纪念望远镜发明400周年科学大师演讲

[yijun]

主持人:
各位来宾、各位朋友、女士们、先生们，隆重纪念望远镜发明400周年科学大师演讲会现在正式开始！（掌声）1608年一个荷兰的眼镜商发明了一架小望远镜，1909年伽利略使用他自己制造的望远镜，第一次观测了星空。从此人类踏上了探索宇宙的新的征途。400年来充满着雄心勃勃的追求和人类的智慧，望远镜从小到大；从光学望远镜到电磁波段望远镜；从地面望远镜到框槛望远镜；以及全电磁波段的接受器和探测器的进步，不仅是天文学发生了革命，而且深刻地影响了其他科学的发展，甚至包括整个人类社会的进步，改变了人们的世界观和宇宙观。
为了纪念人类这一伟大的历史性的创造活动，为了进一步推动科学的发展，我们今天相聚在北京人民大会堂隆重举行科学演讲会，凝听三位科学大师的报告。同时也为从明天开始的为期三天的新视野大型科学研讨会拉开序幕，参加今天报告会的有海内外著名的科学家，有官员和领导、科技教育战线上的科技工作者，有代表着人民的希望和肩负着科学发展未来的接班人，研究生、大学生和中学生共计6000人。

杰克坦普敦基金会负责人杰克坦普敦发言:
非常令人鼓舞的是中国的学生可以在美国所有重要的研究项目当中都能找到中国学生的身影，而且中国已经在国际科学界已经成了重要的成员。刚不久我们世界都关注着中国的首次太空行走，也许不久我们将看到中国的空间站和在月球上的旅行。当中很多人刚刚开始你们的科学生涯，我们想让你们知道，把科学看成全世界共同的事业是多么的重要。我们知道从外部的空间来看的话，地球实际上是我们所有人类的共同家园，在约翰敦普敦基金会，我们崇拜创造力、才智和足智多谋，我们要让全人类共同分享，不仅我们有人类共同的本质，而且我们在宇宙中还居住着共同的地方。科学发展到今天正如400年前，它一直是一个新视野的源泉，科学一直是这样。如你们所知道我的父亲今年夏天去世了，他享年95岁，他有光辉的一生不仅在金融界，甚至在世界慈善事业上都是伟大的任务。基金会是他非常骄傲的遗产，这是为什么我们要拼命的工作，努力的工作才能不辜负他的希望。一年多以前当他体力开始衰退的时候，当他听说我们有这样一个计划感到非常兴奋。他觉得从科学界领袖人物学习是最激动人心的，他知道今天中国是人才辈出，思想十分活跃的地方，不仅是在商业界，而且在科学和教育界也是一样，我父亲看到全人类都是作为共同的创造者和积极的参与者，为科学的新视野的目的和意义工作而努力。
在他自己的著作中强调我希望加速创造力而带来科学飞跃，他说我们的头脑充满了思想和智慧，那么这些思想和智慧帮助我们做到我们想像到任何的事情，如果我们以开放的态度对待新知识，对待新的刺激，并加快发现，我们什么东西不能够取得呢？他的激情和乐观感染了世界上很多的人，我知道他的精神活在我们中间，因此代表约翰敦普敦基金会，我想表达一些感谢，不仅仅对我们今天的科学大师，以及对这次会议的组织者，这次组织工作非常的出色。对于今天出席的学生来说，我要对你们来说你们要不断的学习，不断提出大的问题，只有提出大的问题我们才能找到这些，这些答案又能为世界造福，我们期待着你们的发现，希望你们也留下一笔遗产，留给全人类，谢谢。
主持人:
下面请李政道教授做主场演讲。李政道教授是美国哥伦比亚大学的教授，他1957年和杨振宁共同获得诺贝尔奖，现在请李政道先生做报告。


李政道:
　　很高兴今天跟各位讲《以天之语，解物之道》。我就讲刚才已经提过的望远镜的，1608年秋天在欧洲传出一个消息，说有望远镜的新闻，不久伽利略就发表了他的文章：“10个月之前有一个条消息传到我的耳朵，说有一个人制造一个小的望远镜，拿这个眼睛看相当远的距离还是很清楚就在眼前”。(幻灯展示图片)这是伽利略自己制造的望远镜。伽利略1609年拿着他自己制作的望远镜看木星，看见木星右边有一个小星，左边是两个小星，第二天看又变了，两个小星，再过一天也是两小星大一点，再过一天发现有三个，再过一天他发现有四个，这样伽利略就发现了木星四个卫星。他那么最早发现木星有四个卫星，他发现木星跟我们地球相同，地球有一个月亮，但木星有四个，他把相同和不相同拿出来，不相同可能是偶然性的。伽利略这么大发现他是惯性质量和理性质量的等价，1609年以后刚才讲的四个卫星跟月亮上的山脉，他觉得月亮和地球很想，1632年他最重要的著作就是《对话》。可是之后伽利略给关起来了，在教皇的名义下不准发表论文，不准演讲，不准讨论学识，四年以后他眼睛瞎了，然后五年后他就过世了。同年也就12月5号牛顿诞生，还好当时的罗马教皇的势力并不到英国，不然的话欧洲的科学可能也不能像现在我们知道的能够发生。

