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美国宇航员尿着裤子上天、牧师打败爱因斯坦,BBC推出现实版天文科...

2021-9-13 07:46| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 43436| 评论: 0

摘要: 任何一门科学的发展,都不是高高在上的象牙塔学问,天文学也不例外。它更加强调实验、观测和检验。我们今天对宇宙的认识,离不开一代代科学家在理论和实践上的探索,离不开他们的大胆假设、小心求证,他们的彷徨、坚 ...

任何一门科学的发展,都不是高高在上的象牙塔学问,天文学也不例外。它更加强调实验、观测和检验。我们今天对宇宙的认识,离不开一代代科学家在理论和实践上的探索,离不开他们的大胆假设、小心求证,他们的彷徨、坚持,还有激战。



科学家曾诗意地形容:

半个多世纪以来,人类接收到的宇宙信号的力量还不足以翻起一页纸;

一片雪花掉落地面时产生的能量,超过了迄今为止射电天文领域接收到的所有能量。

遥远的信号像雷声中的蝉鸣,没有超级灵敏的“耳朵”就分辨不出来。

他们期待用更强有力的科学工具观测来自遥远星河的信息。



为了将真实的天文学介绍给大众,以纪实见长的BBC与英国开放大学合作,并作为网络公开课,面向全球128个国家推出了《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》。它涵盖了宇宙的各个主要议题,抓取了天文学发展史上的关键发现、人物还有故事,并从科研实践视角带我们一探究竟,科学家们是怎么做研究的。



1、以纪实手法梳理人类探索历程,充满故事性!

从牛顿的万有引力到爱因斯坦的相对时空,从伽利略改造的简单望远镜到中国天眼(500米口径球面射电望远镜),从希特勒轰炸伦敦的V-2火箭到土星5号将人类送上月球,《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》以纪实手法梳理了人类认知和探索宇宙的历程。从中我们可以看到璀璨的科学巨匠,跌宕的发现过程,激烈的思想争辩,还有意想不到的收获。

时空可以弯曲,爱因斯坦在提出他著名的相对论之后,自己并不能接受宇宙是膨胀的,为了防止自己的方程描述一个不断膨胀的宇宙,而人为地发明了一个“宇宙常数”。比利时牧师勒梅特,向爱因斯坦发起了挑战。勒梅特用的不是上帝,而是缜密的数学推演证明了爱因斯坦的错误。加上哈勃的观测实证,爱因斯坦终于恍然大悟,不得不当场认错。



乔治-亨利·勒梅特,出生于1894年,一战中英勇作战授过奖,战后成为一名牧师,又积极投身于科学,成为教皇科学院的院长,并提出了大爆炸理论。

继苏联的加加林成为太空第一人后,美国急于扳回一局。1961年5月5日,美国启动了自己的首次载人航天飞行,并且向公众直播。但事有意外,发射时延误了好几个小时,宇航员艾伦·谢泼德(Alan Shepard)忍不住想要上厕所。这真是个难题,地面控制中心担心,如果谢泼德弄湿宇航服的话,接触到皮肤的电极可能会发生短路,但要当着全世界观众的面把他从发射舱中弄出来又有一个漫长的过程,而且太丢面子,所以就对他说:“就在里面解决吧。”谢泼德照做了。因为他就像个胎儿一样仰面躺在舱体中的,尿液就一直流到了他的腰部。到达太空时,他完全是躺在自己的尿液中的。



1961年,尤里·加加林乘坐东方1号宇宙飞船,完成了世界首次载人航天飞行。

人类一直搜索地外文明信号未果。1967 年,英国剑桥大学一位年轻的在读博士乔斯林·贝尔(Jocelyn Bell),她用自制的射电望远镜观测星空,曾将收到的电波误认为是地外文明信号,结果发现她观测到的其实是脉冲星。她的导师托尼·休伊斯(Tony Hewish)也因这一发现而获得了诺贝尔奖。



蟹状星云。乔斯林·贝尔观测到的其实是蟹状星云中心的一颗脉冲星——一颗旋转的中子星。

2、涵盖宇宙全主题,生命和万物的答案之书!

