干扰电视屏幕的雪花点，竟来自宇宙大爆炸的灰烬 | 董志川——科学讲坛
The following article is from 格致论道讲坛 Author 董志川
“可观测宇宙是如此的广袤，而我们人类的寿命又如此的短暂，我们要把自己的一生用于探查这个神秘的宇宙。”
中科院南京天光所科普主管
大家好，我叫董志川，来自中国科学院国家天文台、南京天文光学技术研究所。我是一名科普工作者。
中国科学院南京天文光学技术研究所，简称天光所，是天文和光学技术重要的科研和发展基地，是我国大中型望远镜及其仪器设备的重要研制基地。
著名的LAMOST-郭守敬望远镜，就是由我们单位研制的。
中国望远镜的双子星座
LAMOST-郭守敬望远镜是一架8米级别的大望远镜，它是全世界光学波段口径最大、光谱获取能力最强的大视场望远镜。
它和FAST天眼望远镜并称中国望远镜的双子星座，引领世界天文技术发展的两架马车。
我本人参加了LAMOST的一些工作做出了属于自己的一份贡献，并引以为豪。“长河渐落晓星沉，巡天遥看一千河。”
LAMOST望远镜有一项独特的本领，就是它可以一眼万年、一目千行，眨一下眼睛的时间，它就可以对4000颗星星的光谱进行成像。
这让它当之无愧成为世界上光谱效率最高的望远镜，利用LAMOST大样本的这个优势，我们让它给银河系画像，首期巡天就成绩斐然，银河系银盘的半径被两次刷新。
从10万光年被刷新到20万光年，而且在这个过程中，我们发现我们的银河系并非原先认为的一个漩涡状的星系，而是一个带有S状翘曲的棒状星系。
这个棒状星系S状的翘曲有点像印度甩饼的结构，并且LAMOST在巡天的过程中，发现了几类奇特的天文现象。
包括一种新的系外行星，热海星，还有稀罕的五颗超高速星，以及超过万颗类星体，也就是所谓的活动星系核。
还包括锂元素星，锂元素星是很奇特的，锂元素就是我们手机锂离子电池的那个锂。
按照理论上讲这种星体是不应该存在的，它却被我们发现了，LAMOST的功能还没有完全解锁，有更多的天文现象值得我们期待。
LAMOST的总设计师之一，包括项目总工程师竟然是一位女科学家，是我们的崔向群院士，这是相当不为人知的冷门知识。
在当今的科学界活跃着很多女科学家，包括今年的诺贝尔奖就有一位女科学家。包括我们人类发现的首颗脉冲星的发现者也是一位女研究生。
所以大家不要瞧不起女生。
女生对天文学，对物理科学都有很丰厚的贡献。我希望我们在座的同学们，以后也会诞生更多的女科学家和学者。
双子星座的第二个FAST望远镜，如果不身临其境，很难想象这口锅有多大。
据说如果用它装满水和米煮粥，够我们全世界70亿人，每人都分一小碗。
当然了，它不是来派这个用场的。
FAST天眼望远镜和另外一个人类奇迹，LAMOST郭守敬望远镜，在射电波段和光学波段共同发力来探索宇宙奥秘。
它将发现宇宙中更多的新奇的天体，包括脉冲星、快速射电爆、夸克星甚至地外文明。
大家不要怀疑，如果真的存在地外文明，我们的FAST望远镜肯定是最早接收到外星信号的设备。
这是我和两台大望远镜的合影，我本人2010年调至中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所科技处兼任科学传播的工作。
2016年正式任命为科普主管，在工作中我积极进取、勇于探索，以群众喜闻乐见的方式来传播科学。
