朱进朱进,北京天文馆馆长。北京古观象台台长,《天文爱好者》杂志主编,北京天文学会副理事长,观星爱好者。

我们为什么仰望星空

2013-06-22北京
我们每天24小时都是地球上的事,其实你就坐在那想一下地球之外,其实有一个一千亿光年那么大的一个宇宙,银河系在这里面是一个尘埃,太阳是尘埃里面更小的尘埃,然后地球是绕太阳转。我觉得你就花十分钟的时间,去想想这个,可能都会有不一样的感觉。
  • 1414
  • 3

已有3条评论

加载中...
分享到微信 如果您需要分享到微信,请用微信扫一扫,扫描下方二维码,再进行分享
查看完整演讲稿
TOP
© 2014 一席. 京ICP备13001689号-1
Τ¸Τ 您还没有登录哦 登录后才能使用喜爱、评论和收藏的功能 请在导航栏处登录或注册 感谢! 关闭
oops,这里有点问题 关闭

我们为什么仰望星空

朱进 2013-06-22

大家好,非常荣幸到一席来和大家交流。

我自己呢,其实上大学才开始接触天文,到现在已经三十多年了。这三十年里,我三分之一的时间是在学校学天文;有三分之一的时间是在中国科学院国家天文台,在做专业的天文方面的研究;最近这十一年的时间是在天文馆,天文馆它本身就是做天文科普工作的。

所以我自己觉得其实这三十年的经历,特别是最近这十年在天文馆的经历,有更多的机会接触到不光是专业的天文学家了,那么我有许多机会接触到天文爱好者,以及其他对天文感兴趣的公众。我自己觉得其实在天文方面还是有更多的体会,所以也非常希望利用这次机会,来跟大家一起来分享一下。

相对来讲天文其实它是一个,可能是跟大家更远一些的东西。天文学从定义上来说,我们关注的是地球大气层以外的事,那么也就是说除了地球上的事我们不关心以外,其他地方的是我们关心的事。

我们可以自己想一下我们自己,每天二十四小时,我们所在自己工作生活学习里面,我们所接触到的事,或者我们遇到的各种各样的问题,包括我们脑子里大家成天想的最关注的问题,可以这么说,很可能百分之百的都是地球上的事。

我们现在想的,我们每个人平时接触都是地球上的事。但是呢,地球其实它是一个是一个非常小的,大家可能应该知道地球多大,地球是一个直径一万三千公里的,这么一个大石头块。我们现在六十亿的人,全都生活在这个大石头的表面。

大家都知道宇宙,其实是一个非常非常大的一个概念,天文学家现在已经非常清楚的知道,我们宇宙是138亿年,就是宇宙已经有138亿岁了。那么138亿年前,宇宙诞生于一次大爆炸。所以天文学所关注的时间,首先我们是从138亿年前开始,一直关注到现在,一直关注到宇宙的未来。

宇宙到底后面还有多少,后面我们现在并不知道,这是一个现在没有解决的问题。但是就是说,从观测上我们现在知道宇宙在膨胀,而且在膨胀得越来越快,这是一个其实是一个非常有意思的一个,可能跟以前的一般人想的不太一样的一个结论:宇宙仍然在越来越快地在膨胀。

那么以后不知道,也可能它会一直这么膨胀下去,也可能它会慢慢慢下来,甚至会收缩等等。但是不管怎么说,粗略地判断我们宇宙,至少后面还有一个是100亿这个量级的,有几百亿年的,至少有几百亿年,也可能是无穷。

所以我们天文学所关注的时间范围。是一个几百亿年的这么一个时间范围。那么我们所关注的空间范围有多大呢?实际上,这个也大概就可以知道,实际上它是当我们说空间的时候,说宇宙有多大的时候,其实我们已经不能拿公里来说了,因为这个距离、这个单位太小了。

所以我们是拿光的速度来作为这个天文学的一个,跟我们天文学长度有关的(度量单位)。光一秒钟是三十万公里,那么如果它走一年的时间,它所走的距离我们把它叫做一光年。我们现在看到的比如像月亮,40万公里,这是一秒钟,一秒钟多一点;太阳是八分钟。

我们看到的天上这些星星,除了这些行星以外,我们看到的这些恒星们,最近的恒星是四光年,就是以光速走要走四年,大概是这个概念。平时我们肉眼看到的绝大多数都是,大概几十或者几百光年,基本上都是这样子的。因为我们银河系里面,离我们太阳非常非常近的这些恒星。

