尽管人类目前还处于0.73级文明,连I型文明都不是,但我们正处于能源利用和技术发展的关键时期,可控核聚变技术永远只剩50年的魔咒正在被逐渐打破,太阳能和风能的占比也在继续上升,最后也许我们只需要200年就能成为一级文明,在太空电梯技术的可控核聚的帮助下离开地球,开发整个太阳系。
然而目前摆在天文学家面前的其实是另一个问题:既然宇宙中有可能存在大量外星文明,而人类文明只用了一万年就达到了目前的科技水平,为什么不论是哈勃望远镜还是韦伯望远镜,都没发现外星人呢?
这个问题目前还没有答案,甚至可能永远不会有答案,因为有科学家认为宇宙中虽然存在大量外星文明,但人类文明很可能是其中科技最先进的文明,或者至少是最先进的文明之一,这就导致其他文明就算有心寻找外星文明,也不可能在茫茫宇宙中发现人类文明的痕迹。
不论是上世纪发射的旅行者一号和二号,还是后来用射电望远镜发射的电磁波信号,它们的覆盖范围目前只有几十光年而已,最多只有几百颗恒星收到了这些信息,而如果这几百颗恒星附近的几个外星文明的科技还处于石器时代的话,人类文明发射的电磁波信息就是无意义的。#微博公开课##知识大爆炸##亿点曝光计划#
然而目前摆在天文学家面前的其实是另一个问题:既然宇宙中有可能存在大量外星文明,而人类文明只用了一万年就达到了目前的科技水平,为什么不论是哈勃望远镜还是韦伯望远镜,都没发现外星人呢?
这个问题目前还没有答案,甚至可能永远不会有答案,因为有科学家认为宇宙中虽然存在大量外星文明,但人类文明很可能是其中科技最先进的文明,或者至少是最先进的文明之一,这就导致其他文明就算有心寻找外星文明,也不可能在茫茫宇宙中发现人类文明的痕迹。
不论是上世纪发射的旅行者一号和二号,还是后来用射电望远镜发射的电磁波信号,它们的覆盖范围目前只有几十光年而已,最多只有几百颗恒星收到了这些信息,而如果这几百颗恒星附近的几个外星文明的科技还处于石器时代的话,人类文明发射的电磁波信息就是无意义的。#微博公开课##知识大爆炸##亿点曝光计划#
在1964年,苏联天体物理学家尼古拉·卡尔达肖夫提出了一个划时代的概念,即卡尔达肖夫等级,从此宇宙文明就有了三个等级,I型(行星级)、II型(恒星级)和III型(银河系级),每一级别的文明都能够利用和控制更广泛的能源和技术。
I型文明能够利用和存储其母星所有能量,包括地热能、风能、太阳能等,这样的文明能够控制全球气候,管理自然灾害,并进行大规模的行星工程项,按照美国理论物理学家米奇奥·卡库的估计,人类如果以每年3%的能源消耗增长率发展下去,将在100到200年内达到I型文明的水平。#知识大爆炸##微博公开课##亿点曝光计划#
I型文明能够利用和存储其母星所有能量,包括地热能、风能、太阳能等,这样的文明能够控制全球气候,管理自然灾害,并进行大规模的行星工程项,按照美国理论物理学家米奇奥·卡库的估计,人类如果以每年3%的能源消耗增长率发展下去,将在100到200年内达到I型文明的水平。#知识大爆炸##微博公开课##亿点曝光计划#
今天既感慨、又高兴、也倍感压力。再多说两句。
之前提到过,美国粒子物理界刚刚公布了非常重要的“P5报告”,P5=粒子物理项目优先级确定小组 (Particle Physics Project Prioritization Panel)。这个规划项目,将确定美国在未来20年里粒子物理、高能物理、引力理论、宇宙学方向的发展思路和资助项目。