利用天光所，在建设LAMOST望远镜和南极天文望远镜的过程中，形成了独特科普资源和优势，来给广大人民做科学传播的工作。
大力弘扬科学精神，普及科学知识，倡导科学理念，传播科学方法，这是我在通过媒体回答公众对于小行星撞击以及最美“金边日食”，还有银仙座流星雨的一些画面。
天文学，已经成为了当今科学的热点和媒体聚焦的中心，连续两年诺贝尔奖都授予了天文学家，包括今年的诺贝尔奖，授予了黑洞。
去年的诺贝尔奖授予了宇宙学的皮布尔斯和一对师徒，这让更多的青年才俊也逐渐注意天文学。
天文学也从冷门科学转而变成一门炙手可热的显学，越来越多的才俊，投身于天文学，这对于我们来说，是非常开心的一件事。
思想晚餐
已完成：10% //////////
什么是黑洞？
黑洞是一种大于三个太阳质量的恒星死亡的一种产物，它附近的引力非常大，连光线都不能逃脱它，我们看到光线最后都被它吸进内部。
并非它能吸收光线，而是它扭曲了附近空间，而光是沿着空间传播的，看上去就像光线，最终也会坠落于黑洞。
这是艺术家和科幻作家笔下的黑洞的形象，出现在星际穿越的剧本中，在星际穿越中，我们也看到了另外一个相对论现象，因为黑洞巨大的引力，它让时间变慢。
于是，航天员在对黑洞附近的一颗恒星做探查的，短短的几个小时，等他们回到母船的时候发现自己的伙伴，几十年已经过去了，头发已经花白，这让我们都感到震撼不已。
在著名的科幻小说《三体》中，有这么一个桥段，人类为了研究超光速飞行的飞船，用环日加速器撞出一个微小黑洞，把它导入木星并在围绕木星建造了一个空间站。
我们仔细地研究它，一个一不小心坠入黑洞的航天员，他的身影就永远印在了黑洞的视界面上，纹丝不动，仿佛他的时间已经停止。
这个桥段是相当的引人入胜，黑洞虽然本身不发光但它在吞噬和撕扯伙伴恒星的时候，会发出明亮的伽马射线，这是它的吸积盘摩擦所产生的光亮。
这提示我们它会有明亮的光线，来吸引我们的注意。
为什么发现一颗星就获得诺贝尔奖？这个“爱的魔力转圈圈”，到底表现的什么意思呢？
这就是我们人类发现的第一颗系外行星——飞马座51b，就是这种旋转的过程的多普勒效应，让我们人类得以探查到它。
不仅改变了我们对系外行星形成的认知，而且改变了我们人类对自身在宇宙中地位的看法，授予他诺贝尔奖当之无愧。
神奇的宇宙微波背景辐射
宇宙微波背景辐射又是什么呢？我们知道在老式的电视机中会有这种雪花状的干扰，但是很少有人知道它来自宇宙大爆炸。
在去年热映的电影《我和我的祖国》中，有这样一个镜头，一个小朋友只要放下手中的天线女排夺冠的镜头就被这些雪花所覆盖了。
这说明我们人类可以利用很简单的仪器，就能看到宇宙大爆炸的灰烬，也就是微波背景辐射。
微波背景辐射，无心插柳柳成荫，被两个无线电工程师给首先探测到，他们被授予了诺贝尔奖。
而它的理论贡献者皮布尔斯，直到去年才领到了姗姗来迟的诺贝尔奖。
我给大家讲一个关于黑洞的故事，这是另外一位诺贝尔获奖者，印度科学家钱德拉塞卡讲的故事。
这个故事来自于他的在印度度过的童年，印度有这样一个故事，蜻蜓在水下的幼虫，即将变成成虫飞走的时候，它们之间就会相互许诺，谁先飞到外边的世界，就会把水面上的世界回来告诉伙伴。
但是一旦幼虫变成了蜻蜓，它将一去不返，它也无法再返回水面。水下的幼虫望穿秋水，眼巴巴地也等不来伙伴和对面世界的消息。