我们肉眼能看到的最远的东西,其实是仙女座有一个星系。大家可能很多人都没看过,其实我们用肉眼就能看到,如果天气好的话,在北京的郊区,甚至在城市里我们肉眼就可以看到,不用望远镜。仙女座有个星系,这个星系离我们是250万光年。也就是说现在看到的这个东西,其实是250万年前,当然宇宙其实比我说的要大得多。

银河系是一个十万光年那么大的一个,由差不多一千亿个恒星,像太阳这样的恒星大家在一块构成的这么一个体系。那宇宙中像星系这样的东西,大概会有几百亿到几万亿那么多。我们整个说的宇宙,我们现在所能观测到的宇宙的空间范围,差不多是一个几百亿光年那么大。

大家想想,一秒钟走三十万公里,然后走一年叫一光年,要走几百亿年,粗的说就是说时间上几百亿年,空间上大概一千亿光年,而且在这么大的时间空间范围里面,要把地球刨掉,因为我们不关心地球,地球是一个忽略不计的一个点。

在这么大的时间空间范围里面,它一定是有各种各样非常非常特殊的环境,非常非常特殊的条件,这些环境和条件是我们在地球的实验室里面,实际上所不可能做出来的。这么复杂的条件,特殊的条件之下,大家可以想象,相对来讲,一定会不断地会有一些我们意想不到的东西发生。

可能你平时,当我们一说科学技术,或者科学家的时候,你可能想到的都是比如说像我们在学校教科书里学的那些东西,比如说数学物理,都是教科书上写的、课本上的东西。

但是实际上呢,对天文来讲你就会发现,实际上真正我们说的这个科学,并不是大家在学校里学的那些已经完全解决了的问题;也不是大家,比如你真的去科技馆啊类似这样的科技瞧瞧看,你可能听到的看到的,全部都是那些已经解决的科学问题,非常成熟。

大家可能以前我们一说科普,大家脑子里想的是不是科学家,他们知道很多东西我们不知道,然后他把我们不知道他们知道的东西。其实你会发现真正的科学研究,它完全不是这么回事。就是说对于我们,对于科学家来讲,我自己现在已经不能算是科学家了,对于科学家来讲其实不断地会有很多解释不了的事,天文其实最这么样,为什么?

我们不像其他的学科,比如说物理呀化学或者是生物,我们可以在地球实验室里做实验。因为我刚才说了,天文学我们关注的是大气层以外,这个东西是相对来讲是很多很远的东西,对我们以前来讲,基本上都是我们都看不(得)见摸不着的东西。

现在航天技术发展了以后,比如说我们现在嫦娥三号要到月球上,未来我们还有可能会从月球上拿一小块石头拿回来;或者有时候比如说流星体,有时候没烧完的时候会有陨石掉在地面,除了这些非常特殊的少数的情况,多数时候其实我们不是真的。

对我们的研究对象,比如说在实验室里去怎么样,我们更多是观察它们,去看它们是怎么回事。但是当你往那么大的时间和空间,这么远的距离看的时候,你会发现,你总能看到你想不到的东西、书上没写过的东西、老师没有告诉你的东西,我觉得这是天文学的一个特别大的特点。

所以如果大家关注天文的话,那么天文学我们每个星期每个月,都会有一些非常有意思的、非常特殊的新的发现冒出来。这些新的发现呢,很多时候可能所谓真正有意义的发现,它一定是跟书上写的不一样的发现,跟书上写的一样的就没意思了。那么这些新的发现,有些它甚至可能会改变我们很多东西,会改变我们很多对世界的看法。

而与此同时,对我们大家来讲,就是说我们虽然不是天文学家,但是其实我们每个月都会,如果大家关注的话,每个月都有一些天文现象。那么这些天文现象,它往往是大范围能看到的,而且这种看到并不一定说,我非得用一个望远镜或者怎么样,其实大家用肉眼就可以欣赏。

所以天文学的这个特点,我觉得从我自己的体会来讲,我觉得它是一个跟其他所有的学科都不一样的这么一个学科。由于它本身所关注的时间和空间范围的特殊性,这么大的时间空间范围,由于它不断冒出来新的天文发现,也不断地有那些天象去影响我们。

所以它其实从我们现在在天文馆,我们现在做科普的角度来看,其实它是一个非常适合,比如说我们现在说的,就像大家的好奇心。这个好奇心可能很重要,大家小的时候可能对什么事都感兴趣,我们身边其实也有好多好多我们不明白的事儿,包括我们生活当中,包括自然里面,其实都有好多好多我们不明白的事。