这份报告画了一张物理学前沿的巨大的饼。而这块饼的“半壁江山”,叫做“Illuminate the Invisible Universe” (照亮不可见的宇宙)。a.k.a,两暗一黑。在这其中,第五阶段光谱巡天 (Stage-V) 是天文学和宇宙学相关领域的一个亮点 (图一)。在这个方向,以美国能源部劳伦斯-伯克利实验室和卡耐基天文台为首的机构提出了一个6.5-m口径望远镜,配合26,000个光纤定位器开展下一代光谱巡天的计划,叫MegaMapper。这个项目由于并未立项,在报告里被概括称为"Spec-S5"。
P5报告里对“Spec-S5”给出了非常积极的评价:
“新近提出的下一代光谱巡天项目,Spec-S5,有非常好的前景帮助我们在几个领域建立新的理论基准:如利用原初密度扰动的统计特性研究暴涨物理、晚期宇宙加速膨胀、Light Relic粒子、中微子质量、以及暗物质。”
“Spec-S5可以灵活地根据从正在进行的DESI巡天、早期的DESI二期巡天、以及Rubin天文台LSST项目的科学成果总结涌现出的新前景作为科学目标,这使得其成为未来20年蓝图的重要组成部分。”
这些赞美之词不是空话。在图二给出的实际支持项目的时间规划和经费额度考量中,首先,美国能源部领导的第四阶段光谱巡天的代表作,暗能量光谱巡天项目(DESI)以及其第二期项目(DESI-II)都得到了项目支持上的承诺,有望一直运行到2030年。DESI-II可能会进行小规模的仪器升级,并将根据DESI的成果调整科学目标。而Spec-S5项目的研发(Research & Development)也得到了支持,只是目前没有项目建设经费。缺钱的主要原因是,同为重要宇宙学项目的第四阶段地面宇宙微波背景辐射项目(CMB-S4)已经开始了建设,但还缺一半的经费,还在嗷嗷待哺,自然需要优先赞助,确保其完成。
在经费规划里,Spec-S5在考虑了人力成本、通货膨胀后,被定义为一架“如果国会老爷大发慈悲,可以在2030年前开始进入建设阶段”的中等体量项目,预算在4-10亿美金之间。
那么,下面关键的地方来了:MUST项目,是一架完完全全在技术和科学上对标Spec-S5的科学项目,是同一级别的大型科学工程 (我们设计支持的光纤数稍逊,在20,000左右)。
而我们,已经进入了细致设计和建造阶段。甚至我们的主镜已经**在美国**造完了!破天荒的第一次,在一个光学-红外天文学领域的项目上、在一个观测宇宙学项目上,我们似乎看到了一个自己都不太敢相信的站上领先位置的机会!
自2001年美国Snowmass工作组将暗能量定位为重大基础物理问题、2006年“暗能量特攻小队” (Dark Energy Task Force; DETF) 成立,并制定了一个多手段、四阶段的暗能量研究计划以来,前“四代”的光谱巡天项目全部为美国主导(图三)。从SDSS-I到SDSS-IV,从BOSS到eBOSS,再到DESI,在美国私人基金会、NSF、DOE的资助下,整个天文和宇宙学的面貌为之大变、一个相当有规模、开放度的科学社区也被建立起来。在这过程里,从来都没缺少中国天文学家的身影,只是我们从不曾有机会做主角。
现在,机会来了。即便是转瞬即逝的机会、即便是难如登天的机会,我们也一定要抓住。We MUST Take It!
