《星空的琴弦：17哈勃深空场》歌词

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[00:00:04] 欢迎收听科学有故事

[00:00:09] 比科学故事更重要的是科学

[00:00:34] 这里是仰望星空

[00:00:36] 天文学史话

[00:00:38] 199 5年12月18日

[00:00:40] 这看上去呢

[00:00:41] 是平凡的一天

[00:00:43] 一个来自美国的天文研究小组租用了哈勃望远镜

[00:00:48] 他们选择了一个颇受争议的天区进行观测

[00:00:52] 大家要知道

[00:00:53] 全世界的天文学家都在争相排队租用哈勃的观测时间

[00:00:58] 每个人呢

[00:00:58] 都会认为自己要观测的那个位置是最重要的

[00:01:02] 可是这一次

[00:01:04] 他们要观测的这片区域却让许多人大跌眼镜

[00:01:09] 因为这次要观测的区域是一块黑区

[00:01:13] 并且还是全天中最黑的黑黢

[00:01:16] 我这里解释一下什么是黑区啊

[00:01:18] 顾名思义

[00:01:19] 它就是天空中一块看似什么也没有的黑黑的区域

[00:01:24] 那么

[00:01:24] 这次他们要观测的这个黑区有多大呢

[00:01:28] 大概仅仅只是一个点的大小用专业点的话来说就是一百四十四五秒这就相当于你站在100米开外

[00:01:36] 看一个网球的大小

[00:01:38] 它只占整个天区的24 00万分之一

[00:01:42] 你可以想象这是多小的一个点

[00:01:45] 更让人受不了的是呢

[00:01:46] 他们一下子就租用了哈勃整整11 天的观测时间

[00:01:51] 这可是一个相当长的观测时间啊

[00:01:53] 全世界有很多的天文学家

[00:01:55] 他们就吐槽这个NASA 说

[00:01:57] 你们怎么能批准这样一次不靠谱的观测计划呢

[00:02:01] 有很多人就预言这11 天观测下来

[00:02:04] 那个黑点中什么也看不见最后呢

[00:02:07] 会成为一个笑柄

[00:02:08] 浪费哈佛宝贵的工作时间就在这样的一片的质疑声中

[00:02:14] 哈勃太空望远镜把镜头聚焦到了内片位于大熊座的黑区上

[00:02:21] 从12 月18 日一直观测到了12 月28 日

[00:02:25] 在这11 天当中

[00:02:27] 哈勃绕地球转了150 圈在四个不同的波段上整整曝光了342 次

[00:02:35] 在宇宙中穿行了10 0多

[00:02:37] 一年的光子一颗一颗落在了哈勃极为灵敏的感光元件上谁也没有想到这些光子组成的图像将让全世界的天文学家接受一次**式的洗礼

[00:02:53] 哈勃最终拿到的342 张图像合成成了一张照片

[00:02:58] 使称为哈勃深空厂

[00:03:01] 这恐怕是人类天文学史上到目前为止最为重要的一章天文照片

[00:03:07] 没有之一

[00:03:08] 下面我就把这张照片放在本期的专辑封面上你们可以看一下这张图就称之为哈勃升空厂

[00:03:17] 不过呢

[00:03:18] 我估计可能大多数人一看到这张照片是不知所云的一种感觉你完全看不明白这张照片的震撼之处到底在哪里

[00:03:27] 其实这很正常

[00:03:28] 如果不解释的话呢

[00:03:30] 普通人谁也看不出这张照片到底有多牛

[00:03:32] 逼我给你解释一下

[00:03:35] 在这张照片中

[00:03:36] 每一个光点

[00:03:38] 哪怕是最暗弱的一个光点

[00:03:41] 其实都不是一颗星星

[00:03:43] 而是一整个星系

[00:03:46] 一个像银河系这样包含了上千亿颗恒星的星系

[00:03:52] 那么

[00:03:52] 在这么一个全天只有24 00万分之一的区域中

[00:03:57] 哈勃就拍摄到了超过30 00个星系

[00:04:02] 这是不是有点儿被震撼到了