但是呢,如果大家一直在学校里学习的话,有可能你会发现,随着我们年级越来越高的时候,我们越来越多的时间花在学校里的那几门课上了,业余的时间越来越少了。而且你那么点的时间,你所能接触到的很窄的一个东西里面,就是说往往它可能没有那么、不会老冒出来一些你想不到的东西,很多东西可能你就觉得没意思就过去了。

但是呢,如果说你真的去关注天文的话,那么你会发现它老会有新的东西冒出来,那么这些东西我觉得是培养小孩对于未知的这种好奇,是极其重要的。当然同时我觉得,因为以前我到天文馆来以后,一直在考虑天文的这个作用,就会感觉到其实它不光是一个有关提高大家科学素质的问题,它可能会影响到我们,包括整个目前国家的这个情况。

曾经以前我曾经提出来一个类似,他们后来有人叫什么「天文救国论」。就说我们现在国家面临着很多问题,我们社会上面临着很多问题,其实它在某种程度上,其实也跟天文有关系,

当然看地球以外的事,有的时候你会说,它能解决我们的一些问题,我觉得这是没问题的,包括我们现在比如说做航天的时候你会发现,像前几天神十的太空授课,你会发现它一定会影响到很多小孩对科学的这种关注、对航天的关注,我认为都是极其重要的。

但是我觉得其实不光如此,当你往更远的地方看的时候,它会有一些你想不到的东西。作为天文来讲,它会告诉你,我们不是每一件事都非得要有那么明确的目的的。所以像天文这样的基础研究的时候呢,它可能是一个比其他学科都要更加纯粹的基础研究,什么意思呢?

也就是说当我去做这个事的时候,比如刚才说我在天文台的时候,我们一个课题组在做小行星,我们开始做小行星的时候,其实我们并没有想好这个小行星有多重要,通过我们的研究,比如说你会发现有朝一日,可能天文学家会发现,有颗小行星可能要撞我们要砸地球了。

这会儿呢,由于我们的研究,我们现在想,比如改变这个小行星轨道,那我肯定需要很多很多事先的一些研究,对小行星本身的它的轨道啊、预报啊,包括它的物理性质的研究等等等等。但是所有的这些东西呢,你会发现当我们最开始做这件事的时候,我们并没有意识到它后面能跟我们有这么多关系。

那么天文学的很多时候,因为它太远了,所以天文学家当他们去做研究的时候,我觉得更多的时候是纯粹好奇心出发的,我纯粹的是想看看地球以外有什么东西,然后一看我看见了我没想到的东西,然后我就想知道这东西是怎么回事。

我并没有真的去想它能解决我什么问题,或者是我了解以后有多好,但是呢,从我们整个基础学科发展的规律来看,其实你会发现很多时候,越是那些纯粹从好奇心出发的这种研究,有可能当你深入了以后,当你知道更多的东西以后,当你知道更多,意味着你一定会有更多更多你不知道的东西冒出来。

但是就是在这个过程当中可能它往往会带来跟我们更直接相关的、最重要的东西,所以这也是我们现在之所以我们想在中小学来推这个天文教育,我觉得这些是非常重要的。

你比如说学文的人,可能他会有一个角度去考虑;那学工科的人我接触到的,他很多时候想一个问题,我一定得事先先问,就是做这件事是为什么;比如说,如果说我是研究小行星的,我要去,比如说我去清华去做讲座,他一定会问我,首先要回答做小行星到底有什么意义,那么这个它什么重要性。

但是天文相对来讲,我觉得它还是除了物理以外,我们还更加强调比如说直觉,强调对于比如说因为天文里涉及到的这么大,刚才我说的这种量级上的判断,像这种可能是天文学的一个特点。

以前也是我们奥赛出过一道题是国际天文奥赛里的一道题,就是说有一神话传说、在俄罗斯的神话传说里面曾经有一个天神,他不小心把他的锤子掉下来了,然后这个锤子经过了九天的时间,从天上一直掉才落到地面上,然后让你算天有多高。我们以前天是什么「九天」,中国有类似的说法。