　　那么在我们祖国是什么样呢？两年之后1644年，明朝亡了，崇祯自杀，从这开始西方的科学发达，中国的科学停滞。在1991年为纪念伽利略发现惯性质量和行星质量等价而做的实验，这是我设计的。在1998年梵蒂冈的教皇为平反伽利略而向全球的科学家道歉，我代表全球的科学家发言，我说是地球绕太阳转，还是太阳转地球转，这两个都是对的，是相对的。不对的是教皇强逼伽利略，因为教皇说是太阳绕地球转，强逼伽利略不能讲学。我很高兴伽利略得到平反。

　　第二个我讲一下中国古代的天文问题。新星的亮度大约是太阳亮度的几万倍，还有超新星的亮度是太阳的百万万倍，新星最早发现就在中国。最早新星的发现是13世纪，这是甲骨文，我们老祖宗的字“大”像人，它的脚像人，是一个新的大星，这个“星”仔细看是三个方块，三个方块不一样大小的，这是最早的新星的发现。超新星的最早发现也在中国，在宋朝郴州，它刚出来书上就讲有一个新星它和鸡蛋一样，每天都记录它有多少亮，记录有一年就把它寿命相当准确的测量出来，这是了不起的事情，以苍壁礼天，以黄琮礼地。这苍壁是什么，黄琮是什么？这是中国最早对探问的记录。圆的代表天，方的代表地，天是圆的也有一个洞，地是方的也有一个洞，另外还有一个叫璇玑，璇玑美玉也，当时观点王着天文之器，当时的璇玑很大的，我们想像它是怎么样天文的奇迹。

　　中国的文化、祖国的文化中它不是海洋文化，它是黄土文化，所以我们可以想像我们的老祖宗在晚上对着天看，对天看发现所有的星都在慢慢的移动，没有一个星不动的，不动了有重要性，所以我们可以想像老祖宗对不动的点把它记出来。璇玑这是最早的机器，它有三个缺口，中间放个圆筒子，然后把它稳定了就用大石块定下来，假如说是8尺，圆筒是竹子做的里面是空的，可以看小孔，我们老祖宗讲这一点不动的是有道理的。这是一圈是北极，几千年以前北极是自己走的，2500年走一圈，在星座上最奇怪的是什么星座？紫薇星，紫薇星永远是最重要的，可是我们假定璇玑向着是紫薇，就用北斗的瑶光跟另外两个相对性，紫薇在中间，璇玑就这样定了紫薇，假如这样的话，黄土文化是在2700公元前开始，这是我的假设，没有科学证明。伟大的发明指南针、火药，很多人以为当时发明在欧洲，其实都是发明在中国的，可是望远镜的发明是在欧洲，伽利略和牛顿开始了现代物理的发展。伽利略、牛顿18世纪就发现电动可以产生磁场，伽利略发现质动可以产生电，然后到20世纪产生相对论。

　　这里有几位重要的科学家在核能控制方面。(幻灯)这是爱因斯坦在1939年8月2号，爱因斯坦给罗斯福写封信。核的发明和应用开始了人类的文化，太阳能是核能，太阳是一个庞大的核反应堆。1942年2月12日一支科学家直接产生了人类可以控制的核能，不通过太阳。我记得在40年代我做研究生的时候，FERMI老师每星期都花半天时间跟我讨论，每一个学生他对所有的物理问题都可以自己下手。FERMI有时候问我，知不知道太阳内部的温度是多少，我说大概一千万度，你算过吗？我自己没算，他说不行，一定要自己算。我说算太复杂，太阳的温度这是亮度，这是半径，这是温度，亮度T度跟温度T度是18次方，所以这个做相当麻烦。FERMI说你做一个玩具弄一个算尺，最早的计算器是算盘，接着就是算尺，这是FERMI做的这个尺，我把这个照相尺寸弄大一点，它上面是18Log，下面是6.5log，这是我当时在芝加哥做研究生的，有了这个算尺我当时自己算出来了。

　　我现在要讲21世纪的前景，103年前，公元1905年爱因斯坦写了五篇论文，这五篇论文影响了全球人类的文化，因此三年前联合国决定将2005年作为世界物理年。这是五篇文章，爱因斯坦第一篇文章测量分子大小的新方法。第二篇光量子。第三篇布朗运动，第四狭义相对论，第五篇能源等于质量乘的平方，在2005年联合国决定把2005年作为世界的物理年，并对新世纪的人类可能产生同样或者更大的影响，这一点我要解释一下。这是05年的邮票，这邮票就是说我们已知的宇宙，我们这样的物质总能源5%，暗物质能量是25%，暗能量是70%，其他的能量都不是我们这里的物质，这是很稀奇的，什么是暗物质我们不知道，什么是暗能量我们也不知道，我们这样的物质我们叫它已知物质是由电子、质子、中子和极少量的正电子、反质子构成的，暗物资不是我们这样的物资，用公使算出来暗物质能量比我们已知能量大了5倍。最近几年通过哈勃大孔望远镜发现我们宇宙不仅在膨胀，而且是加速地膨胀，它是负的压力，这个负的压力，那么这个压力就是暗能量，比我们物质能量大了14倍，最早的假设负的压力是爱因斯坦提出来的。我自己的一个探讨在04年，暗能量的可能来源是一个天外有天，什么天外有天呢，很可能因为有暗能量，我们宇宙之外可能有更多更多的宇宙，而这种相通的是暗能量相通的。