《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》涵盖了宇宙的各个主要议题,包括宇宙生灭、天文观测、太空探索、高能事件、地外生命等。它以严谨的逻辑串联人类天文研究的关键节点,通过历史重要发现和科研前沿进展为读者一一解答,帮助我们构建完整的知识体系和宇宙观。



你可以看到科学家是如何模拟宇宙大爆炸之初的状态;从古至今人类又是怎样观测各种天文事件,逐步探索并登上其他天体;科学家们在用哪些方法寻找行星;他们又是如何发现中子星、黑洞等,揭开了宇宙暴力的本质;新的发现在不断修正我们对生命的认识。



嗜热古菌的显微照片。它们可以生活在170 ℃的深海火山口附近,推翻了所有生命都要依赖太阳这一长期以来的观点

作为目前已知唯一的智慧生命,我们一直期望能够在宇宙中找到其他文明。迄今为止人们一直在通过各种方式对这一问题展开研究,通过天文台搜寻地外文明的信号,登陆火星探测生命证据,还向太空主动发射电波信号。

目前尚未找到更高级的地外文明,但是通过不断的探索,也许我们有机会能够在其他天体中找到存活的极端微生物。



火星快车号探测器拍摄到了火星北极一个巨大陨石坑中的水冰图像。地下水冰很可能是极端微生物的栖息之所。

3、深入科研一线,“零距离”感受大科学装置!

《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》在以实践视角梳理人类探索宇宙历程的同时,还深入当前的科研一线,实地进入阿特拉斯探测器、引力波干涉仪、甚大望远镜等大型仪器,探访了超广角寻找行星、搜寻地外文明等科研项目,并与诺贝尔奖得主等一线科学家进行了深入交流,既带我们“零距离”体验了太空科研,也向我们展示了前沿成果。



艾伦望远镜阵。它由微软联合创始人保罗·艾伦(Paul Allen)赞助,专为搜寻地外文明计划建造。

自1915年爱因斯坦提出了广义相对论后,科学研究的很大一部分内容就是验证这个理论。时空就像是一张巨大的橡皮膜,有质量的物体会使时空发生弯曲,引力波就是时空弯曲程度的波动,由于它到达地球时已非常微弱,因此也被形象地称为“时空涟漪”。但爱因斯坦的预言是正确的,2016年人类首次直接探测到引力波。



欧洲引力天文台的室女座引力波探测器。两条 3 千米长的机械臂预计能产生的形变只有氢原子核直径的千分之一,小到几乎难以测量。

宇宙的起源是从一个奇点炸出来的!除了理论计算,还要从实验中找到这些问题的真正答案。目前认为最有效的途径,就是想办法还原宇宙大爆炸当初的状态。大型强子对撞机就是为了这个不可能的任务而诞生的。它能通过质子的撞击产生新的粒子,模拟一个“迷你”的宇宙大爆炸。



欧洲核子研究中心的大型强子对撞机。每秒有6亿次碰撞,每天会多达300万个有效碰撞事件被记录下来。

4、手绘图解、动手实验,以简单方式解释深奥原理!

探讨宇宙,自然离不开各种天文原理,作为面向大众的宇宙通识读本,《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》采用了“手绘图 + 实验演示”的方式,以简单直观的方式解释宇宙的深奥原理。书中有细致的手绘图全方位展示了阿特拉斯探测器、哈勃空间望远镜等复杂科学仪器的内部细节。同时还设置了一些简单的实验展开讲解,比如用台球撞击解释阿特拉斯探测器内的质子撞击,用冰壶演示如何防御小行星的撞击,在摄影棚演示用凌星法寻找小行星等,既使读者能够知识人类对宇宙的探索历程,也能轻松理解专业的天文原理。



大型强子对撞机内记录撞击的阿特拉斯探测器,前视、内部结构和粒子运行的手绘示意图,以及演示其工作原理的桌球碰撞实验。



防御小行星撞击地球的方案手绘图,以及演示最佳防御方案的冰壶实验。



用凌星法寻找系外行星手绘示意图,以及在摄影棚内的演示实验。

5、译文优美、中国科学院天文学专家审定

《BBC宇宙入门:怎样看待这个世界》由中国科学院紫金山天文台专家审定,对书中的专业知识和专有名词进行了详细地核实,并根据相关研究的新进展,对内容予以了更新。

它以严谨的逻辑、通俗的语言,图文并茂,涵盖各个主题,将复杂的天文知识讲解得轻松易懂,深入一线的探访为读者带来更直观、立体的阅读体验,是一本面向大众不可多得的宇宙通识读本。