这个机会的由来和发展,也许10年后,我们可以带着更深刻地感慨认真的总结。总结其中的幸运、努力、甚至是“命运”,总结我们得到的帮助、经历的坎坷。
眼下,只有努力。
对MUST来说,DESI-II的运行是一个喜忧参半的消息。同为北半球进行的大型光谱巡天,虽然DESI只有4米的口径,但强大的技术经验和无法比拟、运行规范、资助良好的科学团队可以把其能力发挥到极致,肆无忌惮地摘走本可以属于MUST的“挂得低的果实” (Low Hanging Fruits)。但同时,这个先行者所展示出来的新科学机遇,也正如P5报告所说,有助于“后发”的MUST灵活地调整科学目标,去真的追求一架6米望远镜所能企及的观测宇宙学前沿。
挑战与机遇并存,在MUST这里,不是一句空话,是一种生存状态。
之前提到过,美国粒子物理界刚刚公布了非常重要的“P5报告”,P5=粒子物理项目优先级确定小组 (Particle Physics Project Prioritization Panel)。这个规划项目,将确定美国在未来20年里粒子物理、高能物理、引力理论、宇宙学方向的发展思路和资助项目。
这份报告画了一张物理学前沿的巨大的饼。而这块饼的“半壁江山”,叫做“Illuminate the Invisible Universe” (照亮不可见的宇宙)。a.k.a,两暗一黑。在这其中,第五阶段光谱巡天 (Stage-V) 是天文学和宇宙学相关领域的一个亮点 (图一)。在这个方向,以美国能源部劳伦斯-伯克利实验室和卡耐基天文台为首的机构提出了一个6.5-m口径望远镜,配合26,000个光纤定位器开展下一代光谱巡天的计划,叫MegaMapper。这个项目由于并未立项,在报告里被概括称为"Spec-S5"。
P5报告里对“Spec-S5”给出了非常积极的评价:
“新近提出的下一代光谱巡天项目,Spec-S5,有非常好的前景帮助我们在几个领域建立新的理论基准:如利用原初密度扰动的统计特性研究暴涨物理、晚期宇宙加速膨胀、Light Relic粒子、中微子质量、以及暗物质。”
“Spec-S5可以灵活地根据从正在进行的DESI巡天、早期的DESI二期巡天、以及Rubin天文台LSST项目的科学成果总结涌现出的新前景作为科学目标,这使得其成为未来20年蓝图的重要组成部分。”
这些赞美之词不是空话。在图二给出的实际支持项目的时间规划和经费额度考量中,首先,美国能源部领导的第四阶段光谱巡天的代表作,暗能量光谱巡天项目(DESI)以及其第二期项目(DESI-II)都得到了项目支持上的承诺,有望一直运行到2030年。DESI-II可能会进行小规模的仪器升级,并将根据DESI的成果调整科学目标。而Spec-S5项目的研发(Research & Development)也得到了支持,只是目前没有项目建设经费。缺钱的主要原因是,同为重要宇宙学项目的第四阶段地面宇宙微波背景辐射项目(CMB-S4)已经开始了建设,但还缺一半的经费,还在嗷嗷待哺,自然需要优先赞助,确保其完成。
在经费规划里,Spec-S5在考虑了人力成本、通货膨胀后,被定义为一架“如果国会老爷大发慈悲,可以在2030年前开始进入建设阶段”的中等体量项目,预算在4-10亿美金之间。
那么,下面关键的地方来了:MUST项目,是一架完完全全在技术和科学上对标Spec-S5的科学项目,是同一级别的大型科学工程 (我们设计支持的光纤数稍逊,在20,000左右)。
而我们,已经进入了细致设计和建造阶段。甚至我们的主镜已经**在美国**造完了!破天荒的第一次,在一个光学-红外天文学领域的项目上、在一个观测宇宙学项目上,我们似乎看到了一个自己都不太敢相信的站上领先位置的机会!
自2001年美国Snowmass工作组将暗能量定位为重大基础物理问题、2006年“暗能量特攻小队” (Dark Energy Task Force; DETF) 成立,并制定了一个多手段、四阶段的暗能量研究计划以来,前“四代”的光谱巡天项目全部为美国主导(图三)。从SDSS-I到SDSS-IV,从BOSS到eBOSS,再到DESI,在美国私人基金会、NSF、DOE的资助下,整个天文和宇宙学的面貌为之大变、一个相当有规模、开放度的科学社区也被建立起来。在这过程里,从来都没缺少中国天文学家的身影,只是我们从不曾有机会做主角。
现在,机会来了。即便是转瞬即逝的机会、即便是难如登天的机会,我们也一定要抓住。We MUST Take It!
这个机会的由来和发展,也许10年后,我们可以带着更深刻地感慨认真的总结。总结其中的幸运、努力、甚至是“命运”,总结我们得到的帮助、经历的坎坷。
眼下,只有努力。
对MUST来说,DESI-II的运行是一个喜忧参半的消息。同为北半球进行的大型光谱巡天,虽然DESI只有4米的口径,但强大的技术经验和无法比拟、运行规范、资助良好的科学团队可以把其能力发挥到极致,肆无忌惮地摘走本可以属于MUST的“挂得低的果实” (Low Hanging Fruits)。但同时,这个先行者所展示出来的新科学机遇,也正如P5报告所说,有助于“后发”的MUST灵活地调整科学目标,去真的追求一架6米望远镜所能企及的观测宇宙学前沿。
挑战与机遇并存,在MUST这里,不是一句空话,是一种生存状态。
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