　　这是另外一篇我的文章，我说很可能暗能量在负的压力下产生新的物质，所以就把在美国高能核武力的新发现和暗能量的关系，这是不是暗能量还不一定，我只是一个探索。如果这有关系，核能和宇宙暗能量联系的就核天相遇，天外有天连起来。最近美国布鲁克海文国家实验室发现新的核物质，我们叫他SQGH，这文章就说高能量是不是也有负压力。

　　这是中国的大画家，他为了做对照他画了两个牛在斗，核子重和牛对撞生新能，他在清华大学做的雕塑就是牛，各位有机会可以看看。这是在瑞士日内瓦跟法国边境周长27公里，这也可能出很多核心的物理。也是一个LHC的ATLOS的探测器。

　　暗能量在我们宇宙中占据了如此重要的地位，爱因斯坦最早提出的，所以爱因斯坦对21世纪科学发展的贡献比20世纪更大，了解暗物质，了解暗能量是21世纪科学很大的挑战，我相信我们会成功。1952年我很杨振宁合写两篇关于物理的文章，爱因斯坦也请他的助手来问我们能不能跟他讨论。爱因斯坦看了我们的文章觉得很有意思，爱因斯坦问了我们格气的的细则，他的问题都着重于物理的基本观念，他的英文有相当重的德国口音，他讲得很慢，我们的讨论范围非常广泛，也谈了很长时间，约一个多事。爱因斯坦站起来跟我握手，就说祝你未来在物理学中获得成功，我记得他的手大，厚而问农。对我来讲，这是一生最难忘的经历，他的祝福使得我深深干都。我们讨论就在这张桌子前，三年后爱因斯坦过世了，这张照片是他过世之后一、两天时照的，你看他办公室多简单，有些书、有一些杂志，黑板上一些方程式，这样一个伟大的天才一生，完全献生在科学。这是爱因斯坦住在房子，它这个房子很简单的，现在北京都是高楼了，这个房子非常非常简单的，这是他的一生。

　　我们纪念五百年前望远镜的发明，我们纪念一百多年前1905年爱因斯坦对物理的贡献，我们也纪念五十多年前爱因斯坦的过世。我们更纪念伽利略和爱因斯坦一生对人类的贡献，为科学献身。我们地球在太阳系是一个不大的行星，我们的太阳在整个银行星云系四千亿颗恒星中也不是怎么出奇的星。我们整个银行系在整个宇宙里面也相当渺小的。可是因为我们有发扬炎黄文化的祖先，因为四百年前望远镜的发明，也因为爱因斯坦在我们小小的地球上生活过，我们这个黄土蓝水的地球，就比宇宙其他部分有特色，有智慧，有人的道德，谢谢大家。