这个故事让我也很有触动，对于黑洞而言，所有的物质，也只能沿着一个方向进入视界，不能回头。
钱德拉塞卡关于蜻蜓的故事，和我们宋代的大文豪苏东坡，词里“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟。哀吾生之须臾，羡长江之无穷。”一致。
这里的“蜉蝣”，指的也是昆虫的幼虫。俩人惺惺相惜，不约而同地采用了类似的比喻，表达和形容了宇宙的广袤和神秘，而我们的生命的短暂和无奈。
人类为什么要探索宇宙呢？
著名的火箭之父，康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基曾经说过，地球是人类的摇篮，但人类不能永远生活在摇篮里。
我们刚开始的时候，要小心翼翼地穿出大气层，去征服整个太阳系。
著名的哲学家康德是一个理性哲学者，但是他也充满深情地说过这样一句话，世间只有两件东西能够深深震撼我们的心灵，一件是我们心中的道德准则，另一件就是我们头顶上灿烂的星空。
而我们中国人在2000多年前的爱国主义诗人，屈原的长诗《天问》中这样写道，遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢暗，谁能极之？冯翼惟象，何以识之？
这是我们古人对宇宙的思考，也是对宇宙最瑰丽的想象。
思想晚餐
已完成：30% //////////
火星探秘
中国人在天问之后，我们今天也发射了天问飞船来探索宇宙的奥秘。
这是我们中国首次在2019年，在河北怀来的地外天体着陆综合试验场，展示了我们中国火星探测着陆器的一个场面。
这次我们火星着陆器的首秀，邀请了很多外国友人前来参观，是相当高调的一个活动。
这让我们很多中国人也振奋不己，为什么呢？
我们炎黄子孙，在欧美人、外国人把持的火星探测中终于吹入了，我们属于中国人的一丝中国风，这证明我们中国人也开始涉足高大上的深空远地探测项目。
火星，在古代又称为荧惑，它是一颗火红色的行星和我们地球一样都处于宜居带，而且它有两颗月亮，也就是两颗卫星。
它的表面气体稀薄重力也只有地球的三分之一左右，在西方把它认为战神之星，因为它表面是红色的，它是一个沙漠行星，上面布满砾石，温度也比较低。
我们可以看到在它的赤道，也就是腰带部位，有一个巨大的裂口，这个就是著名的水手裂谷。
它有10公里深 6公里宽，完爆我们地球上所有的大峡谷。包括我们的科罗拉多大峡谷、东非大裂谷还有雅鲁藏布江大峡谷。
在火星这里，还有我们太阳系最高的高山奥林匹亚山，它超过了喜马拉雅山。
如果我们厌倦了地球上的高山深谷，可以到火星上去寻找我们地球上看不到的奇观。
像王安石在《游褒禅山记》中曾经写道的：世之奇伟、瑰怪常在于险远而人之所以罕至焉，故非有志者而不能至也。
而我们中华民族就是有志于探索宇宙的民族，在火星深红的峡谷中的落日，是如此的壮美也引起我们地球人一阵阵惆怅与感伤。
你我皆星辰
我们的宇宙有大量的星云和星系团构成，我们的DNA中的氮元素、牙齿中的钙元素、食物里面碳元素都是来自于爆炸的星星抛洒的物质。
你的左手和右手可能就是两颗不同的爆炸的星星。
金秋十月蟹黄肥，地上的螃蟹顶盖肥，在天上就有一个巨大的螃蟹——蟹状星云。
这是在宋朝的时候，一颗爆炸的超新星所形成的，所以说你我皆星辰，是对于我们宇宙中最理性而又富有诗意的一种解读。
