重点提炼：

🌟 韦伯天文望远镜深空图详解

🌟 宇宙有多大？从微观到宏观的尺度上看

🌟 哈勃望远镜对天文学的奠基

🌟 “科学无国界”？能否实现数据共享

🌟 国内的天文研究在世界处于什么阶段？

🌟 我们为什么要探索宇宙？

• 主持人：于隽，A&T Capital 合伙人。

  
  

• 嘉宾：蔡峥，清华大学天文系副教授，清华大学天文技术中心副主任。入选国家级青年人才项目。他于 2008 年和 2015 年分别于中国科学技术大学和美国亚利桑那大学获得理学学士和理学博士学位。于 2016 年获得美国国家航空航天局（NASA）哈勃学者（Hubble Fellow）奖，于 2022 年获得清华大学学术新人奖（清华青年教师的最高学术荣誉），并主演了励志纪实纪录电影《大学》。他在宇宙早期星系形成和星系际介质方面取得了系列进展。

于隽：从哈勃太空望远镜到韦伯太空望远镜，人类一直在不断探索，也经历了很多挫折和考验。这一路走来人类经历了什么？

蔡峥：最开始的时候，我们肯定是认为，所有东西都是围着我们转的。但是后来逐渐通过伽利略发明望远镜，我们就知道了原来地球只是一颗比较普通的行星。这个发现奠定了牛顿力学，对牛顿开普勒他们那一代人还是有很大的启发的。这个后来就开启了工业革命。

人类一直是向外探索的，那在向外探索的过程中，望远镜实际还是扮演了一个引领角色。有很多事情大家可能并不清楚，但是比如说我们用的手机，里面的摄像机、照相机，最开始就是 NASA 为了哈勃望远镜、为了取代胶片而发明的技术。而这项技术使我们能够将照片数字化，使我们能够步入如今的人工智能时代。

几千年来天文科学始终伴随着人类的进步。这个就是“顶天立地”。我们在探索天上的奥秘，不断地更新和提升相关的技术，而最终，在若干年后，是可以服务到我们的社会的。

于隽：这次韦伯望远镜公布照片，很多科学家和天文学家都说“太空探索迎来了新的时代”。蔡教授您认为我们目前对于太空的探索到了什么阶段？

蔡峥：这个问题问得非常好，我觉得我也很难说。但是如果就“用光探索”而言，我们已经接近于我能想象到的极致的一个时代，就是探索到全波段多信史的一个早期宇宙的这样一个时代。

但是还是有很多问题，比如说詹姆斯韦伯这种望远镜，它拍得深，但是视角不太广，它看不了全天，它的视角只能局限在某一个区域。我们现在还没有一个既广又深的望远镜，所以只从这一角度来说，我们就还有很多提升的空间，但是确实已经很了不起了。

人的眼睛本来只能看到 400 纳米到 700 纳米的这样一个很窄的电磁波的频段，但是现在已经得到了大大的拓展，使我们得以去了解一些宇宙的东西。虽然我们现在身处的阶段可以说是，大的知道一些小的并不清楚，亮的知道一些暗的并不清楚。但是这种确实也很了不起。

我们也探索到了早期宇宙，但是这只是冰山一角，巨大的冰山还在下面。

于隽：我们究竟为什么花费数百亿、千亿的资金对浩瀚的宇宙进行研究？这些太空深处的信号对人类意味着什么？

蔡峥：我认为这些信号也并不一定特别直接的意味着什么，但是它反映出了人类与动物之间非常鲜明的区别。

宇宙中留下了一种人类的文明，而人类或者说智人是非常厉害的。最开始的时候，智人和非洲的尼安德特人对打了一次，结果输了。后来又发展了几万年，智人就胜利了，占领了欧洲，之后又往亚洲推，又打败了丹尼索瓦人，占领全世界，我们一直是这样往外探索的。就像詹姆斯韦伯的望远镜，它可能可以找到地球外的生命，找到第二个地球，但是就这一点本身而言，它重要又不重要。

最重要的其实是我们一定要求索的精神。这种精神它代表了人类，就是如果人类没有这样的精神的话，那我们可能就和动物没有什么区别了。

于隽：NASA 的研究让全世界都叹为观止，我们中国也有，包括蔡教授团队在内的天文重大成果。国内的天文研究在世界目前处于什么阶段？和美国相比有什么偏重和优势？

蔡峥：我们就还是处于社会主义初级阶段。因为天体物理还是一个技术实验学科，如果没有顶尖的技术的话，确实非常难。当然我们中国的天文，相比于十几年前，已经是不可同日而语了，进步非常快。

那么现在随着世界的交流变得越来越多，我们的水平涨得特别快，我们现在就是基本上能够用美国的比较顶尖的数据做到比较顶尖的科学。像重要的指标，比如Nature Science 的 paper，我们中国一年也有几篇，并且我们有自己的大科学装置，像拉莫斯特望远镜、天眼、FAST。

而FAST 在快速射电暴这个波段在全世界都是特别领先的。当时建这个望远镜的时候，我们都不知道什么叫快速射电暴。最开始的时候还以为是微波炉没有关好的信号，后来我们发现它就是从天体上发射出来的，具体是什么我们还并不清楚，但是Fast在这个领域还是非常领先的。所以说这个也是天文学带来的。

你不用管天文能发现什么，你只要望远镜的能力提高 10 倍，你一定能发现现在根本想都想不到的事。

另外一个就是MUST这个项目，就是南天光谱寻天望远镜。MUST这个望远镜刚好是一个能跟世界各个望远镜，就包括天眼，包括美国的詹姆斯韦伯，和将来马上 Bill Gates 他们要建的LSST望远镜是互补的。

