原標(biāo)題：看見宇宙邊緣：“中國天眼”讓全球科學(xué)家大開眼界
這對(duì)全球天文學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展是一件好事。
這是一臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡的悲劇，卻意外令全球科研人員收獲驚喜。
去年11月，由于年久失修經(jīng)費(fèi)不足，美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）宣布位于波多黎各的阿雷西博（Arecibo）望遠(yuǎn)鏡退役?；蛟S是巧合，已服役半個(gè)多世紀(jì)、曾為世界最大單碟射電望遠(yuǎn)鏡的阿雷西博在數(shù)周后意外坍塌，徹底罷工了。
世界科研人員看向地外天體的眼睛“瞎”了，然而，中國正在向國際科學(xué)家開放世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡“中國天眼”（FAST）。
在貴州平塘的大山深處，隱藏著現(xiàn)在世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球面望遠(yuǎn)鏡FAST，它正在取代美國阿雷西博天文臺(tái)的地位，成為世界上唯一的同級(jí)別射電望遠(yuǎn)鏡，即全球唯一的“天眼”。
FAST射電望遠(yuǎn)鏡，將成為全球探索宇宙波的希望。
歐洲南方天文臺(tái)（ESO）榮譽(yù)天文學(xué)家迪特里?！ぐ偷拢―ietrichBaade）教授早在去年就關(guān)注了FAST向全球科研人員開放的消息。他對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“中國將接受外國研究人員的請(qǐng)求，這無疑對(duì)全球天文學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展是一件好事。尤其是在阿雷西博望遠(yuǎn)鏡退役后，F(xiàn)AST的意義就更為重大了?！?/p>
對(duì)國際社會(huì)越來越開放
在截至2016年的53年中，阿雷西博天文臺(tái)一直是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，直到FAST建造完成。去年早些時(shí)候發(fā)生兩次電纜故障后，阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡倒塌，重達(dá)900噸的接收平臺(tái)直接墜落到望遠(yuǎn)鏡的反射盤上，因無法修復(fù)而永久關(guān)閉了。
自2011年開始建設(shè)、2016年落成啟用，歷時(shí)三年多調(diào)試驗(yàn)收，F(xiàn)AST的觀測(cè)范圍已經(jīng)能企及河外星系甚至百億光年之外的宇宙邊緣。
2021年，F(xiàn)AST將接受希望使用該儀器進(jìn)行研究的外國科學(xué)家的申請(qǐng)。FAST總工藝師、運(yùn)營和發(fā)展中心主任王啟明近期在接待海外媒體參觀訪問時(shí)表示：“FAST科學(xué)委員會(huì)將讓FAST對(duì)國際社會(huì)越來越開放?！?/p>
造價(jià)11億元人民幣的FAST直徑500米的巨型望遠(yuǎn)鏡接收盤球面能夠覆蓋30個(gè)足球場，不僅比坍塌的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡大，而且靈敏度也高出三倍。FAST于2020年1月開始全面運(yùn)行，主要工作是捕獲天體尤其是脈沖星發(fā)出的無線電信號(hào)。
FAST周圍方圓5公里范圍內(nèi)還設(shè)有“無線電靜默區(qū)域”，該區(qū)域禁止使用手機(jī)和計(jì)算機(jī)。王啟明表示：“我們從阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)中汲取了很多靈感，并逐漸對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，來建造FAST望遠(yuǎn)鏡?！?/p>
德國馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天文學(xué)家勞拉·斯皮特勒（LauraSpitler）表示，F(xiàn)AST望遠(yuǎn)鏡擁有“令人印象深刻的靈敏度”，將有助于詳細(xì)跟蹤宇宙波信號(hào)的來源。
“能夠使用望遠(yuǎn)鏡讓我感到非常興奮?！泵绹鞲ゼ醽喆髮W(xué)射電天文學(xué)家莫拉·麥克勞克林（MauraMcLaughlin）表示。她說希望用FAST研究脈沖星，包括在銀河系外的星系中搜尋脈沖星，“這些脈沖星太微弱，很難用現(xiàn)在的望遠(yuǎn)鏡看到”。
麥克勞克林還表示，F(xiàn)AST將促進(jìn)國際合作的努力，從而發(fā)現(xiàn)時(shí)空漣漪將如何席卷整個(gè)銀河系。國際脈沖星計(jì)時(shí)陣列（（IPTA））正在使用世界各地的射電望遠(yuǎn)鏡監(jiān)視脈沖星的常規(guī)發(fā)射，尋找會(huì)揭示這些低頻引力波通過的畸變。
“到2030年代，F(xiàn)AST應(yīng)該已經(jīng)進(jìn)行了足夠的靈敏度測(cè)量，以研究此類波的各個(gè)來源，例如超大質(zhì)量黑洞的碰撞?！彼f，“這就是FAST真正發(fā)揮作用的地方?！?/p>
靈敏度和分辨率“強(qiáng)者”#p#分頁標(biāo)題#e#
“中國天眼”開創(chuàng)了建造巨型射電望遠(yuǎn)鏡的新模式，突破了傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡的工程極限，采用全新設(shè)計(jì)方案、口徑更大，比國外同類望遠(yuǎn)鏡的調(diào)試期更短，遠(yuǎn)超國際慣例和同行預(yù)期。
靈敏度和分辨率是射電望遠(yuǎn)鏡的兩大核心指標(biāo)。由于星體距離地球十分遙遠(yuǎn)，信號(hào)到達(dá)地球時(shí)能量微弱，靈敏度是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)暗弱天體的能力，而要想進(jìn)一步看清遙遠(yuǎn)天體的真實(shí)面貌，就要依靠分辨率。
