一不小心研究了天文學(xué).doc

一不小心研究了天文學(xué)天文學(xué)是最純粹的基礎(chǔ)研究走進(jìn)各地的大中小學(xué)校，與對(duì)天文感興趣的大學(xué)生、小學(xué)生交流，是北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)樂于做的一件事。但被問起是不是從小對(duì)天文感興趣時(shí)，他卻回答不是。上初中時(shí)，朱進(jìn)對(duì)數(shù)學(xué)非常感興趣。一位課外輔導(dǎo)他數(shù)學(xué)的老師，讓朱進(jìn)開始了解天文。這位老師畢業(yè)于南京大學(xué)天文系，曾任中國(guó)大百科全書天文卷責(zé)編。高考之前，朱進(jìn)覺得天文和數(shù)學(xué)的內(nèi)容很相似，就報(bào)考了北師大的天文系，選擇的專業(yè)是一個(gè)和數(shù)學(xué)很貼近的方向天體測(cè)量和天體力學(xué)。4年的大學(xué)學(xué)習(xí)，朱進(jìn)真正愛上了天文。本科畢業(yè)后朱進(jìn)分別在北京師范大學(xué)和南京大學(xué)天文系攻讀碩士和博士學(xué)位，后進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)工作了11年，之后調(diào)到北京天文館。成為一名小行星專家是始于1995年。這一年的“北京施密特CCD小行星項(xiàng)目”共發(fā)現(xiàn)小行星2700余顆，作為項(xiàng)目主持人的朱進(jìn)也成為國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小天體提名委員會(huì)的委員。對(duì)于人類為什么要仰望星空，朱進(jìn)有自己的哲學(xué)思考：“天文學(xué)是最純粹的基礎(chǔ)研究，以好奇心為出發(fā)點(diǎn)，只是想知道地球以外的東西?！痹谥爝M(jìn)看來，天文學(xué)是最不關(guān)心地球上現(xiàn)實(shí)生活的學(xué)科，這是天文與其他學(xué)科最不同的地方，“當(dāng)你抬頭看到一顆彗星，或者突然看到橫跨天穹的銀河時(shí)，會(huì)從內(nèi)心想知道這是怎么回事。仰望星空，可以特別投入，特別忘我?！薄肮亲永锏暮闷嫘模钦嬲苿?dòng)人類一代代繁衍發(fā)展的動(dòng)力?！彼嘈?，越是好奇越有大的發(fā)現(xiàn)，例如電的發(fā)現(xiàn)，是從對(duì)閃電的興趣而來。富蘭克林肯定想不到此后巨大的應(yīng)用，之后，電磁學(xué)的理論和應(yīng)用給人類文明帶來如此翻天覆地的變化。在國(guó)家天文臺(tái)工作時(shí)，朱進(jìn)有一次到河北省興隆天文站。一天，他和一位同事在樹下看到兩群螞蟻打架，兩個(gè)人蹲下來觀察。朱進(jìn)有事先走了，這位剛畢業(yè)的博士就一直觀察，直到兩天后“戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束”。這位同事向朱進(jìn)描述了過程：“是個(gè)頭小的螞蟻群打敗了大個(gè)頭的那群?！钡侵爝M(jìn)很遺憾現(xiàn)在的孩子們好像沒有了這種興致，這些年教育的功利性，讓很多孩子做事目的性太強(qiáng)。他認(rèn)為，孩子需要有完全遵從于興趣而探索學(xué)習(xí)的經(jīng)歷。如果太關(guān)注眼前，很難把目光投向太空朱進(jìn)感覺與20多年前相比，人們對(duì)于天文的熱情有所回歸：開設(shè)天文課的中小學(xué)校多起來，一些學(xué)校還把天文課作為校本課程，通過微博微信進(jìn)行天文交流的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)活躍，各種機(jī)構(gòu)以及民間自發(fā)的觀星活動(dòng)也多起來?！