我们人类为什么仰望星空的时候，会满怀着深情和眷恋，那是因为我们来自于宇宙，宇宙就是我们的母体。
对宇宙的凝望，包含着我们对宇宙的眷恋。不仅我们人类本身皆星辰，连我们构成地球上的重金属，比如金这样的元素都有可能来自于两颗碰撞的中子星，产生的千新星。
这是被我们的望远镜，被我们科学家在2017年的时候发现的，这也是著名的引力波事件。“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟。”夜空中的银河，是如此的璀璨和美丽。
它包含着2000亿颗像我们太阳一样的恒星，它旋转一周，大概需要两亿五千万年。
当恐龙灭绝的时候，大概是7000万年前，恐龙兴盛于地球的时候，大概是一亿五千万年前，那个时候恐龙大概在我们现在旋转位置的对角端，也就是我们在银盘的另一端。
这预示着什么呢？
我们太阳系在围绕银心旋转的过程中，有一个生命诞生和毁灭的周期。
这是我们现在太阳系所在银河系的位置，银河系大概有四条悬臂，我们在其中一条悬臂上，就是猎户座悬臂。
恐龙上一次旋转在这个位置时候，它刚刚诞生，它旋转到对角大概距今一万五千万年前的时候达到了极盛，继续旋旋过对角，大概在距我们7000万年前的时候，迎来了毁灭。
从一亿五千万年前到7000万年前，这是大几千万年，大概有8500万年的时间内，恐龙经历了什么？我们地球上的生命，经历了什么呢？
我们科学家猜测有可能在旋转的过程中，我们的太阳系经历了复杂的星际环境，包括遇到了黑洞和中子星，这样无疑会对我们造成很深的伤害。
也有可能是这种重力的周期性的摄动，引发了我们太阳系奥尔特云的变化。
有很大的彗星雨来袭造成了我们生命的灭绝，但具体是什么原因，我们并不得而知。
我们的太阳系围绕着银星运转，那我们的银河系又在围绕着什么运转呢？
我们的银河系和另外一个较大的星系，仙女座星系，构成了一个叫本星系群的一个结构。
我们这个星系结构中并没有明显的中心，像仙女星系和我们的银河系，是两个较大的次中心，有点类似于冷战中的美苏争霸，各带着一帮小弟，围绕着它们的共同的质心来运转。
我们的银河系和仙女星系，将在45亿年后发生碰撞和合并，但是我们看到的这一个撞得支离破碎，大珠小珠落玉盘的情况并不会出现。
为什么呢？
因为即使发生碰撞，星际空间也是相对稀疏，并不会出现恒星之间的直接碰撞，这些眼花缭乱的情况，就是我们的地球属于太阳系，太阳系属于银河系，银河系又属于更高一级的本星系群。
我们的本星系群又绕着更大的一个叫室女座超星系团的薄饼结构运转。
一花一世界，一叶一菩提。这样的充满玄学色彩的名句，经常在文艺作品中出现。银河系、太阳系这样一层层的构成了我们的可观测宇宙，让我们深刻地感觉到自身的渺小。
我们再重温一下苏东坡的这首著名的词，“寄蜉蝣于天地，渺沧海之一粟。哀吾生之须臾，羡长江之无穷。”
这和印度的科学家钱德拉塞卡的蜻蜓的故事形成了共鸣和呼应。
因为“蜉蝣”指的是蜻蜓的幼虫，这形容我们人类的生命的短暂，而无法穷尽浩瀚宇宙的奥秘。
这是令我们多么的伤感，我们的可观测宇宙是如此的广袤，而我们人类的寿命又如此的短暂，我们要把自己的一生用于探查这个神秘的宇宙。
守护暗淡蓝点
暗淡蓝点旅行者号飞船，它以很高的速度到达了冥王星，这是人类第一次探查冥王星这座矮行星。
