现代天文学是什么样的.docx
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现代天文学是什么样的
现代天文学是什么样的？
果壳科技视点2012-09-0416:
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2012年8月20日至31日，第28届国际天文学联合会（IAU）大会在北京召开。
北京科技视频网独家采访了与会的许多著名天文学家和IAU负责人。
他们的谈话生动反映了世界天文学发展的面貌和方向，展示了高度的人类智慧和科学精神。
一、采访2011诺贝尔物理奖得主布雷恩·施密特
2011诺贝尔物理奖得主布雷恩·施密特接受北京科技视频网采访。
（观看视频请点击本节末尾的链接。
）
问：
爱因斯坦曾认为他提出的宇宙学常数是一生最大的错误，随着您对宇宙加速膨胀的发现和天文学界对暗能量的假设，该如何重新评价爱因斯坦的宇宙常数？
答：
1917年，爱因斯坦第一次使用引力场方程。
根据这个公式，宇宙应该是在运动之中，而这和当时人们对宇宙的认识是冲突的。
当时爱因斯坦想到了加入一个宇宙常数来解决这个问题。
按照我们今天的理解，这种能量也是宇宙组成结构的一部分。
在引力方程中，它使引力作用向外排斥，而不是向内拉扯，因此就能抵消向内的引力，从而达到宇宙静态的平衡。
不过后来证明宇宙确实是在运动，所以爱因斯坦说这是他一生最大的错误，因为他毫无意义地加入了一个多余的元素，而他本来完全可以预料到宇宙膨胀的。
到了1998年，我们开始测量随着时间的演进宇宙膨胀的变化，我们发现在最近的50亿年里宇宙在加速膨胀，一定有一个力量在推动宇宙加速膨胀，而这个力量就是1917年爱因斯坦加进来的那个东西。
我认为那其实是宇宙中本来就固有的一种东西，这种能量是宇宙结构的组成成分。
问：
您认为何时，或者当我们找到什么证据的时候，就能确定暗能量存在无疑？
答：
科学从来不是非黑即白的，没有什么是绝对的。
我们需要做的就是搜集越来越多的证据。
引力就是一个例子，牛顿的引力概念在开始的300年都被认为是正确的，但有一个失误，也许不是失误，是他的引力概念不能涵盖一切。
所以爱因斯坦才在1915年有了自己的创新，有了广义相对论的概念，现在有了暗能量的概念。
我们正在积累证据，以了解暗能量作用于宇宙的情况。
我们对这个理论的信心来自于证据的累计。
但还有一个问题，那就是为什么暗能量会存在，而这全赖于基础物理的研究。
所以如果有了新的基础物理理论，我们最终会理解暗能量，只要我们继续试验，继续实现理论突破。
问：
您通过对遥远超新星的观察发现了宇宙加速膨胀，从而导致了宇宙由73%暗能量构成的假设。
这一结论无疑撼动了整个宇宙学基础。
我们已知的世界一下变得更加渺小和微不足道了。
那么人类能够有什么作为？
天文学和宇宙学的终极意义又是什么？
答：
天文学和宇宙学是为了发现宇宙运行的规则，从而找到我们人类在宇宙中的地位。
当然在这个过程中，我们会发现物质世界的规律，这些规律对我们人类大有裨益。
放眼望去，我生活在一个星球上，是70亿人中的一个而已，而我们的星球只是我们这个银河系里千亿个星球中的一个而已，而我们的银河系也仅仅是宇宙中上万亿个星系中的一个而已。
不过我们应该知道，人的生命是宝贵的，能理解这个宇宙是人类的异常禀赋。
我们能了解这个世界的规律。
当然可能让我感到有些失望的是：
由于宇宙在膨胀，宇宙事实上正在我们眼前慢慢消失，这个过程要持续几十亿年，而我的生命也就是匆匆八九十年。
我有时会想，我们正好生在这样一个时代，让我们恰巧能理解宇宙的原理，这又是为什么呢？
我无法回答这个问题。
当然更重要的是我们应该做点什么，那就是弄清楚宇宙的原理，使人类在地球上的生活更美好。
【点击观看视频：
2011诺贝尔物理奖得主布雷恩·施密访谈】
二、采访45年前发现中子星的女天文学家约瑟琳·贝尔
45年前发现中子星的女天文学家约瑟琳·贝尔接受北京科技视频网采访。
（观看视频请点击本节末尾的链接。
