人类，最终，还是想看透天上宫阙 

    文/风辞远

　　中秋节了，又到了一年中一定要抬头看看夜空的日子。平日我们奔忙于尘世俗务，这天我们用节日和月色提醒自己，应该去关注一下遥远的宇宙。

　　在赏月时，我们能看到什么？对于中国人来说，其中有佳节的温暖，有飘散在远方的乡愁，此外，还有一丝味道——是好奇！苏轼提醒我们“不知天上宫阙,今夕是何年”，但我们还是想知道月亮上,宇宙里，到底隐藏着什么。

　　或许可以这样说，这份关于宇宙和天文的野心，是人之所以为人的重要见证。面对浩瀚星海，日升月落，人类最开始如兽如鸟，都是蒙昧与畏惧的。但是人类的区别在于，我们会发现规律，发明技术，然后再用这些技术去追寻头顶的真相。

　　从这个角度看，技术是人类的眼睛，宇宙是人类的始终想要仔细欣赏的画卷。

　　值此佳节，或许我们可以回顾这样一段历史：人类是如何一步步磨练技术，创造“眼睛”，然后渺小却强壮地仰望宇宙。

　　然后我们更不妨理顺着历史，来猜测一下：未来呢？接下来我们要用什么，去一窥宇宙之缘，群星之外，天上的宫阙？

　　砖与石：人类窥视宇宙源起

　　天文，是人类不知自何时而起的念头。

　　《尚书·胤征》记载了夏朝羲、和两位天官记录天时与天象的故事，到西汉，马王堆汉墓已经出土了完整的彗星图。

　　古希腊已经产生了能够绘测日食的爱奥尼亚学派、发现黄道和赤道的毕达哥拉斯学派。

　　在人类窥视宇宙之初，其实已经用到了当时最巅峰的技术——虽然这个技术今天听来不算什么——站得更高，需要砖和石头。

　　我们都知道古埃及金字塔的宗教和政治意义，知道它是法老的陵墓。同时大家应该也听说过，今天天文学已经证实，吉萨金字塔群的北面主隧道，正对着天龙座α星。这颗星在5400年前，正是先民能观察到的极星。这个巧合有很多种解释，但毫无疑问古埃及人民是在努力凝视着极星和宇宙的。因此，金字塔极大概率同时也是一座天文台。用石头，这门当时最高科技建立的天文台。

　　用砖石来仰望和定位宇宙，不是埃及人的专利。凯尔特人的巨石阵，玛雅人和印加人的太阳庙都与金字塔如出一辙。石头是人类的第一门技术，已经被用于天文。

　　镜与船：给太阳“量身高”的17世纪

　　让我们把时针快速拨动，直接来到所有天文学爱好者都为之激动的17世纪。当时日心说已经确立，大航海时代汹涌而至。这是一个天文学家叱咤风云的时代。伽利略、开普勒、哈雷，那些耳熟能详的名字都诞生于这样的时代舞台上。

　　但或许很少有人注意，这样一个时代的到来，其实也得益于技术爆炸的红利。当时所有天文学家的发现和研究，都无法离开两件技术利器：船和凸透镜。

　　大航海之船，带着天文学家们到达了南北半球那些荒芜人迹的“天文观测点”，比如1676年，20岁的哈雷已经航行到圣赫勒纳岛，开启了天文观测生涯；凸透镜变成了天文望远镜。从1609年伽利略制作了4.2厘米口径天文望远镜开始，一个新的天文时代宣告到来。

　　这个时代具有里程碑意义的事件，是人类用一百多年的努力，基本搞清楚了地球到太阳的距离。当时普遍的测量方法，是以一颗行星作为参照，在北半球和南半球分别记录这颗行星对于恒星的视位移，从而得出星体间的距离。经过百年间无数努力，到1761年哈雷已经通过对金星和日冕的观测，得到了相对精准的太阳视差。法国天文学家潘格雷在1775年给出了相对精准的太阳测距。

(行星测距法的原理)

　　随后，地球质量的得出、发现天王星、天体力学体系确立，一系列人类窥探宇宙的“大事件”先后到来。而其起源，是人类对航海技术与凸透镜技术的应用。

　　追光者：人类终于看清了宇宙结构

　　事实上在19世纪后半期，人类还是不知道星系、恒星、行星之间到底处在怎样的位置关系。理解宇宙，更多依靠的是哲学玄想，而非真实的观测和数据。

　　直到19世纪末，一场声势浩大的天文学革新打碎了人类对宇宙的胡思乱想，在天文学中，这场运动被称为“天体物理学”，或者“新天文学”。

　　此后，人类真正开始了对恒星的观测和研究，发现了月球表面的真实情况、首次观测到星云的存在。

　　而如果没有现代光学体系的技术进步，这场跨越式发展就无从谈起。事实上，无论是大型天文望远镜，还是恒星光度计，都是建立在这一时期光学技术基础上。具体来说，德国光学家朗德费创建的分光学、布盖开创的光度学，以及改变人类进程的照相技术，这三者直接导致了天体物理学的建立。

