綜述

宇宙到底有什么？這或許是古往今來(lái)人類(lèi)一直都在思考的問(wèn)題。只是在過(guò)去，因?yàn)榧夹g(shù)和知識(shí)水平的不足，人們并無(wú)法借用科技的手段來(lái)對(duì)未知的宇宙進(jìn)行探索，甚至且不論遙遠(yuǎn)的太空，就連身邊的現(xiàn)象古人都無(wú)法解釋。

比如下雨雷電是怎么來(lái)的，比如春夏秋冬是怎么形成的等等，這些都是難倒了無(wú)數(shù)古人的難解之題。

當(dāng)然，實(shí)在是解釋不出來(lái)，這些自然現(xiàn)象就轉(zhuǎn)身一變，成為了神仙的手筆，譬如雨神或者是龍王行雨，帶給民間雨水或者洪澇，而雷公電母掌管雷電，能夠自由地驅(qū)使威力巨大的雷電之力。

在文藝復(fù)興以后，以往遭受宗教壓迫，陷入宗教編制的美夢(mèng)中的歐洲人開(kāi)始覺(jué)醒了科學(xué)的思想，天文學(xué)也從原本的神秘學(xué)中獨(dú)立了出來(lái)，成為了一門(mén)科學(xué)學(xué)科。而后來(lái)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明更是給天文學(xué)帶來(lái)了革命性的突破，人們見(jiàn)識(shí)到了更加真實(shí)，當(dāng)時(shí)也更加奧秘的宇宙世界。

上個(gè)世紀(jì)60年代，美蘇就太空領(lǐng)域的成就開(kāi)啟了競(jìng)賽，一方面是冷戰(zhàn)的白熱化趨勢(shì)，一方面也是因?yàn)殡p方都想要展現(xiàn)自己的高新技術(shù)實(shí)力，占領(lǐng)航天航空領(lǐng)域的霸主地位。

盡管我國(guó)在當(dāng)時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)和資金等多方面的原因并未參與其中，甚至里面的許多技術(shù)我們都無(wú)法掌握，直到如今也沒(méi)有再現(xiàn)美國(guó)的載人登月成就，但是隨著改革開(kāi)放，基礎(chǔ)設(shè)施和積極的穩(wěn)步發(fā)展之下，我國(guó)的航天事業(yè)雖然慢，卻始終在向前進(jìn)步。

而在貴州，我國(guó)更是建造出了全世界最大也是最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，并且是由我國(guó)科學(xué)家們獨(dú)立研發(fā)，從每個(gè)部件每個(gè)零件都是“made in China”，共有500米的單口徑，被譽(yù)為是“中國(guó)天眼”。

中國(guó)天眼

1993年，為了發(fā)展我國(guó)的天文學(xué)，研究更加深?yuàn)W的宇宙難題，我國(guó)的天文學(xué)家們提出了想要建造巨型望遠(yuǎn)鏡的計(jì)劃，并在探索和分析之后將建造的地點(diǎn)計(jì)劃在了貴州。

自然，這樣一個(gè)巨型的工程并非是說(shuō)說(shuō)就能開(kāi)始建造的，而是需要各個(gè)部門(mén)進(jìn)行實(shí)地考察、專家評(píng)審等多項(xiàng)前期工作，以及確定工程以后，進(jìn)行招標(biāo)、驗(yàn)收等等工作才能進(jìn)行。

也因此，在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的18年的時(shí)間，2011年3月25日，500米單口徑射電望遠(yuǎn)鏡工程終于開(kāi)始動(dòng)工，只是工程量太大，一直到2016年9月25日才開(kāi)始建成使用。

“中國(guó)天眼”占地面積達(dá)到了260000 m2，其中有六個(gè)主要的建設(shè)內(nèi)容，比如主動(dòng)反射面，就需要4450個(gè)反射單元組成的250000m2的反射面系統(tǒng)，以及8895根鋼索。

這其中的艱難和挑戰(zhàn)是世界少有的，不僅僅只是巨大的工程量，還有極高精度的要求，該射電望遠(yuǎn)鏡加入了許多技術(shù)和科技上的創(chuàng)新，才最終實(shí)現(xiàn)了我們?nèi)缃窨吹降摹爸袊?guó)天眼”的樣子。

然而實(shí)際上，從“中國(guó)天眼”開(kāi)始立項(xiàng)，到建造成功，再到如今，一直都有人對(duì)其發(fā)出反對(duì)和質(zhì)疑的聲音，比如有人認(rèn)為現(xiàn)在更加先進(jìn)的是陣列射電望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡更加精準(zhǔn)，而500米口徑的球面射電望遠(yuǎn)鏡顯然已經(jīng)落后，是不值得修建的。