我们这艘飞船没有采用减速入轨的方法，像一颗子弹一样直接穿过了这个星星，这样它获得了很快的速度，达到了令人匪夷所思的，将近每秒钟16公里的速度。
但是我们今天讲的是一艘比它的速度还要快的传奇飞船，就是旅行者号飞船。
这艘飞船发射于1976年，比我的年龄还要大，它在宇宙中已经孤独地航行了43年，它还带着我们写给外星人的一封情书，里边记录了我们问候外星人的55种语言，还标记了我们太阳系的位置。
现在它的位置已经逼近太阳系的边缘，有的科学家认为，它已经突破了我们太阳系，到星际空间的第一层，当它离开我们太阳系之刻，科学家们想让它回头，给我们太阳系拍一张合照。
有一些人就反对说这是没有意义的，但是经过科学家的争吵，终于力排众议拍摄了这张照片。
这张照片上地球只是一个，微不足道的暗淡蓝点。
著名的宇宙学家卡尔萨根，曾经描述这张太阳系的全家福照片，他说再看看那个光点，那是此地，那是家园，那是我们，你所爱的每一个人，你所知的每一个人，曾经存在的每一个人，都在它的上面度过一生。
每一个猎人与强盗、每一个英雄与懦夫、每一个文明的缔造者与毁灭者、每一个国王与农夫，人类历史上的每一个圣人和罪人，都住在这里。
一粒悬浮在阳光下的微尘，在浩瀚的宇宙剧场里，地球只是一个极小的舞台。
想想那些帝王将相，杀的血流成河，在光辉和胜利中，他们或许也只能短暂地主宰这个光点的一部分。
他们的误解何其频繁，他们的相煎何其急迫，而我们的星球只是一粒孤独的微尘，被无垠的黑暗所包裹。
我们装腔作势、妄自尊大，我们在宇宙中拥有某种特权的幻觉，都受到来自这个暗淡蓝点的挑战。
我们如此卑微，空间又是如此的广袤。没有什么迹象表明，会有救世主从天而降来拯救我们，都说天文学家会教会人谦卑，或许没有什么比这张照片能更好地说明。
人类夜郎自大是何等的愚蠢，它提醒我们有责任和睦相处，它提醒我们要保护和珍惜好这个暗淡蓝点。
这是迄今为止我们所知的唯一家园。
思想晚餐
已完成：80% //////////
人类的太空行走
讲完暗淡蓝点我再讲一讲我们人类的太空行走，天地行者列昂诺夫和中国的英雄翟志刚。
太空行走是我们和宇宙最亲密的接触和最直接的拥抱，我们看到人类的第一次太空行走列昂诺夫两次获得了苏联英雄的称号。
他2019年的时候不幸病逝，普京总统给他授予了苏联英雄的奖章，还亲自去看望他。
这是他第一次太空行走的时候，这个飞船是多么的狭小和逼仄，等他返回的时候，发现已经进不了舱门了，他只能冒险把自己的宇航服里的氧气放掉一半，才得以回到舱门里面。
这是这位老英雄，老英雄也来我们中国对我们国家的航天事业也多有勉励，我们中国自己的航天员翟志刚也与宇宙做了一个亲密的接触。
当列昂诺夫和翟志刚，他们被冰冷和黑暗的宇宙紧紧拥抱的时候，他们肯定是感觉到了无助和恐惧。
但是翟志刚还是非常淡定从容的，讲出了那句很著名的话：“我已出舱，感觉良好。”
我们看着鲜艳的五星红旗在宇宙中飘扬，就像黑色的天鹅绒上，插着一朵鲜艳的红色的玫瑰，我们中国人等待这一刻，已经等得太长、太久。
虽千万人，吾往矣。
我们中国的第三批预备航天员空间站载荷科学家的遴选，我有幸参加了这次遴选而且我还准备了没有用得上的岗位竞聘报告。
前一段时间第三批航天员遴选定选的消息传来官宣了，很多朋友纷纷问我，有没有选上。
在这里我很遗憾，我落选了，失落是肯定有的，因为毕竟没有入选省乘组名单，首期进入太空是没有我了，可能以后要上太空也是几十年以后的机会了。