最迷人的话题引发对生命的终极哲思

在如此深邃的宇宙里,人类是唯一的智慧生命吗?地球是宇宙中最特殊的星球吗?在宇宙中是否还有其他的生命?这些生命会以怎样的形式进行演化?人类是如此渴望获知这些问题的答案,以至于从未停止过对地外生命和地外文明的搜寻。

    本书专门设置了一章对上述问题进行了探讨,其中包含了不少有意思的话题,小编就选取一二和大家分享一下。

一个就是争论非常激烈的“我们应不应该向外太空发送信号”。

书中列出了两派观点:支持的一方认为如果我们真的想知道人类是否是宇宙中唯一的智慧生命,那么就应该向太空发出自己的声音,以期有所回应;反对的一方则认为这样做非常愚蠢而且危险。

著名的“阿雷西博信息”就曾经处在风口浪尖上:1974年,为了庆祝阿雷西博射电望远镜完成改建,德雷克等天文学家就设计了一串由二进制数字构成的含有人类文明信息的信号,并将这个信号射向了22000光年以外包含30万颗恒星的M13星团。






  阿雷西博望远镜和1974年发向M13星团的阿雷西博信息


此举在当时引发了一些科学家的愤怒,他们认为这样做会将人类暴露在极度危险的境地。正如《三体》中“黑暗森林法则”所描述的:一旦某个宇宙文明被发现,就必然遭到其他宇宙文明的打击。

不过书中也点明,其实人类无意中已经向外太空发射很多年的信号了,比如各种无线电广播信号、早期的模拟电视信号等。只是这些信号在经过超远距离的传播后,也许已经变得太过微弱而无法被检测到了。

针对这个话题,小编想到了FAST,FAST在去年4月也正式开启了地外文明搜索。由于FAST只有信号的接收功能,不会向外太空发送信号,因此大家不必担心FAST会暴露地球的位置。茫茫的宇宙到处隐藏着未知的风险,所以即便是进行重大的科学探索,也应该恪守科学伦理道德,要把可能给人类带来的危险降到最低。

上述讨论也引申出另一个有趣的话题“如果外星人收到我们发送的电视信号,它们能看到什么”

书中展示了一幅关联图:各个临近星系上的外星人分别能收看到地球上哪些重大事件的电视直播。



各个星系上的外星人能收看到的地球重大事件的电视直播

比如,1936年举办的柏林奥运会,这届奥运会也是第一次使用电视作现场直播。这个电视信号如果一直在外太空传播的话,应该早就被距离地球59光年的室女座70上的外星人接收到了,如果它们能解码这个信号,应该就能看到当时奥运会的现场画面。

这也让小编联想到一部著名的科幻电影:《超时空接触》(当时的望远镜网红阿雷西博也在其中客串了一把),电影开头也讲述了一个非常类似的故事。

上世纪90年代,人类突然收到一个来自宇宙某处的信号。科学家经过研究分析,锁定了信号来源的位置,是在25光年之外的天琴座阿尔法星,就是我们非常熟悉的织女星。信号由两部分信息组合而成,拆开之后,发现一部分是人类无法识别的乱码,另一部分竟然是一段视频。视频被播出来之后,科学家的下巴都惊掉了,画面竟然是希特勒站在一个主席台上,宣布1936年柏林奥运会开幕...

人类似乎是永远好奇、永不甘寂寞的,一直都想寻找其他的智慧生命。但在科学家的眼中,寻找地外文明也许不只是出于好奇心那么简单。它能帮助人类认清自己在宇宙中存在的意义和地位,更是为了人类在未来能有更好的发展,或者是在某一天当面临不可预测的危机时,我们早已做好了准备!大家认为呢?






路过

雷人

握手

鲜花

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