MUST拍一次曝光，可以拍 30 个满月这么大天区范围内的 1 万多条光谱，可以利用红仪的效应，把宇宙两维的一个照片变成一个三维的照片。

MUST填补了一个重要的空白。所以说大家协同在一起，可以做很了不起的事情。

希望在2029 年之前，这个项目可以建成，为国家 80 周年献礼，也希望这个项目能够开启总书记讲了很多次的，多渠道筹支持基础科研的一个先河。

于隽：大家都说科学无国界，目前海外已经有很多先进的望远镜。按理说数据应该都是全球科学家共享的，为什么蔡教授特别执念于一定要建中国的自己的这个望远镜？人类在科研上的数据共享，难道不是可以效率更高吗？

蔡峥：其实这项技术不光是中国需要，也是世界需要的，所以说我们也是在为世界、为全人类做贡献。

当然这个技术的研发对我们国家来说是意义非凡的。因为如果我们不迈出这一步的话，我们的技术要怎么发展呢？如果我们不提出这种苛刻的科学的指标，我们的技术永远是被人家降维打击的。

所以我是觉得无论从科学探索，就是为人类填补空白，还是提出比我们这个生活上的指标高很多的指标，发展一下国家的技术，数据共享都是必要的。就像詹姆斯韦伯的数据，他都是第一时间向全世界公开，所以这个也是值得我们学习的。

韦伯太空望远镜显示的位于船底座星云的一处被称为“NGC 3324”的恒星新生区。AAP Image/EPA/NASA

天文是研究宇宙的学问

分别从“名字、几岁、多高、多重、家里几口人、祖籍、爱好”来看宇宙是什么。

从“名字”上来看，古人说：“上下四方谓之宇，古往今来谓之宙”。对应Space and time也就是空时。

从“年龄”上来说，宇宙存在有138亿年，宇宙的未来还很长。

从“高度”上来说，宇宙已经膨胀了400亿光年。

宇宙的重量从密度上更容易直观的感受到。宇宙的密度比空气小的多。

从组成结构上，宇宙中有1000亿个银河系，而每个银河系有1000亿颗恒星。

宇宙的诞生流行的说法是起源于大爆炸。

宇宙有一个特征就是时时刻刻都在运动。古人说“坐地日行八万里”，每个人在宇宙的尺度上实际在以几百公里每秒运动。

宇宙有多大？从微观到宏观的尺度上看

1000光年—重元素制造机

10万光年—银河系全貌

100万光年—本星系群

1亿光年—拉尼娅缇娅超星系团

30亿光年—纤维网结构，百亿个银河系

最小尺度和最大尺度有相当一致的拓扑结构

直观理解大爆炸，我们可以把宇宙138亿年看作一年，大爆炸作为元旦。

2月7日银河系开始形成

9月3日太阳系和地球开始形成

9月22日地球开始有生命

12月17日生物进化出眼睛，寒武剂大爆发

12月26日恐龙诞生

12月30日7:00恐龙灭绝

12月31日21:00智人开始演化

12月31日23:58开始产生文明

午夜25s之前农业诞生

午夜11s之前金字塔建成

午夜最后1s中，开普勒三定律、哥白尼否定地心说、第一次工业革命等等人类科技突破

“庞加莱重现”：指在时间尺度极大的经典世界中，事件产生轮回。这一理论在量子体系中已经被证实，并且在更宏观的物理世界中也存在。即使灵魂不存在人类历史也会有轮回。

     蔡教授分享选图

哈勃对天文学的奠基主要有三点

1.发现仙女座大星云

2.与夏威夷凯克望远镜共同发现宇宙的加速膨胀（21年诺贝尔奖）

3.奠定现代宇宙学模型

人类天文学最前沿的韦伯望远镜

人类科技最高水平，众多学科集大成者，精密控制，先进的光学芯片，红外探测器

口径是哈勃的 10 倍

分辨率是哈勃的3倍，可以拍到很清楚的悬臂结构

覆盖中红外，可以拍摄到131亿年前的“婴儿”宇宙

能够拍摄到引力透镜现象，清晰的星系分布、演化、恒星形成、死亡过程

美国提出的未来的 30 年三大课题

行星与恒星系统，也就是我们能不能发现另一个地球之问；

新信使与新物理，也就是我们能否穿越时间空间，暗物质能量的本质是什么等等；

宇宙生态系统，也就是宇宙的演化规律。

清华提出的宽视场光谱巡天望远镜 MUST

下一代面向宇宙学与时域天文的宽视场光谱巡天望远镜

MUST是世界领先的，填补了宽视场大面积抓拍光谱的空白的大型望远镜。

目的是探究暗物质起源，探索暗物质本质，刻画动态宇宙。

庄子说：“吾生也有涯，而知也无涯，以有涯虽无涯，殆矣”。

我们需要了解事物本质的规律，不然我们的生命太有限了，我们怎么能知道万物万事的道理，我们需要从宇宙中探索这个道理，来更好地审视我们人类自己。

康德说：“有二事焉，恒然于心；静之畏之，日省日甚：外乎者如璀璨星穹，内在者犹道德律令。” 探索自然的宏伟，才能更好地感受人类的卑微，了解造物的神奇，更能认识到众生的平等。我们才能有悲天悯人的共情和超脱生死的达观。

“人类命运共同体”作为有希望的民族，要去格物，要去明白事物运行的道理。

日本夏威夷等地日复一日巡天的望远镜是我们人类拓宽认知疆界的前哨站，我们希望能够站在世界前列带领全人类探索未知。