（利用光谱原理，首次拍到织女星、双子座α星进行照相的哈佛天文台大型天文望远镜）

　　对于光的理解和对光学技术的应用，让天文学家可以捕捉宇宙之光。而人类对宇宙空间的迷蒙与猜测，也终于迎来了一盏光亮。

　　无线电里的宇宙噪声：射电天文学的惊艳时刻

　　光学天文望远镜，推动人类天文学来到了天文台和大型天文望远镜的时代。但奇妙的是，当人类以为光就是宇宙唯一答案时，近50年的天文学却被另一项技术所改写——那就是今天所有人都无法离开的无线电。

　　1931年，美国无线电工程师扬斯基在研究收音机时，意外发现当天线指向特定天体时，能够收到特别响亮的噪声。尤其当天线指向人马座——银河系中心时，这种噪声能达到尖锐的程度。

　　“宇宙噪声”的发现，证明了恒星辐射理论，直接改变了我们今天的生活。同时借助无线电技术，美国工程师瑞伯率先发明了射电天文望远镜，为射电天文学时代奠定了基础。

　　借助观测宇宙中不同恒星发出的无线电干扰，人类成功观测到了太阳黑子的存在、实现了预测流星群、发现了银河系外星云以及星际间的氢气团。这些发现奠定了我们此刻的宇宙观，比如宇宙大爆炸、黑洞、类地行星和宇宙辐射。

　　而究其根源，惊艳人类历史的射电天文学时代，是来自人类对应用技术的努力探索——甚至可以说，如果没有收音机，人类就无从验证宇宙起源。

　　其实在20世纪初，英法两国天文学家已经尝试探寻太阳射电波，但当时的无线电接收器灵敏度太差，关于宇宙的众多猜想都无法进行验证。

　　无线电与探索宇宙的联系，再一次证明了这样一个真理：技术迭代，是人类透视宇宙的力量之源。

　　计算，计算：引力波与黑洞的大时代

　　今天，人类不断利用技术进步，透视宇宙深处的脚步依旧没有停止。

　　或许在地理学、光谱学和无线电理论的数百年滋养下，人类观测宇宙的方案已经齐备（也许吧？），但是人类观测和记录来的海量数据到底如何分析和计算，这在今天变成了考验天文学的最大问题。

　　可能大家还记得，2017年度诺贝尔物理学奖，授予了美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯、加州理工学院教授基普·索恩和巴里·巴里什，以表彰他们构思和设计了引力波天文台LIGO，并对直接探测引力波做出的杰出贡献。

　　近两年，连续捕捉到引力波可能是天文学界最大的成果之一，它验证了广义相对论，将人类对时空深层法则的认识推向了新的高度。但可能很多人不知道，这背后隐藏着一场典型的“天文算力极限试探”。

　　探测引力波的LIGO，全称是“激光干涉引力波天文台”，这种设备是由两条4公里长的手臂组成的L型仪器，可以测量万分之一个质子直径尺度上的变化，堪称人类精度最高的仪器之一。其捕捉到引力波经过地球时，会通知全球的天文机构一起观测。在2014年4月的观测中，LIGO极短速度通知了1000多家天文机构，调动70多台大型天文望远镜对1.2万光年外进行了观测，堪称天文界的全球狂欢。

　　但是这样的“一夜狂欢”后，首先留下的是难以想象的，需要用大型计算机验证数年的数据量。某种程度上来说，我们今天正在等待天文学界对引力波的解析，就是在耐心等候人类算力的瓶颈。

　　更著名的案例，大概是不久前刷屏的“黑洞照片”。为了拍摄这张照片，相关团队从2017年4月5日起，用8座射电望远镜连续进行了数天的联合观测。这直接产生了4PB的数据，用了两年时间才解析完成。

　　在解析天文数据进程中，处在瓶颈中的不仅是算力，还有智能解析能力。几年前，美国宇航局NASA提出了前沿发展实验室FDL系列计划。其中重要组成部分，是用深度学习技术来解析回传的月球图像。如今NASA有大量卫星、探月车、空间站向地球回传月球数据。数据量多到了人类已经无法完成处理，所以转而希望借助AI来完成对月球的认知探索。

　　神话里是嫦娥奔月，现实里是AI探月。

　　从HC，到未来

　　不难看出，今天人类认识宇宙进程中，却迫切需要的新技术、新工具就是算力与智能。

　　纵观整个人类天文史，或许可以得出这样的结论：每一次人类透视宇宙的伟大进化，都得益于这一时代人类最擅长、最自豪的技术创造。天文学的进化，始终是不断向其他学科借用理论工具与技术工具的过程。

　　而20世纪末到21世纪，人类最伟大的发明是信息技术与电子计算。这个工具的“天文化”，当然是今天人类用来看透天上宫阙的最新一双“技术之眼”。

　　用于窥探浩渺宇宙的算力与智能之眼，需要我们等待很久吗？这里或许可以做个剧透。探测宇宙“新的工具”并不在遥远的未来，而就在5天之后，Philip Diamond，国际组织SKA（平方公里阵列射电望远镜）总干事将来到2019华为全联接大会现场，与我们一起揭晓宇宙探索的最新“技术之眼”；它也不像过去数百年一样诞生于欧美，而是就来自中国这片勇于仰望星空的土地上——2019年华为全联接大会，正在酝酿某个跟探索宇宙相关的东西。

　　是什么呢？让我们保持好奇，先期待一下——数千年历史证明，好奇心，是能让人类在宇宙面前，显得不那么渺小的东西。