主持人:
谢谢李政道教授非常精彩的演讲。下面我们有请里卡尔多·贾科尼做第二场报告。里卡尔多·贾科尼教授，他因为在X射线天文学上奠基性的成就，获得2002年诺贝尔奖物理学奖，他今天演讲的题目是现代望远镜的发展及天文学的飞跃，现在有请里卡尔多·贾科尼做演讲。
里卡尔多·贾科尼:
各位来宾、各位女士、先生们、学生们我非常荣幸来到这里来纪念望远镜发明的400周年。那么当然我们所指的是光学望远镜，我们非常得幸运生活在这样一个时代，那么这个时代我们对宇宙的理解已经革命化了，实现了革命，这个时代从才泰格到伽利略到牛顿，我们现在所知道机会一切关于宇宙的，在过去50年我们学到很多东西，未来我们觉得充满了潜力，充满了新的惊奇，新的发现，相比过去几十年来讲。我今天给大家讲的主要是谈对天文的观察，之所以有这种观察，我们才了解所谓暗物质、暗能量，我想给大家展示一下新型的望远镜是如何发展，如何改变我们的方法，如何改变我们做天文学研究的方法，所以我们来看下一张幻灯，我主要带大家关注几个主题，五个主题。
第一个主题是自动化。核心的方法使得我们可以处理非常大量的数据。第二个是来自世界不同天文台的数据，来自不同波段的数据，现在可以在全世界范围内分享，就不像以前我们把数据放在某个人抽屉里面由他自己享用，现在不同的天文台，不同波段的数据可以全世界分享，这是非常大的革命性的变化。科技的进步，同时也开启了对宇宙最远处全波段的探索，也就是我们能够看到宇宙是非常远的地方。我们来看这儿，回到这一页，这些数据快速的分享和分析使得我们能够做即时的分析，而且能够迅速的跟进来获得更重要的发现。另外公布数据和图象用于科学教育，使得我们有更多人都能够成为贡献者，能够更好的理解我们这个世界，同时也跟进了我们人类科学的方法，因此的话它的影响力，对于教授、教师的影响力是非常大的，同时也能够激起学生们对科学现象的兴趣。
这些发生改变都不是轻易发生的，它们花了几十年的时间才使得这些革命性的进展得到发生，那么下一面张幻灯给我们显示的是非常重要的一点，就是地球大气吸收了来自天体大部分波段的辐射，所以我们到天空外侧才能做更好的观察。我们跟乔杰他们谈怎么进一步观察，观察恒星，我们意识到我们要发展新的探测仪，采取新的方法收集数据，才能够一次性更好的观察天空。我们避免了吸收和散射，全波段的观测天体就需要进入太空，因此我们要有新的革新，并不是偶尔发生的，而是早期的天文学家，包括天体物理学家他们投入了很多的心血，第一次发现来自太阳系X射线的来源，同时也了解了这些恒心X射线的性质。我们看到1962年发现第一颗X射线的恒星，天蝎座X一，天蝎座X一是太阳一千倍，而太阳的光学光度等于100万倍自身X射线的光度，这是非常奇怪的辐射过程，它也告诉我们有一种新的恒星。刚才说，第一次发现1962年，1970年我们又有了新的设备，就是自由卫星。自由卫星它工作了两年，我们发现了X射线的来源，这个天图采取的是我们银道坐标，银行系作为中间的水平轴，高银纬大多数天体都是系外的。这个卫星的敏感度实际上比我们看到的，所需要的效率高出一万被，而且你可以看到我们通过它探测到360光源，X射线、双星、类星体星系团等等，当中也包括中子星和黑洞，双星系统中还有数星的气体，X射线，核子释放的能量都比核聚变高出100倍。而且星系等离子体还有比重子重一百倍的物质，所以它的探测能力是非常强的。
而且通过发现这一些新的，让我们对星系有更多的了解，我前面也提到了这些等离子含的重子物质比星系更多，我们换一个角度看问题，为了提高探测器的灵敏度和角的分辨，我在1960年提出了X射线的望远镜，我们觉得采用原来的那种望远镜是没有办法实现灵敏度和角分辨率提高的，作为物理学家我们知道X射线的性质，我们认识到基于这样一致性质必须要采用流入射得到高效率的发射，因此我们认识到需要发展可行的，新型的望远镜。我们也曾经和普瑞昂斯在1960年之前就写过一篇论文，通过这个论文我们提出一些设想，看怎么提高灵敏度和分辨率，如何开发出新的望远镜。实际上这些技术最早被用于太阳的观测，大家可以看到这是美国的宇航局他们第一个载人空间站是1973年，他们当时释放了卫星还有火箭，当时的宇航员他就在太空当中用胶片记录下来分辨率为5角秒的太阳图象，并带回了地面，这给我们提供新的机会，这发现非常重要的，因为当时我们CCB，而且分辨率特别角分辨率要提高对我们来讲是非常重要的，所以他们采用的这样一种新的做法可以让我们更清晰的来看到太阳的图象，所以大大的改变了我们对于那一些太阳系当中等离子所含有的物质有了更多的了解，所以当时我们开发出来更高效的望远镜，而且也是非常大型的望远镜，使得我们可以更好的来探测那些太空的星际。
后来有了爱因斯坦天文台，这个天文台为了纪念爱因斯坦而命名的，它是第一个使用望远镜的X射线天文台，它的角分辨率达到4角秒，而且它的有效焦核两个图象观测器和两个光谱仪大家看到这个图，这个工具可以看到，我们通过它看到的星际是什么样子的，我们看到了超新星，我们在在临近的银行当中看到的超新星，这是通过这样的望远镜获得的图象。这个X天文台在灵敏度取得了很大的进步，所以让我们看到临近的超新星和X射线双行星，也就是说它使得天文学能够向前推进，我们现在发现我们能够将我们由此获得的数据传给其他从事天文学研究的人，而且让他们也使用这些数据，所以对我们来讲是一个非常重要的目标，我们的研究小组希望很快的来分析这些数据，把这些数据提供给我们这个小单元之外的天文研究人员。
