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2019年5月31日，PingWest品玩举办的2019科技创新者大会（Tech Innovators Conference），对演讲者和观众而言都是一场挑战。 : G) q2 r2 I# M, e8 |
对于常年在幕后和基础科学、繁琐数据打交道的演讲者而言，想解释清楚自己的工作是什么，就已经很难了；对于观众而言，扑面而来的信息量也需要全神贯才能完全接受。
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用了整整一上午时间，来自中科院、哈佛史密斯天体物理研究中心和 NASA 埃姆斯研究中心的科学家们共同回答了一个问题：最近，科技创新者们都在干什么？
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他们给出的答案是：监听宇宙，上天挖矿，卫星种菜。
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监听宇宙：宇宙的起源，让宇宙自己讲给我们听中科院国家天文台宇宙暗物质研究团首席科学家陈学雷，日常的工作就是“监听宇宙”。
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如何“监听”呢？其实，宇宙并非沉默不语，它无时无刻不在讲述着自己的身世之谜。 % I# Q5 `( Q/ d# F1 f" Z3 _1 s
在宇宙大爆炸结束后，宇宙中留下了大量的热辐射（宇宙微波背景辐射），这些热辐射扩散在整个宇宙中，随宇宙不同阶段的发展而变化，成为了宇宙生长而形成的“年轮”。因此，宇宙微波背景辐射在现代，就成为了精确测量宇宙学的关键。
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德国马克斯普朗克天体物理研究所 Torsten Enßlin 博士曾这样形容宇宙微波辐射：
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“宇宙微波背景是我们宇宙中最古老的光，当宇宙刚刚 380,000 岁时就刻在了天空上。它显示出微小的温度涨落，对应着局部密度的细微差异，代表着所有未来的结构，是当今的恒星与星系的种子。” # K3 A4 Y; s5 ^& U
通过观测微波背景辐射，我们可以推断出宇宙的过去：从宇宙最初极高速的爆炸，到转入所谓热大爆炸，再到逐渐冷却、形成第一代的恒星和星系、形成今天的宇宙……微波背景辐射的角功率谱上，忠实地记录着这一切。 2 y! p% M8 Z# d5 L' L. Z! ^9 j
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而如今，为了更精确地观察微波背景辐射，陈学雷博士及其团队将目光锁定在 21 厘米辐射上。 * o3 Y. ^% V5 J2 s, O
21 厘米辐射，其实就是波长为 21 厘米的电磁波，这种电磁波是氢原子特有的一种辐射。而氢，是宇宙中分布最广、含量最多的一种元素。“理论上来讲，研究 21 厘米辐射，可以把宇宙从大爆炸到现在的物质是怎么分布的，都搞清楚。”陈学雷博士说。
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但是，21 厘米辐射很微弱，观测起来非常困难。银河系里还存在很多其他辐射，我们称之为前景辐射，挡在我们和 21 厘米辐射中间。想要听到 21 厘米辐射，就像在巨大的噪声中找到一首小声哼唱的歌一样。 ( ^5 Z% w9 B4 P( M9 J! Z
很难，但并非不可能。 ! f3 l5 w' Y2 R' W' _+ {
如今，中国已经建成世界最大单口径、最灵敏的球面射电望远镜FAST，也有了小而精的“天籁计划望远镜阵列”，在硬件上已经有了取得突破的可能。
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而对于陈学雷博士个人来讲，“创新”从来都是一场硬仗。“对天文学的追求如同遥望山岭，”陈学雷博士告诉Pingwest品玩，“尽管山岭景色美，但在前往山岭的过程中，往往是枯燥困难的，甚至连自己是不是在正确的道路上也无从得知。” 4 d. i3 h$ T( H; B5 S& N8 I
“但是，追求新的东西，知道、发现、创造前人所没有的东西，同时获得智力上的愉悦，这就足够了。”陈学雷博士说。
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上天挖矿：其实我们生活在一个最不适合工业发展的星球上% I I1 W% Q8 |' p( g6 ~1 z( m
哈佛史密斯天体物理研究中心研究员苏萌，则把目光放在了更有形的目标上——如何从太空中挖矿？
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空中有没有颜如玉我们不得而知，但事实已经证明，空中藏有黄金屋。 1 N% C* H( h- U2 W5 v$ S
