天文学:这么近,那么远

作者: 李坦达

来源: 《天问》专栏

发布日期: 2017-09-19

本文通过讲述天文学如何影响日常生活的小故事,展示了天文学虽然遥远,但其研究成果如GPS导航、WiFi等技术却非常接近我们的生活。文章强调了基础科学的重要性,以及天文学如何通过技术创新影响现代社会。

人们谈及天文,总认为很遥远。诚然,动辄以光年计的距离使天体对于地球上的人类而言遥不可及,但在研究天文的过程中所促成的科学技术的进步,却真切地影响了人们的现实生活:GPS导航、WiFi、CT扫描、地铁安检……诸多已经普及到日常生活中的事物都源于天文学的研究,而它们距离我们是如此之近。

基础科学和我们生活中的林林总总是如何相连的?这是个很难回答的问题。因为每一个自然科学的新发现,从科学家们的争论到纸上成型的公式,再到我们面前具体而微小的事物,常常包含了宏大而漫长的故事线。其中的联系不是并那么简单和直观,也总是无法用三言两语来概括。

今天我想讲些个小故事:关于小侄子的故事,也关于牛顿、关于爱因斯坦,关于天上的繁星和我们之间那奇妙的联系。

牛顿和捡贝壳的小孩。1543年,尼古拉·哥白尼发表了著名的《天体运行论》反对地心说,成为了现代天文学的起点。140多年后,艾萨克·牛顿爵士在苹果的启发下,在他的著作《自然哲学的数学原理》中阐述了万有引力和三大运动定律,成为了整个物理学和天文学的重要基础。

相对论和全球定位系统(GPS)。1905年,另一位物理学史上的巨人,时任伯尔尼瑞士专利局助理鉴定员的阿尔伯特·爱因斯坦,在其论文《论动体的电动力学》中提出了狭义相对论,这一当时广受质疑的理论最终改变了人们对于绝对时间和空间的认知。而十年之后问世的广义相对论又进一步阐述了引力场和时空的奇妙联系。

类星体:全球定位系统的定位系统。太空中的卫星和大海中的航船一样,需要距离足够遥远的参照物来判断方向。只有距离足够遥远,它们看上去才是相对静止的,这么看来距离越远的东西并不是越没有意义哦。

射电天文和无线(WiFi)网络。与伟大的牛顿爵士和爱因斯坦相比,约翰·奥沙利文只能算个平凡的科学工作者,但是如今每一个人拿起手机和电脑链接上WiFi时或许都应该感谢他。他是澳大利亚的一个电子工程师,从1970年开始从事与射电天文望远镜相关的工作。

天文学给我们的惊喜:这么近、那么远。天文学是一个从精密仪器的设计制造,到观测和数据处理,再到物理理论研究的学科。为了得到宇宙星辰更真实、更准确的信息,必须不断地将每一个环节推向人类知识和技术的极限:表面更加光滑的镜片、更加精确的跟踪系统、消除图像处理上的噪声、优化数据计算的算法、理论公式上的小修补……每一项小的突破不仅促成了科学的不少进步,也拓展了人类的知识水平。

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