借助“中國天眼”超高的靈敏度，國家天文臺(tái)已經(jīng)將脈沖星的計(jì)時(shí)精度提升至世界原有水平的50倍左右，這將有可能使人類首次具備極低頻的納赫茲引力波的探測(cè)能力。
FAST也是中國近年來深空探索最受全球矚目的大科學(xué)裝置。1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者約瑟夫·泰勒（JosephTaylor）教授曾在一次上海訪問中對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“中國在天文觀測(cè)大裝置的建設(shè)方面成就非常大，‘中國天眼’的建成只花了5年時(shí)間，期待它給我們帶來更多驚喜?！?/p>
約瑟夫·泰勒曾在2016年FAST正式完工時(shí)親臨現(xiàn)場參觀。他用“震撼”來形容這一世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。借助這只巨大的“天眼”，科研人員可以窺探星際之間互動(dòng)的信息，觀測(cè)暗物質(zhì)，測(cè)定黑洞質(zhì)量，甚至搜尋可能存在的星外文明。
“中國天眼”奠基人、已故FAST工程首席科學(xué)家南仁東在評(píng)價(jià)FAST的時(shí)候曾表示，F(xiàn)AST適合前沿性和探索性的小型研究，比如對(duì)脈沖星的研究。“一塊方糖大小的脈沖星的重量就可以達(dá)到幾十億噸。”南仁東曾在接受采訪時(shí)說道。
FAST一問世便捷報(bào)頻傳。從2017年10月首次發(fā)現(xiàn)2顆脈沖星以來，到2020年1月，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)102顆脈沖星，兩年的“調(diào)試階段”中發(fā)現(xiàn)脈沖星的數(shù)量，超過同期歐美多個(gè)脈沖星搜索團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)數(shù)量的總和。
泰勒對(duì)“中國天眼”調(diào)試階段就發(fā)現(xiàn)了100個(gè)脈沖星和多起磁暴現(xiàn)象表示驚嘆。他對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“為了能夠獲得最大程度的數(shù)據(jù)，我們要珍惜射電望遠(yuǎn)鏡的工作時(shí)間，希望相關(guān)購買數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)能夠盡可能地下載所購買的數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)，從而提升射電望遠(yuǎn)鏡的效率?！?/p>
望向更深的宇宙
除了研究脈沖星，F(xiàn)AST未來還可以研究中性氫（與“宇宙大爆炸”有關(guān)）、黑洞吞噬小天體、星體演化和搜尋地外文明等。FAST收集的數(shù)據(jù)將有助于更好地幫助全球科學(xué)家了解宇宙的起源，尋找外星生命。
針對(duì)“中國天眼”未來應(yīng)用的探索，泰勒表示：“很多人都想探測(cè)暗物質(zhì)和暗能量，用射電望遠(yuǎn)鏡的方式來進(jìn)行探索，對(duì)我們可能格外重要?！?/p>
因發(fā)現(xiàn)引力波而獲得2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的巴里·巴里什（BarryBarish）教授對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，目前全球有三個(gè)非常不同的項(xiàng)目在觀測(cè)著宇宙深空。第一個(gè)項(xiàng)目就是“中國天眼”項(xiàng)目；第二個(gè)項(xiàng)目是加拿大氫強(qiáng)度測(cè)繪實(shí)驗(yàn)（CHIME）射電望遠(yuǎn)鏡，它由四個(gè)100米長的半圓柱形接收器組成，每天都會(huì)掃描整個(gè)北半球上空，2019年1月，該天文望遠(yuǎn)鏡偵測(cè)到來自外太空的電波；第三個(gè)項(xiàng)目是平方公里陣列射電望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目（SKA），這是一個(gè)多國共同開展的大型科學(xué)項(xiàng)目，也被稱作“世界巨眼”。這是一個(gè)完全數(shù)字化的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，一期項(xiàng)目建設(shè)的投入就達(dá)到20億美元。SKA項(xiàng)目計(jì)劃2021年開建。
根據(jù)國家天文臺(tái)消息，自2020年1月驗(yàn)收以來，“中國天眼”（FAST）設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定可靠，取得一系列重大科學(xué)成果，發(fā)現(xiàn)脈沖星數(shù)量超過240顆，基于“中國天眼”數(shù)據(jù)發(fā)表的高水平論文達(dá)到40余篇。借助“中國天眼”，我國科研團(tuán)隊(duì)迅速成為國際快速射電暴領(lǐng)域的核心研究力量。
澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)物理學(xué)教授約翰·迪基（JohnDickey）表示：“中國無疑是一個(gè)全球科學(xué)研究中心，中國的研究成果令人印象深刻，與北美或西歐處于同一水平。與世界上任何先進(jìn)國家相比，中國的科研人員都是領(lǐng)先的和有創(chuàng)造力的?！?/p>
來自美國亞利桑那州立大學(xué)的中國科學(xué)政策專家丹尼斯·西蒙（DenisSimon）表示：“中國科學(xué)創(chuàng)新的進(jìn)步一直很快，知識(shí)的自由獲取賦予了科學(xué)和工程界探索新想法的可能性，并激勵(lì)科研人員在研究環(huán)境中承擔(dān)更大的風(fēng)險(xiǎn)。曾經(jīng)盛行的規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的文化已被一種更具企業(yè)家精神的文化所取代?！?/p>