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全球看热讯：天文学，离我们最近又最远的科学，它有什么用？

来源：科普中国

出品：科普中国


(资料图片仅供参考)

作者：张双南（中国科学院高能物理研究所） 中国科普博览

监制：中国科普博览

你知道吗，我们对这个世界的认识，我们今天所用的技术，几乎所有的源头都是天文学。这也许让你觉得很诧异，但这是真的。也正因为如此，大家认为离我们最远的天文学，其实离我们的生活最近。

天文学为什么是离我们最近的科学？

我们每天白天看到的太阳，晚上看到的星空，目之所及都是天文学的研究对象。天文学的研究对象离我们的距离虽然很远，但实际上是离我们最近的，因为我们天天都可以看得到它们，尽管我们不一定能摸得到。

图片来源：veer

此外，我们科学所用的物理规律，比如最重要的牛顿力学——万有引力定律，还有量子力学等都来自于天文学的研究。

在早期，天文学家观测到的谱线就是在太阳的光谱和其他天体当中观测到的。正是为了理解天文当中所观测到的这些现象，我们才建立了我们的物理学理论。而且科学家们还认识到这些理论不仅适用于天上，也适用于地球。

图片来源：veer

从这个角度来讲，天上和地上的事情其实是一回事儿，都用同样的天文学规律来指导。因为发现的各种规律，才发展出了今天的各种技术。

所以有一句玩笑话叫做，为什么动物和人的区别这么大，因为动物没有天文学家。

天文学如何从规律到应用？

我们需要的技术，往往是比当时的工业技术水平高一到两代的技术。而一种抽象的规律要变成实实在在的技术，这个过程是充满不确定性的。

通常科研人员要在实验室里把技术研发出来，交给企业界，他们再做成各种仪器放到卫星上。在这个过程当中，有些技术能够得到应用，有些技术却不能，有些技术还可能是为未来的科学项目来服务的。

慧眼卫星测量到宇宙最强磁场

图片来源：Insight-HxMT

但是，也许今天来说仅仅是为科学项目服务的这些技术，很多年之后就真的就进入我们的日常。不过要注意的是，科研人员研发一个技术的初衷其实很单纯，就是为了实现前瞻性的科学思想，只不过最后可能延伸出对技术的各种影响。

比如WiFi技术，是天文学家为了射电望远镜所开发出来的技术；网页技术，是粒子物理学家，为了交流方便所开发出来的技术。

回到与天文学紧密联系的卫星领域，在研制过程当中，我们却没有发展出革命性的技术，不过也不用灰心，我国的某些技术也足以在国际市场上取得几乎垄断的地位。

天文卫星的成果——“慧眼”

早在上世纪90年代，李惕碚院士就提出了这个项目，但当时由于经济、技术能力都不够，我们国家没有能力建造天文卫星。所以一直到了最近几年，科研人员才把“慧眼”研制出来。

我国在酒泉卫星发射中心成功发射首颗X射线空间天文卫星“慧眼”

图片来源：中国航天科技集团

这个项目2017年发射，取得了丰硕的成果，包括对黑洞的观测，比如发现了离黑洞非常近的几乎以光速运动的相对论喷流，只不过它是怎么产生的目前并清楚。

“慧眼”卫星发现了距离黑洞最近的相对论喷流

图片来源：Insight-HxMT

“慧眼”还发现了中子星的一些奇怪行为，如一些快速射电暴是和中子星的某些活动相关的。

“慧眼”卫星观测磁星爆发破解快速射电暴起源之谜

图片来源：Insight-HxMT

慧眼卫星不仅仅能看黑洞和中子星，它还观测太阳的爆发，来自地球的伽马射线的爆发，引力波爆发的时候产生的伽马射线，以及来自宇宙的、非常遥远的伽马射线暴。

“慧眼”卫星测量到宇宙最强磁场

图片来源：Insight-HxMT

慧眼卫星的发射让我们国家在这个方向有了一席之地，并且我们所具备的能力是别国卫星没有的。当然，科研人员并没有因此膨胀，而是希望做的更好。所以，我们的相关领域有了越来越多的后续。

比如说增强型X射线时变与偏振空间天文台（eXTP）。它其实早在2007年的时候就提出来了，大约十年之后，美国才提出来一个类似的项目。

eXTP示意图

图片来源：Insight-HxMT

其实，科学思想具有前瞻性，也就意味着在当时是没有现成技术作支撑的，如果当时已经有技术了，那就表明你这个想法不会那么有前瞻性。所以为了实现这个非常前瞻的科学思想，科研人员需要相当长的时间去发展新的技术。

图片来源：veer

那为什么我们要发展具有前瞻性的科学技术？不发展可不可以？答案是否定的。我们必须要发展具有前瞻性的科学技术，因为我们要树立科学自信，树立科学自信唯一的办法就是自己做科学。

但现实是我们是缺乏科学自信的，因为目前我们用的几乎所有的科学知识都是外国人研究出来的。

要让别人足够的尊重你，有一个前提就是，我们要拥有足够多的科学的成果，尤其是重大的科学成果、原理性的科学成果，而且最好连研究方向、科学问题都是我们提出来的。

但现在我们大部分的情况是在“做作业”，是别人提出来的问题我们来去解决，就像别人是老师，我们是学生，学的再好，我们也是学生。我们期待我们自己成为老师或与“老师”并排的那一天，那时候我们就会有足够的科学自信。

注：本文内容由编辑根据张双南老师的采访整理而成

编辑｜王婷婷

关键词： 天文卫星 天文学家 科学思想

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