[00:04:04] 宇宙中这个星系的分布密度基本上是均匀的这一点呢

[00:04:09] 老早就被观测所证实了那么哈勃升空厂就告诉天文学家宇宙中可以被观测到的星系总数将超过一千亿各

[00:04:21] 在这张照片出来之前呢

[00:04:23] 你去问全世界所有的天文学家哪怕是最富有想象力最大胆的天文学家你问他这个宇宙中有多少个星系

[00:04:32] 我估计他最多只敢回答你是几百万个

[00:04:36] 但这一次哈勃太空天文望远镜

[00:04:39] 直接把这一数字推到了一千一

[00:04:44] 这确确实实是大大超越了之前所有天文学家的估计实在是多到有点恐怖了

[00:04:52] 如果我们假设我们的银河系在宇宙中是一个中等大小的星系的话

[00:04:58] 那么宇宙中平均每个星系就包含了一千亿到两千亿颗恒星

[00:05:04] 这样算下来

[00:05:05] 我们全宇宙中恒星的数量就是一千一乘以一千亿

[00:05:11] 这样子的一个数量大概是一个什么概念呢

[00:05:14] 我估计很多人是想象不出来的

[00:05:17] 如果我们要打一个比方的话

[00:05:19] 那么你可以把它想象成是地球上所有沙子的数量

[00:05:23] 包括所有沙漠和海滩上的沙子

[00:05:26] 虽然这听上去实在是令人难以置信

[00:05:30] 但这的确是一个观测事实

[00:05:33] 哈勃升空厂除了让我们的天文学界对宇宙中心系的数量感到震撼以外

[00:05:40] 还有另外一个重要的研究价值

[00:05:43] 这些海量的星系照片

[00:05:45] 让天文学家对银河系的演化研究找到了第一手资料

[00:05:50] 为什么我会说其他星系的照片是研究银河系的第一手资料呢

[00:05:56] 因为宇宙学原理

[00:05:58] 我们先来讲讲这个宇宙学原理到底是什么

[00:06:01] 他是现代天文学家研究宇宙天体演化所依据的一个基本原理

[00:06:08] 它的核心概念就是两个字平庸

[00:06:11] 我们在宇宙中所处的位置和演化的阶段

[00:06:15] 都是平庸

[00:06:15] 而无任何特殊之处的

[00:06:17] 如果用我的话来解释的话

[00:06:20] 这个原理就隐含着这样子的一个推论

[00:06:23] 同一个星系的多个时间段面与多个星系的同一个时间段面是等价的

[00:06:29] 这句话说的蛮绕的

[00:06:31] 也不太通俗

[00:06:32] 所以呢

[00:06:32] 我需要解释一下

[00:06:34] 比如说我们要研究某个细菌的一生其实不需要盯着这个细菌连续不断的拍摄

[00:06:41] 我们只要对着一片细菌拍一个照片

[00:06:44] 那么在这张照片中就会有所有细菌在各个年龄阶段的形态

[00:06:49] 这里面也隐含着一个假设前提

[00:06:53] 就是我们知道所有的细菌它们的演化过程都是差不多的

[00:06:58] 如果外星人要研究人类从出生到死亡

[00:07:01] 全过程的身体形态变化也不需要跟踪一个人的完整的一生

[00:07:07] 他们也只需要在同一时刻给大量的人类拍一张照片就可以了

[00:07:12] 只要样本数量足够就能够看到从婴儿到老人的所有形态

[00:07:18] 这里面隐含的一个假设前提也是每个人的演化过程基本上是一样的

[00:07:24] 因为从形态的角度来说

[00:07:25] 每个人都是平庸的

[00:07:27] 并不会有本质上的差异

[00:07:30] 于是呢

[00:07:31] 我们研究星系的演化也可以应用这个原理只要在同一时刻拍到的星系数量足够多

[00:07:38] 也就能分析出一个典型星系的演化过程

[00:07:42] 因此说

[00:07:43] 我们就可以通过观察众多别的星系的不同形态来了解自身银河系的过去与未来

[00:07:51] 最新的观测数据表明我们的银河系正在与仙女座大星系互相接近几十亿年以后呢

[00:07:59] 会与仙女座大星系相撞

[00:08:01] 那么相撞之后会发生什么

[00:08:04] 除了可以用计算机来模拟以外呢