但是这个算法,比如说如果是从纯数学的角度,这个基本上是一个中学生比较难做的。因为你会知道相当于这是失重大家也知道,这是一个重力加速度的问题。那么你要假设一个高度以后,你要算离地心不同的距离,实际上重力加速度是变的,大家平时在地球表面可能感觉不到。那么你如果要算这个重力加速度,其实这基本上是一个微积分的问题才能把这个问题解决,就是你要一路算下来,当然这道题是能算的。

但是如果是比如说学物理的人考虑,其实这是一个比较简单的,一个物理竞赛的一个题,就是比较简单了,它其实是一个二体的问题,就是开普勒定律,你可以把它想成一个椭圆轨道,这个锤子和地球是一个二体问题,那么它一定是个椭圆轨道。但是这个掉的过程,其实它一定是一个就是特别特别,你可以给它想象一个,基本接近直线特别特别扁的一个椭圆。

那么这种情况下你就可以知道,因为椭圆的半长径和周期满足一个关系,这个关系是跟万有引力常数有关的,还是跟它的质量有关的。但是如果你要拿物理做的话,其实你会列出来一个方程,这个方程解的时候,你要代进去什么万有引力常数之类的,最后你也能把它解出来,这个其实就是已经比较好的给它解出来了。

但是如果就是纯天文的考虑,其实就不是这样的。纯天文的考虑,我们用的公式就是,轨道半长径的三次方和周期的平方成正比,这个正比我会把它取成1,因为什么呢?因为我们知道月亮是一个月绕地球转一圈的,这是我们知道的。所以我会把一个月,作为我时间的长度单位。

然后把月亮到地球的平均距离38万公里,实际上天文里我肯定就会取40万了,就会把月亮到地球的平均距离取成1,那么你这两个取成1以后,这个就是一个轨道半长径三次方等于时间的平方的这么一个关系。

所以我不用记那些什么万有引力常数啊,什么地球质量是多少,那么我往这里一代,其实你把九天换成换成一个月的多少分之一,然后代进去你就会直接得到那个距离。这个天有多高,是以这个地球到月球的平均距离为表述的、为单位的。所以你会发现,天文学更多的时候,我们会更强调那种直觉。

我们因为现在一直在推这个中小学天文教育,我们希望有朝一日,可能在我们的中小学的正规的课程里面开一门天文课,这样大家每一个人以后都可以在学校里,不管你以后大了以后你从事什么领域的工作,也可能就是有人学文了,或者学工科了,但是呢你都能接触一点天文。

那么这个天文其实它会告诉你,我们不一定非得要关注我们跟前的,地球上的事;或者甚至就是说我们做很多事的时候,也不一定非得是事先都想得好好的,一定要达到什么目的;或者说我如果这么做了,最后一定会出现什么。其实不是。我们是希望大家,其实还可以看看地球以外的事。

这是我上上个月在青海拍的银河,这个其实是大家肉眼能看到的。就是如果你真的到野外,正好每年我们北半球就这几个月,就是我们看银河最好的时候,每个月的无月夜,就是农历的初一前后这几天,没有月亮,如果天特别好,其实在我们北京郊区很多很多地方,都能看到银河,雾霾今年确实特别特殊,但是我们仍然有特别好的时候。

如果天特别好,如果没有月光的影响,大家在离北京市区,大概一个半小时车程的地方就能看到,明显的肉眼就能看到银河。而且这不是拿望远镜看,望远镜你反而只能看到这一个小部分,你就看不着了。

特别是如果天都特别好的话,一般比如像我们西北的方向,或者西边或者北边城区的这几个方向,相对来讲海拔高度会高一些,这就是我们肉眼能看到的。比如你一定会看到流星,像这么好的天,你在那呆几分钟或者十几分钟,你一定会看到流星的。

当然甚至就是比较特殊的,你可能甚至会看到UFO什么的,什么飞碟,这都有可能。这是我们真正的出去往天上看的时候,永远它会有你出乎意料的东西。

如果大家实在没时间的话,其实我觉得哪怕就是我们每一个人,在我们每天二十四小时,完全考虑地球上事的这个时间里面,我们抽出来十分钟的时间,其实你就坐在那想想就行了,其实你都不一定真的去看。

你就是坐那想一下地球之外,刚才我说的,其实有一个,有一个一千亿光年那么大的一个宇宙,我们地球是在这个里面,太阳在这个里面,银河系在这个宇宙里面是一个尘埃,太阳是尘埃里面一个特别小的尘埃,地球是绕太阳转的这么一个东西。

我觉得你花十分钟的时间去想想这个,可能都会有不一样的感觉。

行,就这样,谢谢。