事实上在5千个天文台所获取的数据当中我们要对它进行提取、进行分析播到世界各地，当然当初我们这个想法可能有所超前，但是我们看到在1999年又有了千达拉天文台他们比爱因斯坦天文台灵敏度又高了一千倍，1962年到1999年我们天文台灵敏度高了100亿倍左右，这样使我们更多、更深、更远看到整个星系，这是异常巨大的进步。李政道先生刚才谈到科技发展速度越来越快了，我们认识到如果这个天文台，这个望远镜就是我63年所超越的那个望远镜，没有真正发展起来的话，可能就要延迟很多时间对星际对太空的理解。我们当时推出那样的望远镜，68年做到已经很大进步。我们看一下X射线天文台带来其他的成果，它不仅仅是一个建造天文望远镜的问题，实际上建造这个天文望远镜涉及到很多其他的学科，其实我所演讲的内容就强调一下这个领域带来其他科学的进步，宇航员要了解很多其他的知识，他们要掌握系统工程学的知识，科学系统工程学，你在太空当中要很好的操作太空船需要掌握这方面的知识，而且要有非常好的运作计划，确保你所做的工作能够保证进行观测，所以运作的整体计划是非常重要的。
现在我们看到一个新的特点就是我们前面提到的，为了使得数据传播到世界各地区，我们就需要对数据进行一个非常好的较准，现在有端对端数据化的数据校准，这是双赢的局面，高质量数据校准的数据不能集中在小部分人手中，要提供给各个领域的科学家，获得更大的发现和产出，我们要注意数据的发布和存档。另外一个重大的使命，哈勃太空望远镜，大家都熟悉哈勃太空望远镜，在这个图当中你们可以了解这个望远镜，它在现代望远镜中最著名，因为它给出惊人数量的，非常高质量的数据，而且它有极高的角分辨率，这个角分辨率达到0.070角秒，这是非常大的革命，它有极高的灵敏度，33等星。那么前面我讲到了太空望远镜的研究以及所产生结果的传播是非常重要的，所以我们就和一些同事筹建了太空望远镜科学研究所，我们采用科学系统工程的方法，把这种方法引入到了哈勃太空望远镜当中。对哈勃太空望远镜你需要有非常好的定位，在整个的星空当中要有非常好的定位，所以我们要DM这样的太空望远镜在一开始的时候，我们通过这些DM太空望远镜进行必要的观察，但仅仅做这样的观察还不够，后来我们意识到，我们应该在整个星空当中布满更多的观测点，所以我们就有了引导星的星表，它一共涉及到大概43000多颗恒星，它的星等是18.5到19.5，位置准确度是0.3到0.75角秒，前面我也提到了我们发展端对端数字系统，通过这个系统支持观测计划的进行，进行数字的校准和发布。所有这一切可以在90个小时之内完成，之后就可以实现世界范围内数据快速发布，我们已经做了这方面的工作，这不是一个玩具，轻而易举能够完成的，我们图形可以在很多专业人员之间分享，这张是哈勃每周给出的数据量，这数据量非常大，箭头显示是一切停止和使用所产生的，实际上宇航员可以安装获得更大数量的仪器，这样一来可以使数据量超过30倍，所以哈勃数据库使用单位是千兆每天非常大，这里看到红色表示新增加的数据，绿色表示减损的数据，所以我们采用新的工具可以带来更多数据的生成，所以我们必须要大量的处理这样一些数据，而且对这也数据进行存档，进行研究，进行暂处理就变得越来越重要了。
这张图绿色实际上是存档当中减损的数据量，这数据量非常非常大，说明很多人从我们的数据库当中调取数据进行使用，所以这些数据是被使用再使用。这是一种新的方法论，通过它了解更多新的东西，包括前面提到的暗能，哈勃望远镜探测到2A星，超新星，并且探测到的星等大约25，而且我们观测当中要确保它是超新星的话，要经常进行观察，而且要对所观测到的数据进行率选，确定这些物体，用ATS我们就可以进行确定，并且对它们进行衡量。在这个图当中你可以看到是个非常核心立点，这就是你一旦认为你发现这个物体是1A型超新星，你必须要对它进行认证，你要用ATS测量红仪，地面观测还没有用到这么高的红仪，然后你还要进行后续的观测获得近红外的光电曲线，然后得出超新星的距离。你可以看到我们把这些物体都汇总在一起，然后进行分析。这里面实星红点代表哈勃望远镜观测到的，虚心代表地面观察到的，测量到暗物质和暗能量的比例随着时间的变化而变化的，我们观测到一个转折点，之前暗能量占主导，加速膨胀，之后暗物质占主导，然后减速膨胀。所以我们还要搞清楚发生这样变化的原因是什么？是由于暗物质还是什么，所以我们需要获得一些数据来支持，在整个宇宙当中它确实有暗物质，而且要看到暗物质和暗能量的比例是随时间的变化而变化，有了哈勃太空望远镜我们可以进行这样的探测，图中不同的曲线代表了不同的模型。
