高志前：中国“天眼”：射电望远镜的创新意义（2）

射电望远镜通过天线接收遥远星空的电磁波，接收数量的多少取决于它的口径。口径越大，灵敏度越高，接收到的电磁波越多，所以射电天文学家都在追求建造更大口径的望远镜。当然，建造大口径望远镜，取决于一定的技术和资金。FAST建成之前，世界最大的射电望远镜是德国100米直径的“埃菲尔斯伯格”和美国300米直径的“阿雷西博”。目前，中国500米直径的“天眼”成为世界上最大的射电望远镜。

这样一个大家伙，共投资约12亿人民币。大家知道，中国需要钱的地方还很多，为什么要投资这么多钱来建造一个似乎和老百姓生活没有直接关系的射电望远镜呢？这要追溯到20多年前。1993年，在东京召开的国际无线电科学联盟大会提出了建造新一代射电“大望远镜”的设想。当时的天文学家都认为德国和美国的射电望远镜使用了几十年，积累了很多数据，但是对于现在的天文学研究来说远远不够。而且，随着信息技术的发展，各种电器的应用，地球的电波环境受到了一定的破坏，天文学家担忧如果地球的电波环境被彻底破坏了，那就很难有效地去观测更为遥远的宇宙天体了。所以，希望在地球电波环境被彻底破坏之前，建造一个大的射电望远镜，弄清宇宙结构究竟是如何形成和演化的。

FAST主要用于脉冲星、中性氢、黑洞吞噬小天体、星体演化、外星文明搜寻等研究。观测脉冲星和巡视宇宙中的中性氢是主要的科学目标。观测脉冲星，可以研究极端状态下的物质结构与物理规律；巡视宇宙中的中性氢，可研究宇宙大尺度物理学，以探索宇宙起源和演化。这对于我们研究地球本身具有重要意义。

具体来说，脉冲星是大质量恒星演化的最终产物——人类未来有望把脉冲星“改造”成星际导航，为宇宙飞船指明方向。我们现在观测到的脉冲星已经有2000多颗，都在银河系内。天文学家希望看到其他星系的脉冲星，从而为研究提供更多的数据和样本。而FAST对准的是银河系外的脉冲星，预期能观测到2倍于目前已知数量的脉冲星，发现10倍于已知数量的气体星系。这对天文界来说将是一个突破。

再看中性氢，中性氢是宇宙中未聚拢成恒星发光发热的氢原子，从物理学上讲是一个质子加一个电子。中性氢云团的运动反映了早期宇宙演化痕迹。所以，观测中性氢就有可能获知星系之间互动的细节，甚至发现第一代天体以及宇宙漫长发育历程的线索。人类很早以前就开始关心人是怎么来的，以及宇宙的起源问题。大家都知道大爆炸理论，在一个基点产生大爆炸，逐渐产生了现在的宇宙，而宇宙仍然在不断膨胀。但是大爆炸理论现在仍有疑问，对于大爆炸如何演化到现在的宇宙，这个过程还有很多环节没有搞清楚。所以我们并不能证明大爆炸理论，或者其他若干宇宙起源论的正确性。中性氢云团的研究，可以进一步深入研究宇宙起源问题，为宇宙起源的一些细节提供证据。

还有大家都关注的地外文明，就是所谓的外星人问题。实际上，在1967年，科学家发现脉冲星的时候就看到这种电磁信号极其有规律。因为有规律的信号一般都是人发射出来的，科学家因此认为这很有可能是外星人发出的信号，但是后来被证实这是一种高密度恒星的信号。类似于像脉冲星的天体信号，可能是有一定规律的，也可能是有一定规则的随机信号，但不一定是由人或者其他生物调制的。如果大口径射电望远镜收到太空中有编码的信号，那么就可以肯定，这是由地外文明发出来的。

FAST的灵敏度很高，能够看到更远、更暗弱的天体，可观测的天体数目将大幅度增加，通过探测星际分子、搜索可能的星际通信讯号，寻找地外文明的概率将提升5至10倍。这对于天文学家研究宇宙文明和地球文明具有重大意义。当然，如果发现外星人，是不是要有所接触，就是另外一个值得研究的问题。