一位天文学事业非常重要的领军人物天体物理学家乔治.埃勒里.海耳的出现,对于天体物理学的未来产生了深远的影响,一场天体物理学的革命正悄然地来临。
传统的天文学研究不外乎数数天体的数目,把天体分门别类,或者测量一下天体的位置和大小,除了经典天体力学,既不需要什么科学解释,也不需要什么理论,这就是传统的天文学。
而海耳并不满足这样仅仅是对天体给出描述,而是想要弄清它们是如何演化的,这是以前的科学家所没有想过的,因为那是极其复杂的事情,想要弄清恒星背后的物理机制与成因,光凭计数和分类是不够的,还需要了解温度、密度以及电离态等性质,而这些正是实验室所缺失的。
海耳创新地提出将望远镜与物理实验室相结合,将现场记录、测量、解读天体光谱等多种程序融入到天体观测之中,这样的设想本身就是一种巨大改革。
于是怀揣梦想的海耳,开始了他的创新之路,在1897年到1948年期间,他策划并参与了四台世界上最大的望远镜的设计与建造。
终于,在1948年,海耳策划设计的200英寸口径的望远镜在帕洛玛天文台正式完工,这台仰望星空的“巨眼”在日后将会在宇宙学研究中发挥它巨大的作用,它的出现推动了天体物理学的革命,令人遗憾的是,海耳却没能等到亲眼见证这一宏伟工程大功告成的那一天。
人们为了纪念这位20世纪伟大的天体物理学家,将帕洛玛的“巨眼”命名为“海耳望远镜”。
从此,人们将观测宇宙的视野拓宽、拓远了数百、数千倍,甚至可以发现几十亿光年之外的天体,这是多么了不起的成就。
在“海耳望远镜”的帮助下,人们开启了探索宇宙的新篇章。
137亿年前,宇宙从密度无限大的奇点状态,暴胀成近乎平坦、均匀、不断膨胀的等离子体,一路演化出我们今天看到的大尺度结构和形形色色的现象。
宇宙,现在
海耳用他那不可思议的想象力,为人们创造了一双可以看透宇宙深处那未知黑暗中事物的“眼睛”,这双超级“眼睛”给予后来的科学家巨大帮助。
巴德运用“海耳望远镜”发现了宇宙真实的年龄,并继承了海耳的思想将宇宙学研究的注意力从天体的描述转向了天体的演化。
他告诉人们,要想认识宇宙,必须先要认识宇宙中的星系。
从此,帕洛玛天文台成为了宇宙学研究者的圣地,而200英寸的“海耳望远镜”则成为科学家穿透宇宙迷雾的神器,即使到了今天它依然在发挥着巨大的作用。
在过去的60年间,在“海耳望远镜”的帮助下,一位又一位杰出的科学家将自己的想象转化为了科学观点,在他们的努力下,宇宙的秘密被一点一点地揭开,这不但是天体物理学的巨大成果,也是人们对于宇宙认知的新范式的形成。
在过去的数千年,人们只能通过肉眼来观察星空,对宇宙的真实模样只有靠想象,缺乏科学的凭据。
现在,在 “海耳望远镜”这样的科技工具辅助下,科学家对于宇宙研究呈现出更丰富的多样化,科学家们逐渐解开恒星的演化之谜,挖掘出银河系演化的历史,并认定星系演化中存在神秘物质---暗物质。
科学家们发现,星系的空间分布和宇宙的膨胀特征暗示宇宙有三种物质成分:普通物质、暗物质与暗能量。
暗物质的发现震惊了整个世界,科学家们认为,这是一种看不见、摸不着的神奇物质,它遍布整个宇宙,它远比发光的物质要多得多,它操控着星系的一举一动。
当下的宇宙研究领域,科学家们依然在质疑与探索中不断前进,同时科技也在快速发展,在“海耳望远镜”之后,人类拥有了飞出地球的能力,虽然还飞得不太远,但已经是人类探索宇宙前进的又一大步。
通过航天器与宇宙探测飞船,人类已经能够触摸到地球以外的宇宙空间,这为未来的宇宙探索带来巨大的想象力。
今天,太阳已经46亿岁了,步入中年的太阳将会继续发光发热50亿年,人类探索宇宙的行动相比之下只能算 “刚刚开始”,未来的路还很漫长。
宇宙,未来
也许宇宙太大,也太过于遥远,对于地球来说,太阳系的探索在现阶段远比其他星系的探索更为现实,也更为重要。
在人们的心目中,太阳系结构简单,整齐有序,仿佛是一个独立于空旷宇宙中的星系。
但其实并非如此,太阳系的最外侧并非空无一物,在外太阳系有一大群的冰冻天体,有的还自带卫星。
在帕洛玛天文台,有一群科学家非常关注太阳系,他们利用“海耳望远镜”对太阳系中的天体进行了细致地观察,发现了诸多有意思的信息,这些信息既关乎于太阳系演化的历史,也关乎于地球与太阳系的未来。
科学家将系外行星的研究作为理解太阳系自身的化学、地球物理学和物质吸积演化史的天然实验室,并且科学家已经在考虑,找到类地行星后,又如何找到生命活动的证据的问题,这些问题关乎人类的未来。
21世纪初期,人们对帕洛玛天文台的望远镜以及照相机进行了升级,在已经服役近70年的“海耳望远镜”上安装了错综复杂的新仪器,让它具备了新的本领,在未来它还将为人们寻找暗物质存在的证据与发现新的范式继续提供力量。
大型望远镜为天文观察带来巨大的帮助,在天文观测的过程中,科学家会受到多重因素的影响,比如新技术、海量数据、先进的分析方法等等,以及现有知识无法解释的奇异天体或者是天文现象的意外发现。
也正是因为有这样意外,才促使技术、好奇心、创造力的产生,也才会有机缘巧合的惊喜,这些惊喜与知识相互交叉编织,最终拓展了我们对于宇宙的认知。
毫无疑问,未来的天文发现只会越来越复杂,越来越迷人!
写在最后
我不是一天文爱好者,也没有丰富的天文知识,但是对于宇宙的好奇心却不比任何人少。
我在读《宇宙百年探险》这本书的时候,虽然还是感觉有些晦涩,但读到书中那些面对浩瀚宇宙与神秘未知仍然劈浪前行的科学家的故事,给了我激情,让我勇敢地继续前进。
读完这本书,我的想象力仿佛扩大了无数倍,就像是穿梭在无边无际的宇宙中,虽然远方充满未知,但我没有任何畏惧,因为只有不断探索才能让未知转变成已知。
面对人生也应该是如此!
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