拔蚁脒@與社會(huì)的發(fā)展有關(guān)系，當(dāng)不再更多地考慮溫飽，人們才會(huì)把目光投向天空。另外，隨著高考以及教育評(píng)價(jià)改革，中小學(xué)生有更多的時(shí)間發(fā)展興趣?！敝爝M(jìn)承認(rèn)，神舟、嫦娥等航天領(lǐng)域的探索也是促進(jìn)劑，“如果太關(guān)注眼前，就很難把目光投向太空?！辈贿^，朱進(jìn)對(duì)于目前的狀況仍不太滿意，“北京天文館是世界上最好的天文館之一，每年有六七十萬的參觀者，即使對(duì)于北京市人口來說，這個(gè)數(shù)字也還是很小的?！本W(wǎng)絡(luò)時(shí)代，借助網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行天文科普，朱進(jìn)認(rèn)為這是重要渠道。在微博上，他經(jīng)常和網(wǎng)友就各式各樣的問題進(jìn)行交流。望遠(yuǎn)鏡的磨制，恒星定位，如何查天文年歷，隕石鑒定，天文現(xiàn)象，UFO一位星象愛好者還根據(jù)朱進(jìn)的出生日期和時(shí)間，繪制出星象羅盤，用了幾千字進(jìn)行分析。對(duì)此，朱進(jìn)一笑，他不同意星座說，但還是與這些星座愛好者進(jìn)行交流。但是現(xiàn)在網(wǎng)上各種天文信息的錯(cuò)誤也讓朱進(jìn)非常頭痛。據(jù)他觀察，現(xiàn)在很多的天文書籍和網(wǎng)站內(nèi)容中有錯(cuò)誤，有誤導(dǎo)。平時(shí)在網(wǎng)上與網(wǎng)友交流，朱進(jìn)常被要求推薦天文書籍目錄。他會(huì)推薦自己擔(dān)任主編的科普刊物天文愛好者：“四五個(gè)學(xué)過天文學(xué)的人把關(guān)，一般不會(huì)有低級(jí)錯(cuò)誤。最近雜志也在做APP，便于手機(jī)查閱?！彼f，天文不像其他學(xué)科，不是光看教科書就能學(xué)習(xí)的。外星人在太陽系以外說起天文，人們很自然地會(huì)與外星生命、科學(xué)幻想相聯(lián)。而擁有北京UFO研究會(huì)副理事長(zhǎng)頭銜的朱進(jìn)經(jīng)常會(huì)被人問起，到底有沒有UFO，到底有沒有外星人存在?朱進(jìn)的回答是：“這么多年來有很多不明飛行物的報(bào)告，但沒有一例能跟外星人聯(lián)系起來?！币?yàn)檫@些報(bào)告都可以在地球上找到證據(jù)解釋。例如，有人聲稱用攝像機(jī)拍到了高速移動(dòng)的物體，后來發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槭歉糁Ａ臄z天空時(shí)，旁邊有人在用閃光燈，是玻璃反射的高亮度。對(duì)于外星人是否存在，朱進(jìn)一直是“樂天派”，他認(rèn)為概率很大，“太陽系內(nèi)除了地球外，沒什么太適于高等智慧生物的地方。如果有外星人，也在太陽系以外。銀河系中一共有1000億個(gè)恒星，估計(jì)銀河系中也許會(huì)有1萬億個(gè)行星，假設(shè)其中每一億個(gè)行星中有一個(gè)存在高級(jí)生命，那么僅銀河系中就應(yīng)該有上萬個(gè)外星人星球存在?！钡啾?38億歲的宇宙，人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)其實(shí)才剛剛開始。天文學(xué)的許多數(shù)字都是億萬級(jí)的，這些數(shù)字可以被朱進(jìn)在各種講座中隨時(shí)提?。骸拔覀兊挠钪婵臻g范圍大約是1000億光年;與浩渺的宇宙相比，銀河系才10萬光年;太陽系加上外圍的奧爾特星云只有兩個(gè)光年這么大;而從我們所在的地球到月球，38萬公里，光只需要走1秒多一點(diǎn)?！彼训厍虮茸鲆粔K一萬多公里的大石頭，有幾百萬年歷史的人類，至今在宇宙中涉足最遠(yuǎn)的地方就是月球。