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问：
妇女投身于科学事业往往要付出更多的艰辛，您能不能谈谈自己的切身体会？
答：
当我刚开始研究工作的时候，从事科学研究的女性还很少，那时候女科学家真的是凤毛麟角。
现在女科学家越来越多了，情况已经改变了。
当然男女科学家的数量还有差距，仍然是男科学家多于女性。
女性科学家仍然需要迁就男性的工作状况，不过随着男女比例的变化，也许两性的工作状况将会更加平等。
问：
您现在还在第一线工作吗？
主要的研究领域是什么？
答：
我已经不从事研究工作了，我退休了。
不过我还在牛津大学有一个职位，这样我还可以和许多天文学家保持联系，可以了解最新的天文学发展，我总是能听到一些令人兴奋的消息。
纵观我的一生，天文学有了长足的发展，许多变化都令人激动。
我想这个趋势还会继续下去，尤其是有了一些像500米口径球面射电望远镜这样的新技术，天文学前景可期。
问：
我们2003年曾经制作过一部大型科普片《我们的宇宙》，其中很大篇幅讲述了您在1967年发现中子星的故事，并特别对您的老师休伊士（AntonyHewish）因此获得诺贝尔奖，而您却未能获得诺贝尔奖表示了极大地遗憾。
您如何看待这件事？
诺贝尔奖的评选机制是否应当更加公平和健全？
答：
我发现拿不到诺贝尔奖照样可以干的非常出色，你还可以拿许多许多别的奖。
如果你拿了诺贝尔奖，那以后就没人再给你别的奖项了，你最多就是去斯德哥尔摩度过美好的一周，然后就功成身退了。
如果你没有拿到诺奖，那每年你还能领到这个那个奖项，还可以去这个那个聚会，这难道不是更有趣吗？
所以我说，诺贝尔奖，不拿也罢。
【点击观看视频：
天文学家约瑟琳·贝尔访谈】
三、采访前任IAU主席凯瑟琳·珍妮·赛萨斯基
前任IAU主席凯瑟琳·珍妮·赛萨斯基接受北京科技视频网采访。
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问：
您认为最近几年天文学最重要的成果是什么，对人类认识大自然有什么意义？
答：
天文学目前的状况是，知识在爆炸式的增长。
有很多新的手段，新的思想，加上计算机能力的增加，比以前的时代有了更多的可能性。
也许未来有一天我们能真正理解宇宙的奥秘。
在过去的许多发现中，有两个是尤其卓越的。
其中之一是，我们自1929年以来就知道宇宙在膨胀，但现在我们知道这种膨胀在加速。
原来我们认为宇宙的膨胀会慢下来，甚至停止膨胀，重新收缩。
近些年来，对超新星爆炸的观察，对宇宙大爆炸后宇宙背景辐射的研究，对星系结构的研究和观察，都让我们得出宇宙膨胀在加速的结论。
那么，应该有一种力量正在推动宇宙加速膨胀，而我们还不知道这是什么力量，这力量就是暗能量。
以前我们知道暗物质，暗物质的性质我们还不了解，它的存在经过多年的观察已经基本证实了。
现在，我们知道除了暗物质，宇宙中很大一部分是由暗能量组成的。
因此，我们的认识在增加，不过也许正相反，我们了解的知识其实还太少。
我们继续研究，也许会有物理学革命性的发现，让我们对我们的世界和宇宙有更好的了解。
这些对人类来讲都是十分重要的。
另外，在过去的15年，我们进入了一个新时代。
我们知道由于引力作用，行星围绕恒星运转，但实际上由于行星的引力影响，恒星也会有微小的运动，我们通过测量恒星表面角速度来了解这种影响。
MichelMayor和DidierQueloz，两位瑞士天文学家，用一台法国的望远镜，用这种方法第一次发现了太阳系以外的外星行星。
自那以后，其他类似间接观察行星的方法不断发展，现在大概发现了七八百个了。
尤其是有了开普勒卫星以后，加上地球上的观测设备，我们有越来越多的发现。
最早发现的外星行星很大，甚至比木星还大，因为越大的行星，离它的恒星越近的行星，越容易被发现。
不过由于方法的改进，现在已经能发现一些个头比较小、离恒星比较远的行星，也就是更类似地球的行星。
目前还没有发现质量类似地球的行星，不过已经发现了质量不到地球10倍的行星，我们称它们为“超级地球”，有些甚至有可能是可以居住的，因为那里可能存在液态水，而水对生命至关重要。