而好不容易建完了，又讓人說(shuō)“中國(guó)天眼”建成以來(lái)，并沒(méi)有獲得太多的成就，沒(méi)有發(fā)揮出什么作用。

但是其實(shí)這些質(zhì)疑都是不了解真相的人才會(huì)提出，要知道單口徑的射電望遠(yuǎn)鏡實(shí)際上是比陣列射電望遠(yuǎn)鏡要更加靈敏的，它可以觀測(cè)到更細(xì)微、更遙遠(yuǎn)的電波信號(hào)，遠(yuǎn)不是陣列射電望遠(yuǎn)鏡能夠比得上的。

這也是為什么“中國(guó)天眼”反而成為了世界上最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡的原因。

另一個(gè)質(zhì)疑，關(guān)于為什么“中國(guó)天眼”建成以來(lái)少有成就，其實(shí)如果有關(guān)注過(guò)科學(xué)的相關(guān)學(xué)術(shù)研究就能知道，我國(guó)的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡其實(shí)一直都有在工作，但是由于國(guó)際要求，每一個(gè)傳統(tǒng)的大型射電望遠(yuǎn)鏡都需要經(jīng)過(guò)4年或者4年以上的調(diào)試時(shí)間，才能向外開(kāi)放正式使用。

“中國(guó)天眼”也正是遵循著國(guó)際的要求，由相關(guān)團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行了兩年左右的復(fù)雜多項(xiàng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)不少的關(guān)鍵指標(biāo)都遠(yuǎn)超預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，于是在2019年4月宣布通過(guò)了工業(yè)驗(yàn)收，向我國(guó)的天文學(xué)家們?cè)囬_(kāi)放。

而在2020年1月11日，“中國(guó)天眼”也通過(guò)了國(guó)家?guī)r石，正式開(kāi)放運(yùn)行，到如今，在“中國(guó)天眼”相關(guān)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上發(fā)表出的具有高水平高質(zhì)量的論文數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了70篇，并截止在2021年上半年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了370顆脈沖星，預(yù)計(jì)在5年后將可能會(huì)發(fā)現(xiàn)超過(guò)1000顆的脈沖星。

盡管“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)了如此多的脈沖星數(shù)量已經(jīng)使其成為了世界當(dāng)之無(wú)愧的第一，但它的最突破性的發(fā)現(xiàn)并不只是這個(gè)，而是——快速射電暴。

快速射電暴

或許對(duì)于很多并不關(guān)注天文學(xué)知識(shí)的人來(lái)說(shuō)，這樣的詞條非常陌生，快速射電暴其實(shí)就是一種神秘的，來(lái)自于宇宙深處的射電天文現(xiàn)象，一般而言是從銀河系以外來(lái)的，而關(guān)于銀河系中到底有沒(méi)有快速射電暴，科學(xué)家們?nèi)匀贿€在研究當(dāng)中。

快速射電暴為什么前面會(huì)有個(gè)“快速”兩個(gè)字，這其實(shí)是因?yàn)樗某掷m(xù)時(shí)間很短，往往只有幾毫秒，但是在這不到一秒的時(shí)間里，卻能夠顯示出如同我們頭頂?shù)奶?yáng)一天內(nèi)所釋放出來(lái)的能量，爆發(fā)出極其高的亮度，甚至可以將地球上幾百億年的發(fā)電量都能在短短幾毫秒里釋放。

2007年，科學(xué)家們從澳大利亞帕克斯射電望遠(yuǎn)鏡的一些曾經(jīng)存檔中找到了快速射電暴的蹤跡，這是早在2001年，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡記錄下來(lái)的存在時(shí)間僅僅只有5毫秒的超強(qiáng)能量的電波信號(hào)。

科學(xué)家們分析了很久，最終才確認(rèn)這是一種全新的，從未發(fā)現(xiàn)過(guò)的宇宙電波類(lèi)型。

科學(xué)家們?cè)噲D發(fā)現(xiàn)更多的快速射電暴，尋找它的蹤跡和來(lái)源，他們認(rèn)為快速射電暴其實(shí)在宇宙中每天都會(huì)發(fā)生成千上萬(wàn)次爆發(fā)，但是因?yàn)樗嬖跁r(shí)間極短，最久的也只有幾十毫秒的時(shí)間，所以極難發(fā)現(xiàn)。

如果想要找到它們的痕跡，需要從射電望遠(yuǎn)鏡的日常記錄數(shù)據(jù)里進(jìn)行極其仔細(xì)和認(rèn)真地分析和研究，可就算如此，也很難尋找到它們的存在。

