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第00005版:文教科卫新闻
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2008年10月22日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
睁开巨眼 坐观星河
——国际天文年来临之前,回顾望远镜400年历史
  本报讯 据文汇报报道 联合国把2009年定为国际天文年,以纪念伽利略首次用望远镜观测天体400周年。

  人类对天空的关注同文明的历史一样久远。为了知道日期、季节,何时播种、何时过冬,人们总是仰望苍穹,从闪闪的星空寻找答案。在伽利略之前,天文学者只能用他们的肉眼来观察天空。伽利略自制的望远镜所放大的倍率在今天看来小得可怜,但在人类科学史上却引发了一场革命。从那以后,望远镜口径的每一次增大,都导致我们认识宇宙眼界的扩展。

  400年来,凝聚了人类雄心勃勃的追求与智慧,望远镜从小口径到大口径,从光学望远镜到全电磁波段望远镜,从地面望远镜到空间望远镜,以及全电磁波段接收机与探测器的进步,不仅使天文学发生了革命,而且深刻地影响了其他科学的发展,乃至整个人类社会的进步。

  “天外有天”

  1608年,荷兰人里帕席发明了一种奇妙的“光管”,能够把远处物体放大,并为此申请了专利。

  1609年,意大利物理学家伽利略听说此事后,经过研究,独立制成一架口径4.4厘米,长1.2米,放大率32倍的望远镜。当他把望远镜指向天空时,很快就发现银河原来由数不清的星星组成,他还发现,并不是地心说主张的那样,所有天体都围绕地球运行。

  望远镜的威力来源于它收集光线的面积远远超过人眼的瞳孔,望远镜口径越大,看得就越远,这就是后来望远镜越做越大的原因。

  英国科学家牛顿使天文学发生了一场革命,他发现了万有引力定律和光的色散,发明了成为主流的反射式望远镜。100年以后,威廉赫歇尔用反射望远镜发现了天王星。

  19世纪中叶以后,随着科学技术的发展,使人们建造大型精密的望远镜成为了可能。天文观测水平相应大幅提高,天文学家发现水星近日点运动中存在牛顿力学无法解释的部分。电磁现象的研究也使经典物理学的绝对时空观遇到了前所未有的困难。时代造就了天才的爱因斯坦,他提出的狭义相对论和广义相对论,对20世纪人类科学的飞速发展产生了深远影响,同时也为解决太阳和恒星能源之谜、追溯宇宙起源和演化等20世纪天文学的重大成就,奠定了坚实的理论基础。

  19世纪末20世纪初,天文学还得到了两个革命性的工具,一个是光谱学,通过分析天体的光谱人们就可以知道它的物理性质、化学组成和运动速度。另一个是照相术,它比目测更具积累性和客观性。人们终于知道银河系外“天外有天”的事实了。

  三次飞跃

  哈勃为现代宇宙学奠定了观测基础;射电望远镜的发明,为如同被关在黑屋子里窥探外界的人类打开了一扇大窗;而空间望远镜的发射,更激发了无数人对探索宇宙的渴望。

  1929年,哈勃观察了18个星系的光谱,发现都明显向红端移动,说明这些星系都在以极大速度离我们而去,而且星系离我们越远,退行速度越快,这意味着宇宙正在膨胀。哈勃的这一重要发现,为现代宇宙学奠定了观测基础。

  二战时,英国人为了预警德国飞机的袭击发明了雷达。1942年2月,他们发现雷达信号会受到来自太阳黑子和耀斑的干扰。这样,战后雷达变身为射电望远镜,给天文望远镜的发展带来了第二次飞跃。因为它不仅能看到“可见光”,而且能捕捉到各种射线如X射线、紫外线、红外线等等。

  第三次也是最彻底的一次飞跃是空间望远镜的发射。1990年4月,由美国宇航局主持建造的巨型空间天文台——口径2.4米哈勃空间望远镜升空。观测结果表明,它的分辨率比地面的大型望远镜高出几十倍。

  未来“巨无霸”

  现在仍在空间轨道上运转的望远镜,如哈勃、斯必泽、钱德拉等,仍然不断取得令人惊叹的数据。而未来的太空望远镜,在得到“自适应光学技术(AO)”支撑的时候,将迎来巨无霸时代。

  由美国和澳大利亚研制的大麦哲伦望远镜(GMT),口径达24.5米;欧洲的科学家正在研制镜面跨度42米的欧洲超大望远镜(E-ELT),而欧洲空间局计划建设口径100米的光学/红外望远镜。中国也准备利用贵州天坑建设口径500米的FAST望远镜。建成后,它将成为世界上规模最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜,预计2014年投入使用。

  最优秀的望远镜即将向我们走来。不久的将来,我们将看到宇宙真正壮观的一面,并有可能解答一直以来最困扰人们的问题——为什么要有一个起源?

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