很快我们也许能观测这些行星的大气层，因而能猜测那里是否有生命。
这对人类当然很重要，因为我们一直想知道，我们在宇宙中是否是孤独的，目前我们还没有发现地外生命。
不过在不久的未来，我相信我们能发现我们的星系里，是否有某种生命的迹象。
问：
全世界天文学家有没有分工与合作？
IAU在天文学的国际合作中发挥什么作用？
答：
用分工这个词，也许太重了，不过有两方面的合作，大型设施是其中一个方面。
天文学之所以能够迅速发展，是由于技术的改进。
天文学家能利用其他学科的技术成果，来实现更好的观测。
当然更好的观测往往需要更多的投入，让每个国家都自行投资建设观测设备是不现实的，所以各国需要合作。
明年3月要启动一个新的国际合作项目，叫做ALMA，把无线电望远镜放在海拔5000米的地方。
当地湿度很低，这样观测设备和外太空之间的水蒸气含量很少，就能观测到一些星系形成的状况，甚至是很远的星系，也就是宇宙形成早期的星系。
这个项目将会有66个天线阵，是一个国际合作的范例，参与方包括欧洲、美国、日本等，当然还有智利，因为天文台将建在智利的高原上。
另外一方面，天文学学者不仅埋头研究，而且会将研究结果公之于众。
专业学者经常聚会讨论，利用各种软件让他们分享数据，这些数据包括各种卫星数据、地面观测数据、世界各地的数据。
当发现一个天文现象时，学者能同时得到它的X射线数据、伽马射线数据、红外观测数据以及光学观测数据等等，这样会对研究大有裨益。
IAU，给了天文学者一个讨论问题的平台，每三年都有全世界各地2000多名，今年甚至有3000名学者参会。
所有的问题都会被讨论，学者们除了了解自己的领域，也会了解其他领域的最新知识。
几乎所有的人都会来，这是一个全世界的盛会。
当然我们会讨论如何建设大型天文设施，会讨论如何分配建设任务。
我们也会讨论虚拟天文台的问题，就是如何让数据能被所有学者分享的问题。
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前任IAU主席凯瑟琳·珍妮·赛萨斯基访谈】
四、采访现任IAU主席罗伯特·威廉姆斯
现任IAU主席罗伯特·威廉姆斯接受北京科技视频网采访。
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问：
外星宜居行星的发现是否为我们寻找地外生命甚至外星文明提供了新的可能？
答：
外星行星的发现让地外生命成为一种可能，但只是一种可能，不是必然的。
大多数的天文学家认为，在这个无垠的宇宙中，有着上万亿个恒星和行星，某个地方存在生命的可能性是很大的，当然我们目前还没有证据。
火星其实和地球很像，地球孕育了生命。
如果宇宙中生命是普遍现象，那么火星上应该就有生命。
NASA的“好奇号”火星探测车两周前成功登陆火星，它是否能在火星发现生命，对我的判断很有帮助。
我自己很惊讶，到现在为止我们还没有在火星上发现微生物的痕迹。
而在我们地球上，在火山口，在深海之下，都能发现微生物。
我开始觉得，也许是地球上的某些偶然因素导致生命的出现，因此也许宇宙中生命并不是我们想象中那么普遍。
问：
请问未来几年天文学界的主攻方向是什么？
答：
天文学家有很多研究领域，当然我认为发现恒星和星系的形成，也许会是未来几十年一个很重要的主题。
而这也和生命的起源息息相关，因为我们认为生命的形成需要一些必要的适宜条件。
一个恒星的一生里，生命可能诞生的环境是在不断变化的。
我们希望了解促使这个变化的物理过程和对生命形成的影响。
问：
天文学和人类命运关系最密切的项目之一是卡特林那巡天系统。
某种意义上，天文学家是地球的哨兵，对人类命运负有特殊责任。
据说澳大利亚赛丁泉天文台因为经费短缺，将要关闭监测系统，令人非常担忧。
请问在您的任内，如何加强对潜在危险小行星和彗星的监控？
答：
天文学是个纯科学，就是说它对人们的生活没有直接的影响。
所以一个普通人如果对天文学一无所知也可以活得很好。
