2月2日,由《知识分子》、科学探索奖和腾讯新闻联合推出的新年特别节目“2021造物者的终极三问”上线第二场直播。北京大学科维理研究所的东苏勃研究员分享了他所研究领域的最新进展,并回答了“天文学有什么用”。
东苏勃的一个研究方向是搜寻太阳系外的行星,并研究它们是怎么分布和怎么演化而来的。他说,去年该领域内一个重要的发现,是天文学家观测到的太阳系外的一颗质量量级上跟火星差不多的“流浪行星”。这颗行星附近没有看到任何恒星,就像在“流浪”。
东苏勃说,太阳系就好像是一个和谐的大家庭,太阳是大家长,行星子女们在近乎完美的圆轨道上绕着它转。但银河系众多恒星里面也可能有一些不和谐的行星家庭,行星间有强烈的引力作用,使一些行星被“踢”出系统,形成流浪行星。理论预测,这些离家出走的“流浪行星”在银河系中数量繁多。但由于其并未绕任何恒星转动,附近没有光,很难被一般观测方法发现。
搜寻这些流浪行星的方法,是爱因斯坦在1936年提出的微引力透镜。在一颗遥远的恒星跟我们之间,如果恰好有一颗流浪行星经过,恒星的光在达到我们之前会受到行星的引力影响而偏折,这个行星就好像一个透镜一样,产生聚焦的效应,这时恒星的亮度就会被放大。恒星,行星,和我们之间的相对运动会使这个微引力透镜效应持续一段时间。行星的质量越小,微引力透镜现象持续的时间就越短。上述“流浪火星”即是有史以来监测到时长最短的微引力透镜事件。根据这一观测,天文学家估计,低质量的“流浪火星”在银河系中可能是普遍存在的。但这一估计只是基于单个事件,需要更多数据和发现来确认。他谈到,一个目标是把银河系行星家庭做更全面的人口普查,这样可以更好地了解这些行星系统是如何诞生、如何演化的。
每一颗流浪行星的微引力透镜事件发生机率不到百万分之一,是否意味着此类研究发现行星的希望渺茫?东苏勃说,机遇总是给有准备的人。虽然每一次几率是百万分之一,如果监视一百万颗星的话就会看到一个;而天文学家们监视数亿颗星,每年可以看到上千个微引力透镜事件。
东苏勃说,除了少数天文学研究可以影响技术发展外,对宇宙的绝大多数研究很可能永远不会有实用价值,但人类精神层面需求的一方面就是好奇心,对宇宙奥秘的探索。他也谈到,天文学的投资并没有有些人想象中高。世界顶尖的光学望远镜的造价也只是一两场年度大片的预算。
但今天的天文学前沿探索,已非个人力量所能完成,而需要整个社会环境的支持。探索宇宙、做出新发现还需要的新的思维,新的想法,这些从0到1的突破跟技术突破一脉相承。东苏勃说,只有一个有活力、健康,积极向上的社会,才有可能提供探索宇宙的沃土。
东苏勃认为,一个社会对于宇宙探索的重视程度,标志着社会发展的程度。中国古代有最完备的超新星爆发的记录,但是过去几百年里,主要的宇宙发现都出自西方。当代中国社会飞速发展,中华民族应该在宇宙探索方面对人类文明做出跟我们社会发展水平相称的贡献。
※ “造物者终极三问”第二问——问道宇宙:星际旅行很快要来了吗?
人类在有限的历史中,总在不断挑战和挣脱自然和自然成因的束缚,如今凭借科技的进步,不仅成为改造地球的生物力量,也在不断加快探索宇宙的脚步。在过去的半个世纪,人造飞船几乎访问了太阳系所有行星和大部分的重要天然卫星,最近两年,人类深空探测取得了前所未有的进展,其中星际旅行变得越来越接近现实。
在激动人心的太空之年,我们将讨论人类深空探测计划和太空科学研究的未来,以及星际旅行的可行性。
“造物者的终极三问”第二问,我们和中国科学院高能物理研究所张双南研究员,中国科学院国家天文台郑永春研究员,北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员、科学探索奖得主东苏勃一起,回顾中国问道宇宙的历程,并畅想人类进军宇宙的未来。
※ 关于“造物者的终极三问”
现代科技的进步使人类作为一个超级物种,进入了繁荣昌盛时期,我们可能已经腾越了达尔文的进化领域,某种程度已经扮演“造物者”角色,叠加人类系统以及人类发展出的技术系统共同演化的力量,进入一个人类行为引起全球性的生物物理变化的新时代——人类世。
回望人类短暂的历史,数次技术革命驱动的爆发式增长,让人类从狩猎时代区区数千万之众,迅速发展为76亿人口,一路凯歌高奏。但是,一个小小新冠病毒几乎让人类社会停摆,截至目前,有1亿人确诊,超过215万人因此殒命。肆虐全球的疫情犹如当头棒喝,让人们开始重新审视生命,深刻反思自身与自然的关系,以及未来的方向。
在新冠大流行的阴影下,科学并未停滞,人类眺望宇宙深空、深潜万米海底、治疗基因疾病等等,揭开了新的篇章。当然,年度最重要的科学进展是,新冠疫苗以前所未有的速度完成了开发、测试和上市,在其与新冠病毒争夺生命的竞争中,人类艰难迈开了重启的步伐。
在2021年的开端,“知识分子”联合科学探索奖、腾讯新闻,共同策划新年特别节目《“造物者”的终极三问:生命、宇宙与未来》。我们与科学家对话,回应人类世步入后新冠时代提出的种种挑战,探讨人类文明的演化中,与其他生命的关系是什么,如何看待人类在这个星球的角色与使命,以及科学与人类命运的未来。因为无论是研究群体生命,还是外太空探索,亦或是人类自我演化,都需要回答这些问题。