图闻 | FAST已拼成，星星的秘密快到“碗”里来
◆ 如果说光学望远镜是人类观天的“眼睛”，FAST射电望远镜更像一只庞大而灵敏的“耳朵”，将倾听来自遥远星尘最微弱的“呢喃”，洞察隐藏在宇宙深处的秘密。
◆ 附文《这些世界最牛的大工程 对你我有意义吗》
4450块“拼图”中的最后一块三角形，7月3日被填在直径500米的“碗”中央，这只群山拥抱的银灰色“巨碗”终于完整了，等待那些写着许多星星秘密的电波在穿越亿万光年时空后落入“碗”中。
架设在贵州黔南州平塘县名为“大窝凼”的巨大天坑中，世界最大单口径射电望远镜（FAST）的面积相当于30个足球场，走在圈梁上的人们，看起来像“巨碗”边缘移动的蚂蚁。
▲这是7月3日拍摄的主体工程完成后的FAST全景。新华社记者 刘续 摄
如果说光学望远镜是人类观天的“眼睛”，FAST射电望远镜更像一只庞大而灵敏的“耳朵”，将倾听来自遥远星尘最微弱的“呢喃”，洞察隐藏在宇宙深处的秘密。
中国最大天文工程
这个在贫困边远山区建设的中国有史以来最大天文工程，总投资近12亿，2011年3月动工，面板铺设完成后各个系统还将调试，预计2016年9月正式竣工。
与一般的光学望远镜不一样，FAST镜面由4450块、186种大小不同的三角形反射板组成，每一块可以不断变形，追踪移动的天体，形成抛物面汇聚电磁波，就像一口大锅中又套着个可以移动的大碗。仅铺设这些反射板就用去了约一年。
▲7月3日，工作人员在安装FAST最后一块反射面板。新华社记者 欧东衢 摄
▲7月3日，工作人员在现场放气球，庆祝世界最大单口径射电望远镜主体工程完成。新华社记者 欧东衢 摄
据介绍，FAST建成后的两三年属于整体联调和早期科学阶段，之后望远镜将对全世界科学家开放。科学家甚至可在北京等地远程遥控观测。
科学家说，这座射电望远镜在未来10至20年将保持世界一流地位。与号称“地面最大机器”的德国波恩100米望远镜相比，FAST灵敏度将提高约10倍；与被评为人类20世纪10大工程之首的美国Arecibo300米望远镜相比，其综合性能提高约10倍。
▲FAST工程建设者在安装反射面面板（2016年4月10日摄）。新华社记者 欧东衢 摄
千百年来人类只通过可见光波段观测宇宙，实际天体的辐射覆盖了整个电磁波段。射电望远镜是在无线电波段观测天体。由于无线电波可穿透宇宙中大量存在而光波又无法通过的星际尘埃，因而射电望远镜可以观测更遥远的未知宇宙。射电望远镜几乎可全天候、不间断工作。诺贝尔奖历史上明确基于天文观测的10项获奖成果中有6项都出自射电望远镜，射电天文学已成为诺贝尔奖的摇篮。
然而，来自宇宙天体的无线电信号极其微弱，自70多年前射电天文学诞生以来，所有射电望远镜收集的能量仅与冬天飘落的一片雪花的动能相当。阅读宇宙边缘的信息需要大口径望远镜。
▲500米口径球面射电望远镜（FAST）工程施工场面和满天繁星相映生辉（6月27日摄）。新华社记者 刘续 摄
从中国科学家1994年最初提出这个计划到现在已过去了22年，这是繁星来不及眨眼的一瞬，却让建造望远镜的天文学家青丝变成白发。
参与这项工程20多年的中科院国家天文台射电天文技术实验室主任彭勃说：“FAST望远镜集聚了很多人的智慧，几十位博士后和博士生在这个项目上开题，来自不同专业的数百名科技人员参与望远镜预研究和设备研制，建设工人数千人。”
中国的射电天文设备与国际先进水平有约40年的差距。为了建设世界最强大的射电望远镜，许多天文学家放下了原先的研究，学习了地质、工程、气象等知识，成为望远镜的建造者。
自称为“民工头”的彭勃在贵州的大部分时间住在施工现场的工房里。他的手臂上还留有10年前“大窝凼”蚊虫叮咬的疤痕。