而宇宙空間有1000億光年，人類就好像只走了光一秒鐘走的距離?！昂司圩儭钡镊攘卧?？在全球傳統(tǒng)能源日漸緊缺的形勢(shì)下，人類一直都在探索新型能源的開發(fā)和使用，包括太陽能、風(fēng)能、地質(zhì)能、生物能、核能等，本文的主角“核聚變”，是產(chǎn)生核能的一種方式，也是迄今為止，最高級(jí)也最難以“駕馭”的能源來源。核能也叫原子能，通過核裂變、核聚變和核衰變?nèi)N形式釋放能量，除了核衰變是自然狀態(tài)下緩慢發(fā)生，裂變和聚變的核反應(yīng)形式都異常激烈。眾所周知，新中國(guó)最偉大的科技成就，就是成功試爆了原子彈和氫彈。原子彈應(yīng)用的就是核裂變?cè)?；比原子彈威力更大的氫彈，則利用核聚變來發(fā)揮作用。核聚變比核裂變放出的能量更大。太陽內(nèi)部連續(xù)進(jìn)行氫核聚變過程，它的光和熱就是由核聚變產(chǎn)生的。相比核裂變，核聚變幾乎不會(huì)帶來放射性污染等環(huán)境問題，而且其原料可直接取自海水，來源幾乎取之不盡，是理想的能源方式，也是備受青睞和追捧的重要原因。國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，簡(jiǎn)稱“ITER計(jì)劃”，是目前全球規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際科研合作項(xiàng)目之一。該計(jì)劃倡議于1985年，工程設(shè)計(jì)于2001年完成，此后經(jīng)5年談判，包括中國(guó)在內(nèi)的七個(gè)國(guó)家于2006年正式簽署聯(lián)合實(shí)施協(xié)定，正式啟動(dòng)歷時(shí)將達(dá)35年的ITER計(jì)劃，2013年6月，主裝置“托卡馬克”綜合體建設(shè)工作在法國(guó)開始，ITER項(xiàng)目正進(jìn)入全面建設(shè)階段。ITER計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果將決定人類能否迅速地、大規(guī)模地使用聚變能，從而可能影響人類從根本上解決能源問題的進(jìn)程。人類還不能“控制”它！核裂變?cè)幽艹吮挥米鲬?zhàn)爭(zhēng)武器，更多的是被人類和平利用，如建造核電站發(fā)電等，但利用聚變能可沒那么容易。到目前為止，雖然人類已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)不可控核聚變，如氫彈爆炸，但要想有效利用它，必須能“控制”核聚變的速度和規(guī)模，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、平穩(wěn)的能量輸出。這也成為人類掌握聚變核能源道路上的最大掣肘。用什么才能“控制”住核聚變反應(yīng)？通俗地說，能點(diǎn)燃燃料，能約束聚變，能輸出能量。問題來了點(diǎn)火需要瞬間超高溫度和壓力（想想太陽內(nèi)部熱核反應(yīng)的條件），約束聚變的“容器”只能用激光慣性約束和磁場(chǎng)約束（任何地球物質(zhì)做的容器都承受不住超高溫高壓）。激光點(diǎn)火時(shí)間必須控制在十億分之一秒，才能引起燃料內(nèi)爆壓縮產(chǎn)生聚變能量。2013年9月，美國(guó)核聚變國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）宣布，首次實(shí)現(xiàn)燃料靶點(diǎn)輸出能量超出輸入能量。中國(guó)的“神光”高功率激光打靶裝置，使我國(guó)成為繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)具備獨(dú)立研究和建設(shè)新一代高功率激光驅(qū)動(dòng)器能力的國(guó)家?