其实音乐也是如此，不过你可以想象那样的生活将是多么贫乏。
因此我认为，不能理解宇宙的人生是一个贫乏的人生。
人类诞生于这个星球，这个星球是宇宙的一部分。
整个进化过程能让我们更好地理解我们人类的位置。
谈到可能撞击地球的小行星，我们会通过观测天空来发现它们。
在美国有一种新的望远镜，每隔几周就对整个天空进行一次拍照。
如果一个小行星正在靠近地球，人们能够捕捉到一些运动迹象。
这个望远镜，我们称作大型巡天望远镜，能捕捉到小行星的运动，但这并不意味着我们能阻止它们的运动，那将是一个更为困难的过程。
小行星的能量可能不是人力所能改变其轨迹的。
有时候自然现象会强加给人类社会，带来灾难。
如果是颗个头不大的小行星，我们也许可以利用核武器来引爆它，当然这还是很久以后的事情。
如果是个大家伙，基本上我们就无能无力了。
所以，我的建议就是：
好好享受生活，开心愉快，热爱家庭，保持乐观，希望这种事儿不要发生，起码不要在我们自己的有生之年。
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现任IAU主席罗伯特·威廉姆斯访谈】
五、采访下任IAU主席海部宣男
下任IAU主席海部宣男接受北京科技视频网采访。
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）
问：
有人说今天全球的天文学家比有史以来的天文学家总数还多，是否果真如此？
他们在各国天文台、天文机构和大学天文专业的分布情况如何？
答：
这是个有趣的问题。
天文学家的总数确实在增长，其实其他的科学家也是，比如生物学家和物理学家。
天文学是一个发展较快的基础科学，因为有令人激动的新观测手段出现，所以很多年轻人都受到天文学的吸引从事天文研究，导致天文学研究者数量不断增加，从事天文学博士研究的人也在增加。
不过我不认为天文学队伍已经足够了。
在很多发展中国家有不少学校还需要更多的老师从事天文学教育，进行深层次的研究。
问：
随着现代天文学观测手段的发展，业余天文学家还有足够的活动空间吗？
他们的贡献是否只限于发现和追踪小行星和彗星了？
答：
大致上确实如此，他们的作用是有限的。
但职业天文学者的研究手段不断提高，业余天文爱好者的设备水平同时也在提高，比如更好的照相机和望远镜。
我认为业余天文爱好者的作用是在提升，而不是下降。
比如在行星系统方面，彗星方面等等。
很多天文现象都随时在发生，职业天文学家很难持续地、全方位地观察所有的天象，所以业余爱好者还是能做出自己的贡献。
问：
天文学研究需要很多的资金投入，如何通过普及天文知识，让公众和社会理解和支持天文学研究的发展？
答：
向公众介绍自己的发现是天文学者神圣的职责。
首先，这样才能获得公众的理解，当然不仅仅是为了争取资金支持，还因为天文学能给人类带来激动人心的知识和见解，我们应该让所有人分享，包括少年儿童。
问：
人们的印象中，天文学家是仰望天空研究星星的人。
但大爆炸理论和反物质、暗物质、暗能量概念的提出，让使用望远镜的天文学家和使用加速器的原子物理学家走到了一起。
天文学界如何适应这一变化？
答：
当我们试图理解宇宙时候，我们不可避免地需要了解世界的本源，什么是粒子，什么是材料，有哪些力，这是基本物理的范畴。
这时候两个基本的科学就相遇了，我们需要彼此合作。
这样既拓展了天文学，也给粒子物理学打开了一扇新大门，是非常令人激动的。
天文学的发展其实有很多扇门，一个例子就是宇宙中其他生命的话题，这是天文学一个很新的方向。
当你仰望星空，看到一颗闪亮的恒星，知道应该有行星围绕着它运转，这是很令人激动的。
我们需要发展能够探测地外生命的手段，因此需要和生物学家、化学家合作。
这是天文学发展的一个方向，将是非常令人兴奋的。
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下任IAU主席海部宣男访谈】
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