而關(guān)于快速射電暴的來(lái)源，因?yàn)槿鄙俑映浞趾驮敿?xì)的數(shù)據(jù)支撐，天文界對(duì)其研究數(shù)年，也產(chǎn)生了不同的看法，甚至出現(xiàn)了爭(zhēng)論。

其中主要有兩個(gè)快速射電暴來(lái)源的派系。第一個(gè)派系的科學(xué)家們認(rèn)為，快速射電暴很有可能是從磁星上面被發(fā)射出來(lái)的。

磁星是宇宙中高度磁化的特殊的致密中子星，表面的磁場(chǎng)甚至比人類(lèi)目前科技手段下人為制造出來(lái)的最強(qiáng)磁場(chǎng)還要強(qiáng)大幾億倍。

為什么會(huì)有這樣的奇怪天體，科學(xué)家們并沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確的回答，主流的觀點(diǎn)有兩個(gè)，其中一個(gè)是認(rèn)為這是因?yàn)閮蓚€(gè)相互旋轉(zhuǎn)環(huán)繞的中子星合并成為了一個(gè)新的天體，因?yàn)槊芏群唾|(zhì)量太大，從而會(huì)坍縮成為了一個(gè)黑洞，而在坍縮之前就會(huì)形成特殊的具有超強(qiáng)磁場(chǎng)的磁星。

因?yàn)閺?qiáng)大的磁場(chǎng)，磁星外部會(huì)包括一圈的磁層，而磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致磁星表面不斷升溫，巨大的壓力之下，磁星破裂，產(chǎn)生了如同地震一樣的“星震”。

該派系的科學(xué)家們通過(guò)對(duì)探測(cè)到的輻射特征和特性，認(rèn)為快速射電暴可能就是磁星磁場(chǎng)的劇烈活動(dòng)之下，從磁層被發(fā)射出來(lái)的電波信號(hào)。

另一個(gè)流派則認(rèn)為，快速射電暴很有可能是來(lái)自一些致密天體在爆發(fā)后產(chǎn)生的激波相互撞擊形成的輻射。

而“中國(guó)天眼”正式使用之后，因?yàn)槭澜绲谝坏撵`敏度，能夠看見(jiàn)其他望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法看到的微弱無(wú)線電波，甚至能看見(jiàn)100多億光年之外的電磁信號(hào)，所以用它來(lái)觀測(cè)快速射電暴的存在，其實(shí)是事半功倍的事情。

我國(guó)的相關(guān)團(tuán)隊(duì)按照2018年澳大利亞發(fā)現(xiàn)的快速射電暴的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和追蹤，成功在2019年7月觀測(cè)到了4次快速射電暴，并且都是來(lái)自于一個(gè)源頭的。但是由于澳方數(shù)據(jù)誤差，我國(guó)后續(xù)又進(jìn)行了多次的調(diào)整，最終在同年10月兩日內(nèi)再次觀測(cè)到15次爆發(fā)。

而這些出處同源的快速射電暴無(wú)疑能夠?yàn)榭茖W(xué)家們充當(dāng)研究數(shù)據(jù)，他們也發(fā)現(xiàn)了觀測(cè)到的快速射電暴的偏振特性都不一樣，更像是由高密度的磁層被發(fā)射出來(lái)的。

同時(shí)在2020年，科學(xué)家們利用“中國(guó)天眼”對(duì)銀河系中磁星進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了4月28日磁星的一次射電暴與快速射電暴有著高度的相似，同樣都是毫秒的存在時(shí)間，也同樣有著極高的亮度。

通過(guò)“中國(guó)天眼”的這些證據(jù)，科學(xué)家們認(rèn)為快速射電暴基本上可以認(rèn)定是來(lái)自于磁星的磁層活動(dòng)，從而終結(jié)了天文界關(guān)于快速射電暴來(lái)源的爭(zhēng)論，打破了一些科學(xué)家們認(rèn)為的其來(lái)自于粒子沖撞的猜測(cè)。

結(jié)論

盡管有人對(duì)“中國(guó)天眼”發(fā)出了質(zhì)疑，但是這項(xiàng)大國(guó)重器對(duì)于人類(lèi)的好處是顯而易見(jiàn)的，是惠及全球的。隨著2021年“中國(guó)天眼”正式向全球開(kāi)放，未來(lái)的天文學(xué)界必然少不了它的存在，或者說(shuō)，以后很長(zhǎng)一段時(shí)間任何一個(gè)宇宙深處的發(fā)現(xiàn)或許都將依靠“中國(guó)天眼”的數(shù)據(jù)支撐。