；诖偶s束的ITER計(jì)劃被寄予厚望，該“人造太陽”工程的核心裝置叫做“托卡馬克”（TOKAMAK），名字來源于環(huán)形、真空室、磁、線圈的英文，由前蘇聯(lián)科學(xué)家阿齊莫維齊等人在上世紀(jì)50年代發(fā)明。裝置中央是個(gè)環(huán)形真空室，外面纏繞著線圈。通電時(shí)，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大螺旋型磁場(chǎng)，將等離子體加熱到超高溫度，以促成核聚變。中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所的EAST托克馬克，近年來取得了很高的成就。本文的新聞主角也都是使用這種約束方式。遭“質(zhì)疑”且行且珍惜從理論上來講，磁約束核聚變的工作原理已經(jīng)清楚了，從實(shí)際操作來看，要想真正獲取核聚變能，還面臨大量物理和工程難題。而洛克希德馬丁公司宣布，設(shè)計(jì)的磁約束密集型核聚變裝置，要想把尺寸控制在能放在一輛卡車上的大?。?10英尺），且宣稱在五年內(nèi)造出原型，恐怕并非說起來那么簡(jiǎn)單。即便是積累了幾十年的能源研究經(jīng)驗(yàn)，即便是希望用來替換軍艦和飛機(jī)上的核裂變反應(yīng)堆，該公司宣稱的這種方案，在業(yè)界看來還僅僅停留在“紙上談兵”階段。據(jù)華盛頓郵報(bào)報(bào)道，可再生能源和氣候策略研究院院長(zhǎng)喬吉爾默說：“當(dāng)然，我非常希望核聚變作為世界能源大家族的一員盡快發(fā)揮作用，但是，這個(gè)宣告距離原型的誕生還有很長(zhǎng)的路程，更別說建造成穩(wěn)定的商業(yè)化能源提供設(shè)備了?！蹦珷柋敬髮W(xué)未來能源研究團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家羅杰達(dá)格威利則說：“核聚變要求非常高的溫度和壓力，這是最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)，很多科學(xué)家都已經(jīng)在這上面奮斗了很長(zhǎng)時(shí)間，所以聽到這種消息，我還不會(huì)太興奮?！绷?yè)?jù)報(bào)道，同樣在上周，華盛頓大學(xué)的工程師們也在俄羅斯彼得堡國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)的聚變能學(xué)術(shù)會(huì)議上宣稱，其設(shè)計(jì)的概念核聚變反應(yīng)器，如果擴(kuò)展到大型電廠規(guī)模時(shí)，其經(jīng)濟(jì)成本將低于產(chǎn)生同樣電量的燃煤電廠的成本?！岸覀?nèi)祟惏l(fā)射的探測(cè)器旅行者一號(hào)，從1977年開始從地球出發(fā)，走了快40年，也才走過100多個(gè)天文單位，相當(dāng)于20多個(gè)小時(shí)的光速，還沒有走完光的一天路程。太陽系加上外圍的奧爾特星云一共10萬個(gè)天文單位，所以說旅行者一號(hào)要走出太陽系可能需要成千上萬年，我們?nèi)祟愖叱鎏栂悼赡苄跃透×恕！敝爝M(jìn)說。微博上曾有人問：“朱館長(zhǎng)，為什么人類要主動(dòng)向外太空發(fā)射信號(hào)以期能讓地外文明看到?這顯然是極其危險(xiǎn)、弊大于利或者徒勞無功的呀?！敝爝M(jìn)幽默地回答：“這是當(dāng)初沒有辦法控制的，估計(jì)也沒想那么多?，F(xiàn)在想后悔也來不及了?！苯鼛啄甏鬅岬目苹眯≌f三體就是以地球向外太空發(fā)射信號(hào)，被三體人收到展開宇宙戰(zhàn)爭(zhēng)為主線;霍金也在近期的一次演講中警告人類不要與外星人接觸。對(duì)此朱進(jìn)解釋，事實(shí)上，自人類80多年前開始用無線電以來，所有無線電信號(hào)已經(jīng)在向太空發(fā)射。如果恰好80光年內(nèi)也有外星人在