[00:08:07] 我们还可以到宇宙中去搜寻其他两个星系相撞后的形态

[00:08:13] 它可以和我们计算机模拟的结果

[00:08:15] 互相验证

[00:08:17] 于是天文学家可以告诉我们

[00:08:20] 如果银河系和仙女座大星系互相相撞

[00:08:24] 以后会最终形成一个棒旋星系

[00:08:27] 如果大家想看一下这个棒旋星系到底长啥样

[00:08:31] 那么你可以关注我的同名微信公号

[00:08:34] 然后在公号里头回复关键字心细

[00:08:38] 你就能看到本期节目的相关图片资料

[00:08:42] 人类对宇宙的研究

[00:08:44] 因为哈佛的上天而提升了一个层次

[00:08:48] 在哈佛之前基本上是以研究恒星来认识宇宙的

[00:08:52] 而在哈佛之后呢

[00:08:54] 则是以研究星系来认识宇宙这种研究方法上的本质飞跃必将带来认识上的飞跃

[00:09:02] 但是接下去的两个新发现却给自信满满的天文学家们迎头浇了一大盆凉水

[00:09:09] 我们对宇宙的了解其实还只是宇宙的一小部分神秘的宇宙

[00:09:16] 只不过是像好奇的人类稍稍敞开了大漠的一小角而已

[00:09:21] 写三体的刘慈欣还写过一篇科幻短篇小说叫朝闻道

[00:09:27] 在这篇科幻小说中

[00:09:29] 他写了一个普通人

[00:09:30] 几乎很难理解的故事

[00:09:32] 故事大致是这样子的

[00:09:34] 所以有一天外星文明降临了

[00:09:36] 地球

[00:09:37] 当然他们的文明程度要远远胜过人类文明外星文明给地球人一个机会

[00:09:43] 每个人都可以去问他们一个科学上的问题

[00:09:47] 并且保证地球人一定能得到正确的答案

[00:09:50] 但只有一个条件得到答案以后马上就去死

[00:09:54] 我说到这里估计你马上就明白了小说标题的含义

[00:09:58] 子曰

[00:09:59] 朝闻道

[00:10:00] 夕始可以小说里面都不是稀*可以了

[00:10:04] 而是历史可以对我们大多数普通人而言呢

[00:10:08] 这似乎是不可理解的一件事情

[00:10:11] 难道真有人为了一个科学问题的答案会放弃自己的生命吗

[00:10:16] 人都死掉了知道答案又有什么用呢

[00:10:19] 但是我却能深深的体会这个故事我非常相信这个世界上绝对有这么一批科学家就是朝闻道

[00:10:28] 历史可以的人

[00:10:30] 在人类的基因中有一种叫做好奇心的生物编码

[00:10:35] 每个人都有

[00:10:36] 只是多少强弱的区别而已

[00:10:39] 有这么一些人好奇心已经强到可以为此放弃生命而历史上正是这样的一群科学家把人类对宇宙规律的认识提升到了一个又一个新的高度

[00:10:53] 他们探索自然规律

[00:10:54] 没有任何其他的目的仅仅是为了满足好奇心而已

[00:10:59] 你还真别不信

[00:11:00] 真有这样子的一大批人

[00:11:03] 如果刘慈欣

[00:11:04] 刚才那篇小说中的场景真的出现在了地球上我可以保证有很大一批

[00:11:10] 天文学家物理学家会为了一个问题而放弃生命这个问题就是暗物质到底是什么

[00:11:18] 这是怎么一回事呢

[00:11:20] 还得听我从头说起

[00:11:22] 我们得从1932 年开始讲起荷兰有一位著名的天文学家叫奥尔特

[00:11:29] 你可能听说过奥尔特云这个词对吧

[00:11:32] 对

[00:11:33] 就是这个奥尔特

[00:11:35] 她在极其有限的观测条件下隐约发现一个事情不怎么对头

[00:11:41] 什么事情呢

[00:11:42] 就是银河系的自转似乎不太符合牛顿力学

[00:11:46] 大家都知道我们的太阳系以太阳为中心

[00:11:50] 好多行星绕着太阳转离太阳越远的行星就会转得越慢

[00:11:56] 比如说火星距离太阳比地球更远

[00:12:00] 那么他的一年就是687 天

[00:12:02] 这个现象