“如果是为了挣钱，没人能吃这份苦，何况持续多年，因为兴趣才可能执着坚持，如果能建成世界第一的望远镜，付出再多也是值得的。”彭勃说，“我退休前使用这个望远镜只有不到10年了。但是FAST有至少50年甚至上百年的科学寿命。我们吸引了很多留学国外的年轻科学家回来使用它。”
▲6月30日，工作人员在FAST圈梁上检查反射面板安装情况。圈梁的支撑梁呈规则的立方体。新华社记者 欧东衢 摄
FAST反射面单元吊装负责人宋立强常年在工地被晒得皮肤黝黑，他说，建造FAST望远镜需要包括：机械、结构、电子、计算机、测量、天文、土木等多学科，能够参与这样大的望远镜建设是难得的机遇。
“工欲善其事，必先利其器。中国天文学家要想跃居世界天文前沿，就要有好的观测设备，要有天文利器。我们作为技术人员就是按照科学目标做成这个望远镜，供天文学家使用，希望他们能够利用这一天文重器早点做出比其他国家更好的科研成果，那样我们也会为之骄傲。”宋立强说。
国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家陈学雷说：“国家投资建设了这么大的望远镜，作为科学家，我们一定要用好它，做出新的发现。FAST比目前世界上所有的射电望远镜都更大、更灵敏，肯定会取得一些国外没有的发现。”
通向宇宙的小世界
十多年前，寻找望远镜台址的科学家们跟在挥动镰刀砍断树枝杂草的平塘县副县长身后，在崎岖的山路上跋涉。当他们爬上“大窝凼”的垭口，映入眼帘的是：青山环抱着一片圆圆的洼地，灰瓦木屋点缀在农田之间。这里有个好听的名字：绿水村。
村民的祖先据说是明朝就迁入这里。12户人家65口人居住在连电都不通的封闭小世界里，在寂静晴朗的夜晚，有时也抬头望望散布穹顶的星辰。
台址系统总工程师朱博勤回忆说，有外国专家参与了考察。附近的老百姓听说后赶了半天路来围观，满山遍野站满了人。“他们渴望了解外面的世界，就像我们渴望了解宇宙。”
▲为FAST选址的科学家与贵州洼地中的原住民在一起。
科学家说要在这里建一座射电望远镜，村民们不懂。当科学家说可以用射电望远镜找外星人，大家就明白了，他们高兴的是全世界都会知道他们的家。
村民请科学家们到家里喝茶吸烟。外国专家学会了用中文说“喝茶”、“不抽”。
堂屋中的火盆上架着烧水壶，壶里用雨水煮着茶叶和鸡蛋。“他们穷得要节省柴火，却把最好的东西拿出来，把我们当贵宾款待。”彭勃说。
彭勃至今仍记得“大窝凼”里的每一户人家。四处奔波的他将几双旅游鞋寄存在一位杨姓老人家中，老人悄悄帮他把鞋子刷干净，等他下次来穿。
科学家认为贵州喀斯特地貌的天然洼地正适合建造形如大锅的FAST，可以大大减少工程成本。他们从约400个备选洼地中选定“大窝凼”作为倾听宇宙的地方，因为它不大不小，深度合适，形状很圆，适于施工建设。这附近5公里半径内没有一个乡镇，25公里半径内只有一个县城，无线电干扰较少。
▲这张拼版照片为2009年5月25日拍摄的FAST工程所在地（左上）、2011年9月6日拍摄的FAST工程所在地（右上）、2012年8月5日拍摄的FAST工程所在地（左中）、2014年5月2日拍摄的FAST工程所在地（右中）、2015年1月16日拍摄的FAST工程所在地（左下）和2016年7月3日拍摄的主体完工后的FAST全景（右下）（前五张图片由国家天文台FAST项目团队提供，第六张图片新华社记者欧东衢摄）。
为了人类最大的望远镜，“大窝凼”的居民搬迁到镇里的“新世界”居住，其他洼地中的村民们说：“外星人让他们搬离了这个地方。”
聆听宇宙深处的呢喃
科学家将用这只“大耳朵”发现宇宙中神秘怪异的天体，并满足人类最本质的好奇心：宇宙怎么诞生？为什么会有星星？为什么会有我们？我们在宇宙中是孤独的吗？
陈学雷说：“我对FAST非常期待。我们希望通过观测中性氢的分布来研究宇宙膨胀速度，并推算暗能量的性质。”
