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王皓:虫洞,黑洞和脑洞?

    近有关宇宙的话题比较热门,原因有两个:首先,电影《Interstellar》口碑和票房都大获成功。其次,欧洲航天局的探测船“罗塞塔”号(Rosetta)携带的“菲莱”号(Philae)探测器在2014年11月12日成功登陆一颗彗星,这是历史上人类探测器首次登陆彗星(图一)。前者的成功让三个名词瞬间火爆:虫洞、黑洞和脑洞。而后者则是一个真实的科技突破。不仅仅是着陆本身,更重要的是人类期望通过对彗星磁场及其表面有机物质同位素的分析,探求太阳系甚至地球生命的起源。遗憾的是由于着陆地点角度不佳,探测器太阳能板无法全面工作。在发回一些照片和磁场数据后,探测器进入休眠状态,下次唤醒可能要等到明年八月了。

    本着凑热闹不起哄的原则,笔者今天跟大家聊聊天文望远镜。呵呵,为啥?因为无论是虫洞、黑洞还是其它宇宙探索,都要依靠“天眼”——天文望远镜。说到天文望远镜的类型,NASA(美国国家航空航天局)做了一张很简明的图(图二),举例说明了针对不同电磁波段的天文望远镜。

    哈勃会在2020年前退休,它的继任者-詹姆斯韦伯太空望远(JamesWebb Space Telescope,JWST,图五)计划于2018年发射,替代哈勃和另一个红外太空望远镜-SpitzerSpace Telescope(这也是个倒霉蛋儿,发射六年后,大部分设备因为没有液氦冷却而停用)。与哈勃不同,JWST是红外望远镜,它也不围绕地球旋转,而是远离地球150万公里背向太阳(这要坏了可咋修啊?)。

    另一大类天文望远镜是射电望远镜(radio telescope)。从图二可以看出这类望远镜收集的是大波长的无线电,分辨率逊于前面介绍的可见光和红外望远镜,所以要靠大口径来弥补。比较著名的是位于波多黎各的阿雷西博(Arecibo)望远镜。由于它是目前最大的单面口径射电望远镜(直径350米)所以深受影视作品喜爱。最著名的包括007系列《黄金眼》和电影《Contact》(图六)。其中《Contact》这部1997改编自同名科幻小说的电影第一次细致表现了虫洞这一概念。目前在中国贵州省平塘县克度镇大窝凼洼地正在建造FAST-Five hundred meter Aperture SphericalTelescope-500米口径球面射电望远镜,预计2016年完工后成为世界之最(图七)……【全文点击】