但是我确实感到很激动，因为这是我离太空最近的一次了，能登上太空，能上我们中国人自己的空间站，甚至能到达月球基地、火星基地。
这是我童年时候就有的梦想，在这次参选中，我也算见识了我们中国航天的大阵仗了。
航天员参选的过程，有2500人的队伍。广大的参选者来自于五湖四海，各个院所，有老中青三代科学家。
我应该算中年那一批的，很多人在这个过程中我们都熟识，而成为了莫逆之交。这里面有天文学家、航天器的专家、动物专家甚至有医生。
我当时写了一篇文章来表达我，勇于探索宇宙的心情。虽千万人，吾往矣。
因为我们人类在探索宇宙的过程中，从来不是一帆风顺的，在探索宇宙的过程中，有一连长串牺牲的烈士的名单，长眠于太空中勇士的名单。
这里面既包含着著名的孤胆英雄科马洛夫，苏联航天员之死，悲壮的两小时的主人公，也包括女教师麦考利夫随着挑战者号航天飞机爆炸而牺牲的航天勇士。
中国人在探索宇宙的过程中也是付出了自己的艰辛和努力。
从神舟到天宫，从杨利伟到景海鹏，从刘洋、王亚平到陈冬。这一连串光辉的名字，记录了我们中国航天员的勇气，和中国航天技术的进步。
虽然落选了，但是我觉得自己并非无用武之地。
现在朋友们都知道，世界迎来了百年未有之大变局，我们经历了中美贸易战摩擦、科技被卡脖子、新冠疫情这些问题。
我们的科学家留在地球上，同样大有可为。
在这里我也衷心地向入选的队友，表达衷心的祝贺。愿他们以后在中国的航天空间站里，做出属于我们中国人应有的贡献，为国争光。
谢谢大家！
文章和演讲仅代表作者观点，不代表格致论道讲坛立场。周末讲坛
探索生命的奥秘|汤超——科学讲坛只要有了这个法宝，每个人都能成为“最强大脑” | 郭传威——科学讲坛粒子物理世界的未解之谜以及“Higgs粒子工厂”|阮曼奇——科学讲坛原子的连接方式，其实和“俄罗斯方块”异曲同工 | 孙亚飞——科学讲坛稀土与磁性材料|沈保根——科学讲坛
摩擦力会消失吗？| 雒建斌——科学讲坛
物理与数学的碰撞融合|丘成桐——科学讲坛
小电池和它的大影响 | 陈立桅——科学讲坛
从爱因斯坦的好奇心到量子信息科技| 高能论坛
通过这个21厘米谱线，或许我们可以重现宇宙 | 茅奕——科学讲坛
我们竟然在银河系的中心，发现了一颗花生米 | 沈俊太——科学讲坛
80年前的马约拉纳猜想，和当今火爆的拓扑量子计算有什么关系？| 贾金锋——科学讲坛从地球走向深空|汪毓明——科学讲坛
我研究了一辈子数学，不为赚钱拿奖做教授，就是想深刻了解大自然的奥秘 | 丘成桐——科学讲坛
高空大气与量子雷达 | 窦贤康院士——科学讲坛“核”你在一起——科学讲坛
弱不禁风的小气泡，却拥有危及一座大坝的“超能力” | 白立新——科学讲坛
中国为什么没有产生现代科学？| 张双南——科学讲坛
天文学是最“保守”的科学，天文学家却最爱“打群架” | 高爽——科学讲坛
如果有来生，我还会毫不犹豫地选择物理系 | 曹则贤——科学讲坛
隐身术炼成记 | 陆凌——科学讲坛
火星曾经有过生命？“天问一号”将对火星进行全球探测 | 欧阳自远院士——科学讲坛
带你去看宇宙最美的烟花——伽马射线暴 | “小粒子 大宇宙”科学公开课
看，黑洞打了个饱嗝儿 | 申荣锋——科学讲坛
上下滑动查看更多内容
本文经授权转载自《格致论道讲坛》微信公众号
▼往期精彩回顾▼