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06-17
作者|景宇从清华大学东南门进入，向东北步行10分钟。
米色的蒙民伟科技楼位于鹤庆路旁，与旁边的教学楼相比，新建的大楼看起来更像是科技园区的建筑。
邻近的大楼还在建设中，不时可以看到戴着安全帽的工人。
在清华大学天体物理系六楼的走廊里，我们在学者指导下隐藏得很深的办公室里见到了蔡峥教授。
书桌靠窗，半拉的窗帘遮住了北京初冬的夕阳；靠墙的白板上写满了公式和无法辨认的数字符号，偶尔还有手绘的鬼脸和开玩笑的“我不懂”。
。
蔡峥走出办公桌，拉过一把椅子，与我们进行了一场真正的“下意识”对话。
在这狭长的不到十平米的办公室里，他并没有感到局促。
“我们目前主要是分析数据，暂时不需要这么大的空间。
”蔡峥表示，实验室建成后，会有足够的空间。
蔡峥所说的实验室是关于他最新的“MUST光谱巡天望远镜”项目。
它与“天眼”等射电望远镜不同。
后者观察类似于电视信号的长波，而分光望远镜观察类似于人眼的接收。
最短波长与可见光相同，“最短波长比天眼波长短10的六次方”。
望远镜的分辨率与波长成正比，这意味着即使是几十厘米的分光望远镜，其分辨率也会比天眼高得多。
至于蔡峥目前的项目，分光望远镜的直径为6.5米，可以与“天眼”的观测波长互补。
对一个天体进行不同波长的观测可以让人们进一步了解这个天体。
美国斯隆数字巡天望远镜受益于科技进步。
过去十年，几乎每一个获得诺贝尔奖的天文发现都有，从2017年宇宙加速膨胀，到2016年中微子振荡，到2016年引力波，再到超大规模发现去年。
质量黑洞的发现与天文观测设备的进步有关。
欧洲、美国、日本等发达国家正在不断迭代观测设备，中国现在正在迎头赶上。
MUST是重要项目之一。
“它填补了一个空白。
”蔡峥表示，目前世界上还没有这样的大口径光谱巡天望远镜。
如果中国能建成，那将是“世界第一”。
早在蔡峥数百年前，天文学家就使用肉眼和简单的光学望远镜来探测太阳系中的恒星。
由于技术限制，一些几十年才见过的天文现象出现了。
如果恰逢阴天，你可能会错过一生。
随着技术的发展，新型天文望远镜、A空望远镜甚至人工智能技术的发展对天文研究和理论进步产生了重要影响。
从这个角度来看，蔡峥这一代的天文学家比他们的前辈幸福得多，因为他们可以利用现代技术和先进设备对宇宙中的星系和行星进行更精确的观测，同时可以利用计算机技术分析海量物质。
数据量。
快速分析。
“过去十年里，有六项诺贝尔奖颁发给了与天文学相关的团队。
”蔡峥认为，未来十年甚至几十年将是天文学发展的黄金时期。
“上下四个方向，称为宇宙，古往今来都称为宇宙。
”蔡峥认为，古人对宇宙的定义是“空间+时间”，这是非常准确的。
有句话说“照在我们身上的阳光只能持续8分钟”。
这意味着太阳发出的光穿过太空进入地球需要8分20秒。
从某种意义上说，天文学家不仅是观察外太空的物理学家，也是研究宇宙的“历史学家”。
那些神秘的天文词汇听起来和生活完全无关，但现实是，在这样的天文发现过程中，它们会与人类社会产生某种程度的联系。
20世纪90年代，NASA发明了CCD传感器来探测宇宙中的微弱信号。
它最终催生了数码相机，使人类从“胶片时代”进入“数码时代”。
CCD 演变成 CMOS，现在每个人的手机中都采用了 CMOS，将您拍摄的每张自拍照的光信号转换为数字信号。
CCD传感器来自哈勃望远镜项目。
20世纪70年代，为了探索霍金辐射，开发了亚毫米波接收器，其中的关键技术被应用于当今最常见的Wi-Fi。
“从某种意义上说，如果没有对天文学的探索，人们就很难愉快地用手机发朋友圈。
”天文学追求的目标太高了。
“一路走来，即使是一些小技术的改造，也能为人们的生活带来巨大的改变。
”财经人士表示，科大光谱巡天望远镜也是如此，这个项目的成功将在未来。
没关系，还有机会给人们留下更多的礼物，MUST有望为未来摄谱仪的小型化做出贡献。
“你可以想象，未来每个人的手机里都会有一个光谱镜头，可以用来识别假币、检查农药残留，甚至可以识别皮肤癌。
”蔡峥表示，光谱信息能做的远不止这些，是“未来发现的一座信仰金矿”。