接下来一点，就是我们所做的工作是否只为了太空，还是说仅仅为了进行太空研究呢？实际上在欧洲南方天文台也有一个特别大的望远镜，它是位于智利的，它们也可以进行数据的收集，同时我们也可以对这些数据进行分析。这张图给大家展示的是非常典型的观测到的东西，这里面可以看到天王星星云它在波动，这里还可以看到银行系的中心，有关这点我还会再强调，红外可以说我们光学当中非常重要的，利用它可以帮助我们更好的探测到这也星云。实际上，我们后来是将爱因斯坦天文台的方法，哈勃的方法引入到地面的望远镜，前面提到了一些安装了盛大或者特别大的望远镜可以对以下的方面进行模型的模拟，包括大气、光学的原理、学科动力学等等，我不会讲得非常详细，但是你可以看到我们采取端对端的数据系统可以提供全部的数据，这是未来发展非常重要的一点。
我们为什么需要这么多的仪器设备呢？现在显示盛大型的望远镜，为什么有这么多的部件，我们有150个轴向的支撑，还有30乘30的多层传感器，每30秒天文望远镜会做自我的校正，2分钟以后摄及到的效果稳定下来，因此相比泰格望远镜它的效率是30倍。我们光源收集的频率大大增加，这样极大的减少准备时间，从而增加了实际观测的时间，这样的话盛大型的望远镜就起到很大的效率，这是基础架构。这个基础架构我们可以看到它利用辅助的望远镜将四个望远镜联合起来进行干涉测量，组成一个120米的正路。我们看到四个望远镜，我们把它们联合起来进行干涉测量，同时它们也可以分别使用，都是这样一个证书物理里面你进行对所有物体进行控试，进行数据的分析，同时还可以进行自动的数据校准。这里是一个传控，这个图表给大家显示这个数据流，这是爱因斯坦到哈佛BNT，先是做计划的准备，做天文望远镜的时间安排等等，具体步骤我就不再花时间讲了。
结果呢，由于这种方法，有种这种盛大型天文望远镜的结构，它的速度可以非常得快，我们也可以用自适应光学成像好光谱设备，同时H波段假分辨率为40毫角秒。我们可以看到星座的中心，恒星SV2天马座绕轨道，这样我们可以以卫星为中心，通过卫星电源进行跟踪，通过这样的方式去观察黑洞，这样的话可以排除掉其他的一些其中几个少数的可能来进行观察，包括黑洞。
有300万个太阳的质量，那么它的速度之所以那么快，就是要增加它的效果。前达拉X射线天文台，它有120米直径的X射线望远镜，看到的是过去几十年取得的进步。这个蓝色的照片线状星云，还有子弹星系，前达拉的星场。刚才李教授让我们看到一千年前中国人对超新星的观察，但在方法上我们现在有了新的方法，我们速度上有所增加，中间并不是北极星，在爱因斯坦我们能够看见极星跟背景区别出来，非常有趣的，如果你们观察的话想做出其他的解释是比较得困难。前达拉蓝天星场是100万秒曝光，最深的了，这是在卫星上观察，它运作十天，随着时间的推移我们进一步提高它们的灵敏度，我们在这个图象上也能看到黑洞。对不起我卡住了，怎么让这个图往下走，需要一些技术帮助。
我们再回到这个图表，这个图大家刚才看到了，它是显示X射线的光源，以及它的背景、它的放射源，这都是我们所识别出来的光源，都是百分之百的可以识别出来。这是由于前达拉的速度，在哈佛我们也可以获得，这需要盛大型的望远镜来发现，那么同时我们也需要另外的天文望远镜来进行协助，来进行观察。我们现在已经观察几年了，我们所观察的范围是一光年，我们观察时间已经持续了几年。
我们看到这个幻灯里面有三块信息，我们看到星云以及它们的相互作用，相互作用是谁呢？有三种物质在进行相互作用，一个是星系，然后就是热的等离子体，还有暗物质，他们在相互作用。我们看到星系，我们看到热的气体在这里，它们是等离子体，而这些是暗物质的分布。我们看到星系、等离子体和暗物质是相互作用的，我们可以观测到，星系可以间断波段观测到，等离子体用X光射线观测，暗物质用星系效应来观测。我们想了解就是暗物质在这样作用下起了什么影响，我们看到暗物质并没有受这些相互作用产生很大的变化，这是非常有趣的。做一个给论，为了更好的天文天性，我们需要更好的天文学，而天文学家要熟悉不同的工具，另外一个很重要要在全世界范围内进行数据分享，这是一种社会学的变化。我要谈到国家的设施不光是国家的设施，我们要多学一些学科来保证数据的分享以及数据的高质量，另外数据的共享是给我们带来很大的益处。刚才我们谈到关于超新星的观察也需要多种数据，另外天文台不仅提供工具，也必须提供高质量的数据，而数据全球发布也有利于科学的产生，另外网络天文图象和文字有助于天文学的研究和教育，这样的话才能够有助于我们革命性的发展。
现在展望未来，这只是一个概要，未来我们面临的任务了解暗物质的性质，我们不知道什么样的，但我们知道存在，我们通过引力影响知道暗物质的存在，我们要了解它的性质，暗物质的性质肯定跟我们已有物质的性质是不同的，这方面我们要追随做更多的试验，了解试验的结果，比如光学几年我们看到星云的增加或者扩张，我们知道暗物质也在增加，另外暗物质和暗能量它们的相互作用，未来谁占上风？导致宇宙未来怎么样呢？最近在介绍的时候我们也听到关于行星的形成，也是我们要做进一步调查的，还有天体生物学什么样的。
我给大家初步的介绍我们所做的工作，以及我们看到政府、私人部门，还有公众的兴趣也是越来越增加，所有的这些工具我们能够获得所有这些数据，他非常夸奖了我们X射线的望远镜。在现代时代，我们必须要利用所有的技术，所有的工具才能在天文学取得更大的进展。最后一张幻灯，我不会花很多的时间，我最后要提出的问题就是说，如果有外星人存在的话，外星人从来不来地球上？这是我所要提出的问题，谢谢大家。


