中国的天眼射电望远镜投资那么大,值吗?

中国有世界上最大的单天线射电望远镜,那就是被称作“天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST)。截止到今年7月中旬,天眼已经发现了660余颗脉冲星,效率之高让其他望远镜望尘莫及。有人可能想不明白,建造以及维护天眼耗资巨大,就算发现了那么多脉冲星,可又有何用?

有这样的疑问比较正常。建造天眼不是建造石油钻井平台,需要考虑值不值得投入;也不是发射人造地球卫星,除了能够让人感受火箭腾空而起的震撼还能真实感受到卫星为人类带来的应用价值。天眼能够给人带来视觉震撼,也或多或少拉动了当地的旅游产业,但这些远远抵不上建造和维护天眼的巨额投入。

类似的问题有很多,比如为什么要研究宇宙的起源及演化?研究宇宙大爆炸能有什么用?斥巨资建造粒子加速器能产生什么经济效益?霍金曾经回答过这种问题,有人问霍金为什么要研究黑洞?霍金回答:“为什么要攀登珠峰?因为它就在那里。”

射电望远镜涉及到的往往是基础科学问题,中国的500米口径球面射电望远镜是国家“十一五”重大科技基础设施建设项目。基础科学是技术的理论来源,没有今日的基础科学,就没有明日的科技进步。人类历史上每一次产业革命的出现都是建立在基础科学的重大突破之上。今日的基础科学会在明日产生怎样的应用?我们不知道。就像100多年前有贵妇问法拉第发明的发电机能有什么用,法拉第确实不知道,但法拉第明白基础科学的价值,于是反问:“夫人,刚生下来的婴儿能有什么用?”现在看,100多年前的发电机婴儿早已长成了巨人。

脉冲星是一种中子星,因能够周期性地发射脉冲信号而得名,其周期性非常精确。中子星是恒星超新星爆发后的一种产物。中子星理论在上世纪30年代就已出现,可当时人们对中子星如此大的密度有所怀疑,直到1967年剑桥大学的女研究生贝尔发现了脉冲星,经过分析研究后认识到那就是一颗中子星,中子星的理论才得到检验。1974年,研究脉冲星的休伊什获得了诺贝尔物理学奖,这是诺贝尔奖首次颁发给天文学家。贝尔虽然没有得到诺贝尔奖,但也斩获包括基础物理学突破奖在内的多个大奖,被尊为“脉冲星之母”。

脉冲星得到认识后,科学家们很快就想到了脉冲星可以用来进行星际导航,并且可以说在脉冲星发现10年后就投入到应用中。1977年NASA发射了旅行者二号和旅行者一号两艘飞船,两艘飞船除了探索几颗行星还肩负着飞出太阳系期望遇到外星文明的使命。为了让外星文明知道旅行者号来自于哪里,旅行者号携带的镀金铜盘上就是用14颗脉冲星确定出太阳的位置。地外文明根据那14颗脉冲星就能找到人类所在的太阳系。

齐奥尔科夫斯基说过:“地球是人类的摇篮,人类不会永远生活在摇篮中。”一百年后、几百年后越来越多的人类探测器定会畅游到宇宙的更深处,那时的人类会感叹幸好我们今天建起了FAST,会更加感谢今天的天眼及背后的工作者。

宇宙的深处还有很多奥秘困惑着人类。引力为什么没有被标准模型驯服?正反物质为何不对称?暗物质、暗能量到底是怎么一回事?中微子为何有质量?这些非常基本的问题或许能够在对宇宙的观察中找到解决的突破口。中国的500米口径球面射电望远镜拥有超高的分辨率,也许能够窥探到我们想要的宇宙奥秘。