澳科大光谱巡天望远镜项目是蔡峥的“自私意图”——了解暗物质和暗能量的本质和演化，“宇宙中只有4%是可见的，剩下的不可见的是26%的暗物质和69%的暗能量。
“它被称为暗物质，因为它是不可见的。
MUST可以从星团尺度到星系尺度去探索地球星系周围的暗物质信息，利用星系动力学重建暗物质的分布，最终有机会确认暗物质的本质。
至于暗能量，只有通过拍摄星系光谱，检测暗物质和暗能量的三维分布，并与邻近的三维分布线进行比较，才有可能提取暗能量是否演化的数据。
为了实现这些目标，需要“对宇宙早期天空区域进行更大规模的观测”，科大光谱望远镜就是为此而诞生的。
而如果我们能够弄清楚暗物质和暗能量的本质，以及它们的演化过程，或许可以帮助人类解开宇宙起源之谜。
但无论是“天空之眼”还是MUST，天文学研究的是距地球数亿光年之外的事物。
暗物质和暗能量的真相以及宇宙“大爆炸”的诞生之谜对世界公众意味着什么？ “如果你想说这对人们意味着什么，你就说不出来。
”蔡峥想了想，说道：“就像无论是日心还是地心一样，普通人还是过着正常的生活。
”蔡峥认为，天文学的成就给人类带来了巨大的福祉。
这更多的是认知上的影响和改变。
“人之所以为人，就是要了解自己不了解的事情，这是基本的需要。
”蔡峥说道。
在科大的帮助下，我们不仅有望将宇宙学距离测量的精度提高一倍，将宇宙学测量带入“超精确”时代，而且有助于补充现有其他类型望远镜发现的天体信息，以提高宇宙学测量的准确性。
进一步确认天体的身份。
物理性质。
同时，MUST望远镜本身的海量光谱数据也将使我们对从行星到星系的物理学有新的认识。
“我们有能力完成科大项目，这些来自宇宙深处的迷人发现将使中国人民感受到宇宙的魅力和兴奋。
”蔡峥自信地说。
在OPPO独家赞助的极客公园创新大会上，清华大学天文系副主任教授·蔡峥与西安航空学院抖音科技创新王牌讲师苟胜先生进行了探讨蔡峥的必须愿景。
野外巡天望远镜和未来天文学的“星海”的潜力。
以下为极客公园创新大会现场实录： 什么是天文学？三千多年前中国哲学家说得很好：上下四方构成宇宙，古今构成宇宙。
所以宇宙是空间和时间。
什么是空间？光可以在一天内传播到太阳系的边缘，光可以在一年内传播到距离我们最近的恒星。
如果在几十光年，或者几百光年之外，我们会看到很多像太阳一样的星星；如果在几千光年之外，我们会看到许多像太阳一样的星星。
银河系的悬臂在10000光年范围内可见；在几十万光年的范围内，我们可以看到有很多类似于银河系的星系充满了我们的宇宙。
几亿光年，几十亿光年之外，都可以看到宇宙的结构。
它就像纤维网，类似于蜘蛛网和人体血管——最小的事物与最大的事物具有非常高的相关性。
。
什么是星系？在过去的两到三十年里，我们对星系的理解发生了巨大的变化。
首先，星系只占宇宙总物质的一小部分。
星系外有一个巨大的暗物质晕，它通过星际介质相连，就像人类的血管一样。
宇宙的大部分是看不见的暗物质和暗能量。
如果我们再放大一点，宇宙就像一座有许多道路的城市。
这些道路就是暗物质组成的宇宙网络。
这些宇宙网络交汇的地方就是宇宙的总体结构。
从时间上来说，宇宙的“大爆炸”发生在数亿年前，但大约70亿年前，我们发现宇宙正在加速膨胀，这是非常难以理解的。
在地球上，如果一个人跳起来，由于重力的作用，速度会降低，人就会落回地面。
但当宇宙开始膨胀，物质的密度越来越低，直到达到一定程度时，一种非常神秘的“真空能量”主宰了宇宙的膨胀。
它表现为大范围的排斥力，被称为暗能量。
宇宙的标准模型是70%暗能量和26%暗物质，人眼可见的只有4%，96%不可见。
这是目前对宇宙的认识。
天文学现已进入全波段阶段。
人们可以探测到中微子和引力波。
从最短的伽马射线到最长的射电，它们对于宇宙的探索都具有重要意义，其中光学红外是重中之重。
光学红外信号在宇宙中非常常见。
光学是可见光的波动。
红外线的波长比可见光稍长，并且在夜间非常明亮。
加州理工学院和加州大学位于夏威夷的两排望远镜在过去十年中两次获得诺贝尔奖。
天上的哈勃望远镜也获得了诺贝尔奖。
我们国家射电望远镜有天眼，在伽马射线、X射线方面做了大量的工作。
但在光学红外设备方面，它与世界顶尖设备还有差距，这也是我们追赶的目标。
天体物理学进入了一个新时代。
欧洲、美国、日本等发达国家，他们的勘测设备已经识别出数百亿个天体，数据量非常大。