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在苏萌看来，地球是一颗用来养活生命的星球，而不是适合发展工业的星球。
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“我们生活在一个最不适合工业发展的星球上，资源其实都不在这里，”苏萌说道，“我们丰富的资源都是特别轻的，比如碳、硅、铝。所以我们基于这些很轻的元素，建立起来我们的文明。” 9 a- g% ?9 L5 K1 C+ I
但实际上，以宇宙的尺度来看，我们有理由相信其他星球有使用金、银等贵金属做基础材料的文明，这些文明会发展成什么样子呢？拿金子当首饰的地球人是暂时是无法想象的。 K( h/ y/ B3 ~5 t- H* x
遥远太空中的金子文明我们无法触及，但确实有“金矿小行星”曾掠过地球。苏萌告诉我们，就在几年前，有一个横截面像足球场那么大的小天体从地球旁边略过，这个小天体的铂金含量特别高。高到什么程度？把这个小天体上面的铂金采回来的量，比地球上已知的铂金加在一起都多。保守估计，这颗小行星的价值超过 1.7 万亿美元。 , @) s& H1 K8 y: J. c& Q' Q6 b
一颗巨大的铂金从我们头顶飞过，我们却没有好好珍惜。
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但如今，我们离宇宙挖矿的距离，已经比想象中更近了。现在，我们已经能把小探测器送到小天体，送到小行星，把矿石样本带回来以确定小天体成分，也能挖掘约50立方米的矿物并带回地球。在苏萌看来，在未来规模化开采外星矿石，已经拥有了足够的理论基础。也许下次再有金矿掠过，我们就能牢牢把它抓在手心了。
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然而，开采外星资源，不仅是为了反哺地球，更是为了人类突破地球的束缚做准备。
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在星际旅行中，人类不能带上所有干粮上路，只能在身边的小行星上取得资源。无论是建立火星殖民地所需的一砖一瓦，还是生存所必须拥有的水，抑或是发展工业所需的重金属，都要取之于宇宙、用之于宇宙， X5 b, g) ?4 y" J/ e! ^! c
如今对于宇宙采矿的研究，正是为有朝一日人类必将完成的远行进行预演。 4 x: Y2 u- L- T. W) g) ^9 d/ f
知天而作：用卫星种菜，向规模农业进发: W% M, a. k2 C0 H2 s; M0 }- k; k
佳格天地创始人兼 CEO 张弓，曾在 NASA 埃姆斯研究中心研究了八年空间数据。在这个过程中，张弓接触到了大气资料、卫星影像、地面观测数据整合成的数据组，他发现，原来美国农民都真的是“看天吃饭”的。 + Z6 m6 k; C! g' }) ~: x6 e) v# r
“通过卫星，我们能看到每个地方植物长得好不好。”张弓说，“这个精度很高，可以到米级别，每块地的状况我们都知道。” & u7 ~* {' x" o7 J3 f% A
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然而在中国，农民们“看天吃饭”，却并不能看个分明。
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想要提高产量、规避灾害，需要根据外界的情况做出更合理的判断。通过气象模型和卫星数据结合，可以做出整个中国的风场情况，如果精确到北京区域，还可以通过新的技术手段，把每一个地方的天气搞清楚。未来几天会不会下雨？明天几点几分有没有雨？都可以做出高精度的判断。
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有了这些“看天”工具，我就能给出来相应的灾害和相应的天气变化，从而指导农民的行动。比如一个暴雨天气即将过境，我们已经知道它未来要下雨，现在就不用灌溉了。 & I) n4 Q- N# L e l
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同理，通过卫星预判，也可以帮助农民避免寒潮灾害。 % W3 G5 i% t f: T6 B
寒潮和我们的生活息息相关，今年苹果涨价飞快，就是因为去年中国的苹果主产区受到了冻害。而今年，通过和国家农业信息中心合作，配合气象模型，我们完全可以找到冻害高危区域，提前往地里灌水，防止土地温度突然下降。
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在未来，中国农民很可能不用再看老天爷的脸色吃饭，看看手机就够了。
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本文作者：邢逸帆，来源：PingWest品玩
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发表于 2019-6-3 14:42:35
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