主持人:
下面我们请杰弗里·马西演讲。杰弗里·马西是美国加州大学分校的教授，他以发现太阳系外的行星系统以及对太阳系外行星系统的杰出成就，获得2005年有东方诺贝尔奖之称的邵逸夫科学奖，他今天演讲的题目是寻找宇宙中的其他地球和生命，那我们欢迎杰弗里·马西的报告。
杰弗里·马西:
我非常高兴来到这里，首先我要感谢本地的主办单位邀请我和我们其他的几位主讲人来到这里，我也要感谢凯普敦基金会也帮助主持这场非常好的会议，也感谢朋友邀请我来到这里进行发言。今天我向大家很快的介绍一下，过去十年围绕行星一些令人瞩目的发现，同时我要讲一下，在将来我们在寻找对外生命的一些发展方向和进展。首先我要简要的回顾一下，让很多不清楚的人理解。
再提醒大家我们所处的是什么位置，实际上就是银行星系，实际上你可以它是由众多的一些行星组成，实际上我们现在对于整个的银河系，我们看到它接近10万光年，分布着2千亿颗行星，我们的宇宙有一些特性，这些特性一端到另端都是相似的，因此产生一个问题，这些行星比如木星或者其他的行星，在宇宙其他地方也存在，这是我们要考虑的问题。我们要看到在宇宙当中也有生物的存在，也包括是否有一些水在其他的宇宙行星中存在，是不是宇宙中所有生物形式都要水，DNA是惟一生命解码或许这是庞大生命系统当中细小的分支而已，还有数以百万的其他生命形式。我们想在将来也有其他的行星上有我们人类这样的高智慧生命存在，还有其他生命存在，我们现在还没有找到答案，我们想要回答这个问题的惟一方法就是找到其他一些生命形式，在宇宙其他地方存在的生命形式，我们一方面要分析在地球上我们自己的生命，同时我们要了解在宇宙当中，在其他行星上存在其他的生命形式。
当然我们围绕自己的太阳系每天进行搜寻，但到目前为止我们还没有找到生命的迹象，我们在太阳系内包括火星、木星和卫星上进行搜寻了，现在没有找到生命的迹象，但还会存在的可能性，比如在月亮上可能会冰水相间的液态存在，但到目前为止我们还没有看到智能的生命在其他星系存在，所以我们要将视野从太阳系转向更广阔的银河系，所以我们一直在寻找太阳系的恒星。我们看到在整个恒星当中，恒星也是在滚动的，这也是我们知道的规律，你可以看一下这也恒星，看一下它是不是这样摆动。我们知道至少在它的周围有多个行星存在，我们可以通过探测这样的摆动来进行系外行星的探索，所以我们可以说它的摆动大概来自于行星的引力作用，因此我们可以探测到300多个围绕其他恒星运转的行星，从这方面我们获得一些成功。前面我们使用了一项方法，包括太空望远镜，包括日内瓦的太空望远镜进行观测，很多情况我们确实需要非常好的灯光剂来让我们更好的了解，天文望远镜的聚焦点谈到这儿，我们可以观测到多个不同的物体，还有波段我们都用数码相机来进行收集，在望远镜中看到的这些，这也是通过光谱不同的效应来形成一种的方法，我们可以看到有非常小的菲普勒的移动，这是我们看到最大的行星，你使用这样光谱的话，一个月或两个月回来看一下菲普勒是否产生了变化。当然确实两个行星围绕着恒星转动，所以菲普勒移动是会有的。
但是遗憾的是，这个里面有点夸张，但你可以看到这个光谱和波动，这个天文望远镜达到上千万的象素，我们可以看到CCD方向菲普勒光谱的移动，所以我们可以看到，我们可以看到不同相机下的情况，所以这样的方法运行还是不错的。那么目前你可以看到这是恒星的数例，你可以看到五天的情况，五天里我们有多种的测量方法，你可以看到恒星的摆动，高速率到低速率，这是行行星绕恒星在转动，你可以看到恒星在波动，所以恒星它的这种摆动的速度相当于我们人行走的速度，实际上这个恒星在太空当中就像我们人走路的速度一样在摆动，所以你可以看到在行星当中有什么样的物质在进行飞转，也可以看到它的物质是我们地面物质的7.5倍，所以我们还会看到其他的一些行星，他们的物质也是我们地球上的几倍，所以我们越来越接近于找到跟我们地球相近的其他行星物质。当然我们会发现其他的物质比如HD66221，它是两颗行星，用多普勒效应我们看到这个恒星的速率是变化的，变化很显然，有两个行星，它们分别是木星的2.5倍到1.9倍，所以有一个内行星有一个外行星，到目前为止我们找到26个多行星系统，最高的就是这一个。
我们把它称之为是55天恒星，我们在20年时间里观测到这恒星速度变化是什么样的呢？你可以看到这个速度经常发生变化的，行星要花12到13年的时间才能沿着这个恒星转一圈，但除此之外也可以看到速度也因为别的原因发生变化，最好的方法是用傅里叶的方法进行分析，在这里我们可以看到傅里叶进行一些数据的分析，事实上它们有14年的间隔期，还有另外一个间隔时期是14.6天，大家看这个高空有两颗行星在运转。如果用电脑程序来进行模拟的话，你可以看到恒星的摆动，实际上我们已经看到了两颗行星，我们可以预测一下这颗恒星的速度应该是怎么样的，你可以将所衡量到的速度进行比较，我们做了这样的比较，然后我们用了傅里叶转换图谱，然后进行数据的分析，可以很清楚的看到有第三个行星毫无疑问的出现，所以这个恒星实际上有三个行星围绕他旋转，采用类似的电脑程序的模拟，我们可以看到有三个行星来沿着这个恒星运转，而且我们可以看到还有一些参与的物质。然后你会看到第四行星，它围绕一天是4.8天，这是第四个行星，你来进行模拟，然后又看到第五颗行星，这是惟一一个我们看到有五颗行星的系统，这是非常惊讶的，因为我们太阳有八个大的行星围绕它，别的恒星有别的行星围绕它，这是非常好的发现。