人工智能技术已广泛应用于天体物理学。
我的研究小组利用人工智能来探索暗能量的演化和暗物质的引力本质。
尽管取得了巨大进步，天文学也遇到了一些我们希望在未来十年解决的重大危机和问题。
问题之一是，当前的哈勃常数，即宇宙的膨胀率，在使用不同方法测量时是不同的。
暗物质的问题也是一样的。
不同方法测得的标准差有 4 到 5 个。
其原因很难理解。
这说明我们需要以更高的精度来测量宇宙。
例如，1亿光年的距离能否精确测量到1%，这对于理解暗能量的演化、掌握暗物质至关重要。
同时，目前的暗物质被学术界一致认为是冷暗物质，但这些冷暗物质目前还没有被发现。
研究表明天体物理学应该重新审视暗物质的性质。
清华大学目前的一个项目——澳科大广域巡天望远镜，口径为6.5米，视场为7平方度。
每次曝光可以捕获10,000个天体的光谱信息。
相比之下，美国普林斯顿大学斯隆数字巡天望远镜的口径为2.5米，视场为1平方度，曝光量可以捕获3个天体。
MUST全面领先于美国斯隆望远镜。
美国最近公布了未来十年的天文学计划，它想要解决的问题与我们想要回答的问题非常相关。
我们希望中国的“天眼”FAST射电望远镜能够在2020年建成，澳科大能够在这个新的时域窗口与美国和中国的望远镜合作，共同探索宇宙。
十年后，当我们再次谈论天文学时，肯定会有很多现在难以想象的事情被探索出来。
国际天文学联合会主席表示，MUST不仅是中国需要，也是全世界需要的，因为它可以与世界顶级巡天望远镜完美合作，中国有能力完成MUST项目。
美国莫纳克亚山顶上有两排10米凯克望远镜和日本东京大学的8米望远镜。
它们日复一日地在天空中巡逻，是我们人类知识边界达到最高水平的地方。
正是人类的这些巨眼，将我们面前45度的未知世界变成了我们身后45度的已知世界。
我希望通过我们的努力，用我们自己的中国技术，能够在7、8年内看到宇宙的边缘。
蔡峥教授（右）在极客公园创新大会上与苟胜先生对话 蔡峥教授与“苟胜老师”对话内容： 苟胜先生：现代天文学家如何研究宇宙？蔡峥：我们遵循开普勒当时建立的体系，从观测数据中寻找规律，通过统计方法得出结论。
牛顿能够从统计数据中推导出万有引力。
天文学就是这样发展起来的。
近十年来，AI技术已经涉足天文研究，用AI可以看到一些目前很难概括的理论。
人工智能比人类更擅长识别难以观察的事物。
因此，AI对于物理学也起到了很大的推动作用。
人工智能不仅可以帮助人们总结规则，还可以发现规则之外的点。
过去，人类处理这些点的速度非常慢，但人工智能非常快，这可以帮助人们发现他们从未想到的新物理。
苟胜老师：科大望远镜和“天眼”这样的射电望远镜有什么区别？蔡峥：射电望远镜本质上是一个可以接收米级电波的大型天线。
必须接收可见光和红外光。
它们的波长为三百纳米到一微米，比“天眼”短一百万倍。
根据光学衍射极限，如果孔径相同，UST的空间分辨率一定比“天眼”高一百万倍。
如果光圈更小，分辨率是相同的。
另外，贵州阴天较多，“天眼”仍然可以工作，因为无线电波可以穿过云层。
但MUST是不可能的，所以你需要去青海这样的地方。
MUST是我们眼睛接收到的同一个波段，在那里我们可以看到世界上最美丽的星空。
苟胜老师：天文学对普通人的生活有什么影响？蔡峥：影响有很多。
例如，MUST望远镜需要大量的线性光学设计，而这在中国目前是不具备的。
通过构建 MUST，我们可以提及我们的精密光学能力。
我们现在手机拍照用的CCD传感器，最早是被NASA用在哈勃望远镜上，希望它能看得更远。
相当于开启了图像数字化时代。
没有CCD，就不会出现后来的人工智能。
澳科大主要做光谱学，清华大学电子系也在研究新技术。
如果这项技术得以实现，未来光谱仪可以放置在手机中，可以用来检测钞票、农药残留甚至皮肤癌的真伪。
光谱信息是一座金矿，为照片增添了另一个维度。
苟胜老师：以后中国天宫空间站旁边也会有巡天望远镜。
对天文学家会有很大帮助吗？蔡峥：这是2018年发射的2.4米望远镜，视场是哈勃望远镜的两倍。
这个望远镜主要用来拍照，MUST用来拍光谱。
两台望远镜相互配合，完全互补，可以使我们的探索向前迈进一大步。
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