▲星空下的FAST
奇异的脉冲星强烈地吸引着科学家们。国家天文台射电部首席科学家李菂说：“目前人类已经发现2000多颗脉冲星，我们期待找到新种类的脉冲星。”
“脉冲星就像天体物理实验室，很多最极端的现象就发生在那里。另外，引力波会使脉冲到达时间发生变化。如果我们能观测到全天的脉冲星或者某一方向上的多个脉冲星周期发生变化，就能探测到引力波。”陈学雷说。
中科院院士武向平说，中国随着FAST的建成并加入国际引力波探测行列，将会把脉冲星计时引力波探测的灵敏度提高2至3倍，提高低频引力波的探测几率。他预测在这一领域未来几年将会有重大突破。
此外，科学家还准备用FAST搜寻识别可能的星际通讯信号，收听来自地外文明微弱的播音。
国际著名搜索外星人的SETI计划首席科学家丹·沃西默最近到国家天文台访问，表示希望能与FAST望远镜合作，一起寻找外星人。他说，通过在望远镜上加装设备，可以在其他科学观测的同时搜索外星文明信号。
李菂说：“对于国际合作寻找外星人，我们很感兴趣。但具体以什么形式来合作，现在还不确定，值得继续研究。”
“FAST找外星人信号的优势，就是更灵敏，能够看得更远、更多。与SETI现有的几台望远镜相比，FAST能看到微弱10倍的信号，也就是说探测能力提高了10倍。”李菂说。
他说，美国提供设备，能帮助中国提高FAST望远镜的科学能力。“通过合作，无论是找外星人还是做其他科学研究，都能让我们站在巨人的肩膀上。”
“虽然寻找外星人是一个科学项目，但与科幻小说有相似之处，是基于现有的知识，做探索性的扩展，所以跟其他基础天文学研究差别很大。我们并不知道外星人是什么样子，出发点是假设外星人与地球人是类似的。科学家曾发现一些可疑信号，但因为没有重复无法确认。”李菂说。
▲从观景台上拍摄的建设中的射电望远镜（6月21日摄）。新华社记者 刘续 摄
虽然多年未有成果，但科学家在找外星人的过程中，推动了射电天文以及其他技术的发展。“任何一项对未知世界的探索都非常重要。”李菂说。
他说，找到地外智慧生命很难，FAST的另一重点是寻找宇宙分子，也就是研究宇宙学尺度上的生命起源。“几乎可以肯定，再有两三年，科学家就可以在太空中直接找到氨基酸。我估计找到地外生命也是非常可能的，无论是太阳系内还是太阳系外。”
李菂说：“国家支持我们建设FAST这样的大型望远镜，我们将代表人类诉求不断探索未知世界。”
“对于人类来说，探索未知世界、满足好奇心，是与吃饭睡觉同等重要的本质权利，”他说，“探索未知世界会激发人类的创造力，去做人类以前做不到的事情，找到原来根本想象不到的解决问题的办法，这其中会产生巨大价值。”
记者丨喻菲 杨春雪 胡星
实习生金沅佳，对此文亦有贡献
除标注外，图片由FAST工程办公室、《中国国家天文》提供
中国“天眼”FAST顺利完工，举世瞩目！近些年，从世界上最大望远镜到最深实验室……一项项大科学工程不断拓宽了中国科研的维度，被BBC称为“中国的科学革命”。
我国目前的科研现状如何？
◎ 已有多项大科学工程建成并投入使用
◎ 中国科研投入大产出高
随着经济发展和科研投入比例增加，中国的科研支出增长迅速。中国现在在研发上的投入已经超过GDP的2%，这个比例比欧盟高，并且有望在2020年前达到2.5%，超越美国。
中国发表的研究论文的数量超过了除美国以外的任何国家，每5篇全世界范围内引用率最高的论文中，大约有1篇会有中国研究者的名字出现。
声音：没有经济回报的科研不做也罢？
在全国为中国“天眼”顺利完工欢欣鼓舞的同时，也有一些“刺耳”的声音出现——“不过是‘放烟花’，与民生无益”、“花了那么多钱去探测看不见的东西，还不如省钱给贫困学生买午饭”.......
