Space,
the final frontier.
These are the voyages of the starship Enterprise.
Its 5-year mission:
to explore strange new worlds
to seek out new life and new civilizations
To boldly go where no man has gone before.
---- 《Star Trek》Capt.Kirk
作为《星际迷航》系列的终极粉丝,每当上述字幕出现在荧幕时,笔者总是有种莫名的热泪盈眶的冲动。与浩瀚的宇宙相比,人类实在太过于渺小,但恰恰是这渺小,一直激励着我们,探索生命和文明的边界:我们是谁?我们从哪里来?我们是否孤独?每一个仰望星空的人,都曾经问过自己这三个问题。
而有一个人,用22年的时间,用尽生命的最后一点光,试图让人类看清宇宙的样子,这个人就是南仁东。

南仁东,FAST工程首席科学家、总工程师,国家天文台研究员,原北京天文台副台长。
南仁东在22年的时间里,只干了一件事,但就是这件事,换来了祖国千万年的星空视野,让中国的天文探测水平领先了世界二十年。那就是修建500米口径球面射电望远镜,简称FAST工程(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)。

那么问题来了,这是一个怎样牛逼的工程?
首先,在天文望远镜的家族中有两种分支:一种是“千里眼”,一种是“顺风耳”。“千里眼”是以美国哈勃为代表的光学望远镜,它能够捕捉的光学波长,大概在300~700纳米之间。

而“顺风耳”,就是以我国FAST为代表的射电望远镜。它能够捕捉的电磁波波长,大概在1毫米~几十米之间。

科学界的最高奖——诺贝尔奖,一共有10个颁发给与天文学有关的领域,其中有6个是基于天文观测的。而这6个当中,都是射电天文学所成就的,因此也侧面反映出在这个家族里,“顺风耳”比“千里眼”可厉害得多。
在FAST工程之前,世界上最大的射电望远镜,是位于美国波多黎各岛的山谷中的,350米口径的阿雷西博望远镜。

1974年,人类首次有意识地向太空发射信号,就是用阿雷西博望远镜完成的。
- 阿雷西博望远镜向距离地球25,000光年的球状星团M13发送了一串由1679个二进制数字组成的信号,称为阿雷西博信息。如果信息被地外智慧生命所接收,会读到如下的信息:用二进制表示的1-10十个数字;DNA所包含的化学元素序号;核甘酸的化学式;DNA的双螺旋形状;人的外形;太阳系的组成;望远镜的口径和波长。发送一遍这个信息用时三分钟,一共发送了两次。
007电影系列的《黄金眼》部分场景是在这里拍摄的:

著名科幻电影《超时空接触》,也是以阿雷西博天文台为背景,讲述了26光年之外织女星的宇宙文明:

去年曾引起轰动的引力波,也是利用阿雷西博射电望远镜发现的,并获得了诺贝尔物理学奖。

50多年来,美国阿雷西博望远镜一直无人超越,直到2016年9月25日,我国自主设计、自主研发、自主生产的FAST望远镜,在贵州省平塘县的喀斯特洼坑中落成启用,成为了世界最大单口径,最灵敏的射电望远镜。
Q1:FAST究竟有多大?
一个标准的足球场是这样的,大概是7000多平米:

FAST的大小是30个足球场这么大!!!

Q2:中国FAST比外国的望远镜牛逼吗?
比起口径100米的德国波恩望远镜,FAST的灵敏度提高约10倍,与被评为“人类20世纪十大工程之首”的美国阿雷西博望远镜相比,FAST的综合性能提高约10倍!
Q3:FAST到底有多灵敏?
打了个比方,你把手机放到月亮上,FAST照样清清楚楚听到;又或者有人在美国咳嗽了一声,FAST在贵州的大山里也能听到。更专业的说法是:它能够听到137亿光年之外的电磁波,你问我137亿光年有多远?????这个距离接近宇宙的边缘……
Q4:FAST是如何工作的?
我们可以用一个装置,来演示FAST是如何接收来自宇宙的信息的。
首先我们把这个小锅比作FAST:

这些掉落的兵乓球比作宇宙的电磁波:

当兵乓球垂直落在小锅表面时

由于小锅的表面是一个抛物面,兵乓球都会反射到一个点上,把这个焦点上的铃铛撞得叮当乱响:

FAST就是这样的一个锅,只不过要大得多……宇宙信息就是乒乓球,就是这么简单?差不多吧……写复杂了你们也不懂啊……
但是宇宙中的电磁波,并不只有FAST头顶上的,还有来自各个方位的。而以往的射电望远镜的锅都太大了,无法像人的耳朵那样想听哪里,就把耳朵对准哪里。
因此,这就体现出FAST的优越性,既然耳朵动不了,那就耳膜动!
我国的FAST是世界上唯一一个能够变形的射电望远镜!
根据观测的方向,FAST会拉扯索网来变形天线锅,如同人类转动自己的眼珠,这样遥远的太空对它来说,将不存在方向上的死角。而美国阿雷西博望远镜,它是固定在地面上不!动!的!被FAST完虐。

Q5:FAST能够干什么?
由于灵敏度提高,FAST能看到更远、更暗弱的天体,寻找地外文明的概率将提升5至10倍。总的来说,FAST有五大目标。
1、巡视中性氢
- 目前多数研究者认为,宇宙起源于137.4亿年前的一次大爆炸。但是,由于此前科学家很难将观测延伸到如此久远之前,关于大爆炸的细节,尤其是爆炸之初最为重要的60秒里发生的剧变,至今尚无明确答案。幸运的是,宇宙中还有一位与大爆炸几乎同龄的“老人家”——中性氢。中性氢能辐射出21厘米氢谱线,它能穿越宇宙尘埃、暗云等星际物质,因此能用于研究星际中性氢原子分布、银河系和河外星系结构,帮助人们解开宇宙大爆炸之谜。

2、探索暗物质,探索暗能量
- 这个宇宙中除了固态、液态、气态、“场态”以外,还有另一种物质状态是人类所不了解,这种物质不同于普通物质的一切属性及其存在和作用机制,故而科学家为了区分它们暂且将它称之为“暗物质”、将其具备的作用称之为“暗能量”,而其作用正好相当于爱因斯坦所引入的“宇宙常数”。因此“暗物质”和“暗能量”就成为当今天文学界、宇宙学界和物理学界等等科学界中最大的谜团之一。

3、发现脉冲星
- 脉冲星,就是旋转的中子星。脉冲星是在1967年首次被发现的。当时,还是一名女研究生的贝尔(这也是一个有故事的女同学,以后可以深扒),发现狐狸星座有一颗星会发出一种周期性的电波。经过仔细分析,科学家认为这是一种未知的天体。因为这种星体不断地发出电磁脉冲信号,就把它命名为脉冲星。探测脉冲星有助于我们研究极端状态下的物质结构与物理规律。

4、寻找地外文明
- 地外文明的分类是根据1964年前苏联天体物理学家卡达谢夫提出的标度方法进行的,分为Ⅰ型文明、Ⅱ型文明和Ⅲ型文明。如果在宇宙中存在着Ⅲ型文明,无论它在哪里,只要它对准我们发射电波,我们就能探测到它。目前地外文明尚没有被地球上的生命所观测到。

如此牛逼闪闪、前无古人,后不知道有没有来者的工程,就是在南仁东22年近乎执拗的坚持下,一步一步艰难完成的。
1945年出生的南仁东是名副其实的“学霸”,当年以吉林省的高考理科状元,考入清华大学无线电系。
1968年自清华大学以优异成绩毕业后,回到吉林省通化市无线电厂工作。

1978年工作10年后,因为喜欢仰望苍穹,就“率性”报考了中科院读研究生,从此在天文领域“一发不可收拾”。
1993年,南仁东48岁,在当年日本国际无线电科学联盟大会上,科学家们提出:在全球电波环境继续恶化之前,建造新一代射电望远镜,接收更多来自外太空的讯息。
时任北京天文台副台长的南仁东,一把推开代表中国参会的吴盛殷的门,直率地说:“咱们也建一个吧。”
当时,南仁东回国三年。此前,他在日本国立天文台担任客座教授,一天的薪水相当于国内一年。

1994年,南仁东带领天文台的同事开始了选址工作,大口径射电望远镜的选址,地貌要最接近天线锅的形状,这样方便建造,工程量小,不用开山炸石,同时附近5至10公里范围内,不能有电磁波信号发射。

为给“天眼”选个好台址,南仁东带领团队,先后对比了1000多个洼地。同时,有两路人马独立搜寻,初步确定了300多个候选洼坑,然后又通过计算机模拟工程填挖量,从中选出30多个实地考察。
最后才选中了不大不小,深度合适、形状很圆,适于施工建设的“大窝凼”。

而这一奔波,就是十!二!年!
2007年,南仁东62岁,这一年,国家批复了FAST立项建议书。
2011年3月,FAST工程正式动工建设。
2016年9月25日,FAST建成启用
掐指一算,十年又这么过去了……
这FAST项目从安装第一块反射面板到即将完成的过程:

从规划立项到选址勘探到建设落成,这漫长的22年里,南仁东可谓是心力交瘁。项目缺经费,他就自费参加各种国内外会议,向全世界推销自己的项目来“借钱”。

项目缺技术,他寝食难安,天天与技术人员沟通,经历近百次失败后,他终于带领团队,研制出满足要求的钢索结构。

在建设过程中,由于工程量大、结构设计复杂,现场施工困难,又没有可借鉴的先例,每项重大的工程进展,他都要亲自到工地部署。

他常常独自登上高高的塔顶,爱恋地俯瞰着整个工程的全貌。上坡下坎时,谁要是想伸手扶一下,他的手会用力一甩,脸上还会露出不悦。工地上的人都知道,年已七旬的南仁东,最欢快的时候,是像个孩子天真烂漫地在FAST圈梁上跑步。

在工作中,他对专业知识的研究深度超出常识,甚至超出了专业的限制与束缚。
在他的助理姜鹏看来,“术业有专攻,我们懂天文的不懂无线电,懂金属的不会画图,懂力学的有不懂天文。这几个懂一两个就算不错了,可南老师竟然都能懂,我们感觉他心中仿佛装了一个世界。”“这个庞杂巨大的射电望远镜项目就像是为他而生。”姜鹏说。
工作之余,他热心科普,醉心地外文明的探寻,完成CCTV的美国宇航局火星着陆直播,登上百家讲坛《寻找地外生命》,用科学思想影响公众与媒体,对太空生命和地外文明的认识。

他的学生说:“有一次,我去找南老师,本来是想要一点FAST的照片资料。可能一开始南老师没听清,他兴奋地跟我说,他准备了一个特别全的ppt,可以都拷贝给我,说着就打开电脑。我发现那是他收集的关于寻找外星生命的ppt资料。”
生活中,他是个极其随和的人,他喜欢喝可乐,烟不离手,让学生直接喊他“老南”。学生给他编段子开玩笑,他不但不介意,还自己添油加醋渲染一番。对FAST的工人,南仁东更是偏爱有加,他几乎知道每个工人的名字、工种、收入情况,甚至家里的琐事。
而对于自己的成就,他不争名不求利,甚至连奖都没得过。

学生说:“有一年台里开全体大会时,台领导在上面讲今年谁谁得了什么奖,南老师突然对我说,‘小陈啊,我从来没得过任何奖。’我吃了一惊,南老师早已成名,在国际射电天文界也是大名鼎鼎的学者,怎么会没得过奖呢?然而南老师很肯定地说,他从未得过奖,连先进工作者什么的都没得过。”

两年前,南仁东被确诊为癌症,然而他还在坚持参加FAST的工程例会,在FAST工程顾问斯可克眼里,这位老同事甚至有些悲壮,“为了FAST的成功,他不惜以命相搏。”
2017年9月15日23点23分,南仁东因肺癌突然恶化,抢救无效逝世。此时,距离FAST落成一周年还差10天。为我国实现重大科研突破的他,甚至都没有等到评上院士的那一天。而他的遗愿是:丧事从简,不举行追悼仪式。

南仁东留给世界的,还有这样的诗篇:
美丽的宇宙太空 以它的神秘和绚丽
召唤我们踏过平庸 进入它无垠的广袤

科学家精神,在南仁东身上体现得淋漓尽致。他终其一生,不为名,不为利,在探索未知的新世界,在找寻新生命和新文明的征程中,耗尽了自己全部的心血。
而我们能做的,只是写一点文字,记下他的故事,以便在这个全民娱乐的时代留下一些念想。
未来我们可能会遇到很多难题,走到人生的分岔路口时,可能会有很多困惑。相信那时能够指引我们的,不是薛之谦和李雨桐的撕逼大战,不是王俊凯海陆空三栖的成人礼,也不是李晨为范冰冰准备的盛大求婚。
我们需要记住的是,这个世界上,总有人在坚持着自己的坚持,热爱着自己的热爱,面对困境,百折不挠,面对荒凉,心有星空。这种求知、求真、求新的科学家精神和“虽千万人吾往矣”的气魄,是南仁东先生留给我们的最宝贵的财富。
而FAST工程将作为他的眼睛,他的耳朵,在他所向往的无垠广袤中,穿越前人未至之域,直至星辰大海的边境。
最后,欢迎大家去贵州实地看看这口大锅吧~



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