茉莉花新闻网

中華青年思想與行動的聚合地

天文学在生活中的运用有哪些?

113921d2c6d52942b651c6235c93684e l
太空精酿,著有《下一站火星》《啤博士的啤酒札记》
查看知乎原文

先谈个小例子,Wi-Fi 的发明。

v2 f2f0ce5d0e0d601feb13c7a0821534ff 720w

地球是太阳系乃至整个宇宙唯一有 Wi-Fi 的星球(图自gifer.com

相信大家不会否认:地球是宇宙内目前唯一适合人类生存的星球。

因为只有这里有 Wi-Fi(手动滑稽)。

去年,我们组的全组活动去了这么一个地方,荷兰的 Dwingeloo 村和附近的 Westerbork 村 ,它们距离很近。而让它们闻名遐迩的,是人类天文学历史上两个著名的射电天文望远镜。这种射电望远镜通过收集宇宙深处传来的电磁信息,洞悉宇宙深处的奥秘。

其中,Dwingeloo 村的望远镜口径达到 25 米,虽然现在来看比起我国的 500 米口径 FAST 天眼不值一提,但它早在 1956 年就建设完毕,并成为当时的世界第一。

v2 e04e96c437339fc09a6883e6c2ed5be3 720w

Westerbork Synthesis Radio Telescope(图自:Onderwijsgek)

1970 年,科学家们在附近的 Westerbork 村建立了共计 14 面 25 米口径射电望远镜,它们延东西向排成一个 2700 米的阵列,能够形成综合孔径射电望远镜,相当于扩大了有效观测口径、效果更好,也是现在射电望远镜发展的主流思路之一。

在参观过程中,负责讲解的教授告诉了我们一个震惊的消息,这里竟然是 Wi-Fi 的起源地!

下面邀请我们的主角,来自澳大利亚的约翰·奥沙利文博士(John O'Sullivan),他是一名射电天文学家,同时也是一位著名的电子工程师,Wi-Fi 就是他的成名作。

v2 e085cdd2bbc1439dc8d6a0575b28f2c0 720w

奥沙利文博士因为对 Wi-Fi 做出的巨大贡献获得了无数荣誉(图自:SATorchi)

1974 年,他从悉尼大学博士毕业后来到 Dwingeloo 射电望远镜和 Westerbork 望远镜干涉阵列工作。

当时工作的一个重大难点是望远镜收集完数据之后如何将它们集中处理。使用彼时笨重、昂贵、效率低的硬盘拷贝实在费时费力,他就和同事们研究如何将数据进行处理、进而实现无线传输,尤其是针对原本噪声较大的天文图片,这样能大大提高科研产出的效率。

因而,在 1977 年他和同事们就将研究成果发表出来。在随后的时间内,他也一直致力于不断提高这项技术,最终他的贡献成为 IEEE 802.11 系列标准的重要内容,这个系列从 1997 年成型并不断更新,成为无线局域网技术的绝对核心。

它的最重要应用莫过于今天的 Wi-Fi 了,以至于在业内人士看来,Wi-Fi 基本等同于 IEEE 802.11 标准。

v2 bebfac446e202b4733abc45a5da93eb1 720w

这个小小的 Wi-Fi 标志,已经成为现代社会无数人生命的一部分

讲到这里,有必要为大家纠正一个观点。很多人都认为天文学是一种科学家研究星球和宇宙的酷炫学科,距离普通人生活非常遥远。

但实际上,天文学是一个非常基础的自然学科,可以说伴随着人类文明的伊始便不断发展,几千年来,已经成为一个门类众多、分支方向复杂的学科。它的发展需要将数学、物理、化学、工程等多个学科融合在一起,它的进步也促进或倒逼相关学科同步前进,Wi-Fi 只是一个典型例子而已。

因为天文学为人类带来的贡献简直不胜枚举。

爱因斯坦提出相对论之后,从理论上讲能解释物理学领域的时空和引力问题,这两者同时也是天文学的根本。但相信大家也听说过各种“全世界只有几个人能看懂相对论”类似说法,一个重要的原因在于当时的条件并不能直接验证。后来起决定性作用的,还是来自天文学观测。水星近日点进动观测、光波在太阳附近传播时的偏折、光波重力红移效应等,成为验证爱因斯坦理论并让他声名鹊起的爆发点。

相对论给人类带来了非常伟大的贡献,一个典型的例子在于 GPS 和北斗卫星的应用。考虑到狭义相对论和广义相对论的综合作用,它们的原子钟必须调整频率后才能进入太空,否则根本无法工作。

v2 c47fc9bd214aabb53e7888466bb41d40 720w

当质量较大的恒星发射光线远离引力源时,便会出现从蓝到红的红移现象

而对于包括 GPS 和北斗卫星在内的整个人类航天器研制中,几乎每一个任务都会搭载恒星敏感器,这种仪器可以对天文学已经研究透彻的太阳或星空背景拍照,从而通过对比拍出的图片和数据库中的存储信息,获取自己的精确姿态信息。这种技术大大领先了此前只能依赖惯性器件获得姿态的方式,极大降低了成本并提高了精度。

甚至对于我们日常已经习惯的 CCD(Charge-Coupled Device,电荷耦合器件)所主导的电子照相影音时代,也与天文学有密不可分的关系。早在 1970 年代,CCD 的发明,很大程度就是为了满足天文和航天任务的需求。1976 年发射的锁眼 11 卫星,成为世界首个使用 CCD 技术的侦察卫星,信息通过无线通讯技术直传地面即可、不必像此前卫星普遍携带胶片重返地球。而随后天文史上大名鼎鼎的哈勃望远镜在 70 年代末成功立项,它就是一个民用版的锁眼 11 卫星,将这个神秘的军事 CCD 成像技术彻底民用化,经过多年发展最终改变了我们今天的生活。

v2 ea24ce1c84c5fffa46087b51d27246bc 720w

哈勃望远镜是人类史上最成功的天文仪器,它也带动了无数新技术的民用化(图自:NASA)

即便是电子影像时代之前的胶片时代,胶片也最早是天文学家为了解决观测太阳影像记录问题而使用的,它随后撑起了 20 世纪无数人的美好回忆。

如果把科幻作为成年人的童话,天文学则为这个童话提供了最多的故事背景,无数著名的科幻作品都基于人类天文学的进步,《三体》就是一个极好的例子。天文学也是人类最为流行的爱好之一。

在整个科学领域,流传一句著名的话:“科学无国界”。这句话用来形容天文学发展再不为过,因为几乎任何一个大型的天文学研究,都是各国科学家国际合作的结果,从天文学开始,这种国际合作也推广到各个领域。

而天文学最融入每个人生活的贡献,则是它在几千年内塑造了人类对时间的认知,关于这部分内容,强烈推荐下天文学大佬 @尞祡 的回答:

天文学在生活中的运用有哪些?

天文学是人类文明进步的重要引擎,看看它为人类做过什么就知道了。


同类信息

查看全部

茉莉花论坛作为一个开放社区,允许您发表任何符合社区规定的文章和评论。

茉莉花新闻网

        中国茉莉花革命网始创于2011年2月20日,受阿拉伯之春的感召,大家共同组织、发起了中国茉莉花革命。后由数名义工无偿坚持至今,并发展成为广受翻墙网民欢迎的新闻聚合网站并提供论坛服务。

新闻汇总

邮件订阅

输入您的邮件地址:

linkedin facebook pinterest youtube rss twitter instagram facebook-blank rss-blank linkedin-blank pinterest youtube twitter instagram