确实，自2006年起，中国政府在科研创新上的投入绝对值就达到世界第二的水平，仅次于美国，但产出比却依然低于发达国家，而重金砸下的科技成果转化也存在障碍。
那么，真的如网友所说，没有经济回报的科研不做也罢吗？听听央视评论员怎么说！
◎ 大科学项目，关乎国家科技发展布局和政治决策
我们为什么要崇尚科学？人类发展进步的历史，就是人类在科学的阶梯上不断迈进的历史。无论是早期的蒸汽机开启工业化时代，还是互联网把人类带入信息化时代，科技都是打开新时代大门的一把钥匙。
大科学工程，或者说重大科技工程，其本身既是许多学科领域开展创新研究不可缺少的技术和手段支撑，也是科学技术高度发展的综合体现和彰显国家科技实力的重要标志。它立足于国家重大战略需求，是一个跨学科、跨领域、跨层次且需要大量科技资源集成和多单位协作的复杂巨系统。
大科学工程在国家现代化建设中占有非常重要的地位，对政治、经济、社会、科技、国防等有着巨大的战略作用，也真切地反映了一个国家的综合实力。正因如此，它的规划和立项决策往往涉及国家发展战略，需要从国家发展战略全局的高度，集中力量和优势来实施和推动。可以说，大科学工程的提出和实施，本身不但反映了科学家对科学发展趋势和问题的科学判断，而且体现了一个国家对自身科技发展布局的战略选择和政治决策。
◎ 科技与民生，从来就不是鱼与熊掌的关系
事实上，大科学工程往往具有较强的产业关联度，对国民经济部门的“溢出效应”非常高。例如，我国的大飞机制造工程近年来投入巨大，C919等大飞机制造也取得了长足的进步。在研制大飞机的过程中，需要跨学科、全方位的努力。一旦取得突破，将为我国的材料科学、电子技术、航空航天、精密工业、仪器仪表等诸多产业带来成果和效益，这将极大地反哺工业、制造业和民生领域。
又如，针对疟疾的那场战役，在投入之初谁都看不清前路，更多是政治层面对于抗美援越的考量。然而，许多年后，当屠呦呦站在诺贝尔医学奖的领奖台上时，我们才能看清，这项大科学工程对于人类究竟意义有多深远。
大科学时代背景下，科技与经济、社会、自然以及人类的关系，都发生了根本性的改变。科学与技术的相互作用越来越强，界限也越来越模糊，并日益走向一体化。而一个国家的科学技术实力，越来越取决于组织大科学工程、组织重大科技项目、掌握关键技术的能力。
◎ 坚定信心，鼓励探索，包容失败
习近平总书记在5月30日全国科技创新大会上提出：科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。中国要强，中国人民生活要好，必须有强大科技。
▲5月30日全国科技大会
“向着世界科技强国不断前进”是新时代的主题，与我们每个人有关。应该热切期盼能有更多的大科学工程问世并取得突破，为塑造国家的科技竞争力和积蓄未来发展的潜能助力，为国家经济建设、国防建设和社会发展做出战略性、基础性和前瞻性的贡献。
当然，有质疑声也有好的一面，质疑声越大，代表监督的力量越大。随着国家投入增加，数量庞大的科研基金决不能大水漫灌，一定要严格落实，在支持重要项目、培育优秀人才上发挥更大作用。如果每一家科研机构，都能科学有效地管理基金，避免寻租腐败、挥霍浪费，那么公众一定会更加坚定对中国科研的信心，鼓励探索、包容失败。
文丨央视评论特约撰稿王健
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