现在你可以看到有四个内行星，还有一个外行星，这个卫星花了14年的时间运转，这是我们自己的太阳系，太阳在中间，我们有周围的八大行星，这是木星，后面还有天王星，所以你可以看到这是基本的行星系统的55个天轨的情况，当中也有多种物质，实际上这就是我们太阳系统结构的形式，所以可以看到这几大行星的排列。这太阳系的结构在其他系统也有同样的结构存在，这让人感到非常惊讶，现在对这些行星都没有照片，所以我们必须依赖艺术家们描绘一下，其他的行星大概是什么样的。
所以你可以看到各种行星系统在音和当中，宇宙当中非常普遍的，行星系统有27个，非行星系统现在看来普遍存在的，可以看来这个系统是有多行星的系统，他们在一个轨道绕着恒星运转，这个可以看出行星和恒星距离的远近，也可以看出来他们轨迹也不是完全圆形的。所以现在我们可以看到我们太阳系实际上在银河其他地方也在，大部分行星是围绕其他的恒星转。我们已经发现215颗系外行星轨道的平行图，系外行星是红点，他们偏心率在整个图当中各处可以看到，有的偏心率是非常大的，这个发现是非常重大的。离恒星比较远的那些行星他们运转的轨道已经是非圆形的轨道，这是木星，它都有这样一种轨道，有的是圆形轨道，所以我们的太阳系大多数都是圆形轨道，但是它在整个宇宙当中这种圆形轨道是非常少见的，这张图也是非常重要的，它展示了用多普勒效应探测到的215颗具有详细资料系外行星它的质量，一个木星的质量，还是十个木星的质量，横坐标代表质量，这是木星的质量，这是地球。我们看到图的左侧行星数量比较小，因为质量越小的行星越难被探测到，我们现在没有列出地球，因为我们没有地面或者太空的望远镜来探测我们地球它的质量，所以是我们在这个图当中没有地球的原因。我们希望有新型的望远镜帮我们探测地球，看一下它的特性是什么，它在银河系当中普遍性是多少？美国宇航局三大探测目标就是探测地球之外的世界，这三大行星都有宏大的目标，搜索类地行星。第二个是空间干涉的测量项目，它是要寻找几个近距离的类地行星，测量它们质量和轨道。还有一个非常令人激动的，望远镜探索类地行星，分析化学组成，以及寻找生命迹象。凯普勒会在明年4月发射，所以只有六七个月了，它主要观测恒星的光线是有间隔的变板，比如有没有行星从前面经过，寻找新的恒星。
它怎么计划呢？将会使我们了解天空中有多少恒星，有地球类的行星围绕它们旋转，有可能几千，凯普勒计划如何运作呢？它的大小，它的直径，它如何去寻找不同的星座来注意侦测光线的变暗，变暗幅度非常小，因为这个恒星非常小，1%的变暗也可以侦测到，凯普勒将会观测这一块。这一块包括两个星座天鹅座和天平座是凯普勒将会对照这个地方，将会观测4年，每一分钟有一个曝光，有哪些恒星，是不是有地球这样从那过的时候变暗。大家记得亚里士多德在2400年前他问了一个问题，有没有像我们这样的星球可以供人居住的。另外一个计划提到空间干涉测量项目，那么它会有两个主镜，两个天文望远镜来把这个波段集合在一起，目标是要寻找近距类地行星，同时我们还追踪它们，用红外的方法，同时还要对它们进行拍照，这个探测有百万分之一秒的精确，当然它对近距的行星，对它的质量达到前所未有的精度。空间干涉测量计划，测量主恒星的摆动，最后所有的天文学家特别企盼的是另外一个地球的照片，想要这个照片就要遮挡恒星极亮的亮光，我们才能看清地球这个行星，我们了解它的物理性质、它的化学组成、它的温度，可居住性，同时也了解是不是有大陆，是不是有海洋，这是一个非常重要的目标，但是要想取得就要把恒星的光度进行遮掩。
因为类似地球的行星所发出的光相对太阳这样恒星的话，只有1%的亮度，这是三项计划，我们不知道哪一项最好。其中有一个显示给大家看一下，这是其中一个计划，地外生命的寻找，我们就是要遮掩恒星的光线，非常激动人心的就是要把光线进行遮掩，这样我们了解它的化学构成。
下面我们谈一个不太具体的话题，就是位于宇宙的生命。我们已经是发现了类木星、类土星，我是不是能打量一下宇宙生命存在的可能性，我们现在处在这样一个阶段，我们推动观察15%银河系的恒星都有类木星和类土星作为它们的行星，这仅仅是我们银河系，银河系有两千亿的恒星。同时银河系有300亿的恒星系，所以我们要问这么多恒星系是不是有地球质量这样的行星，另外我们还要关心这些地球质量的行星是否有岩层质，是不是适合生命的居住。显然来说我们还不知道，但我们可以做一些猜测，其中一个猜测是水，水是一个先决的条件，因为有了水才会有涉及氢的化学反应，离太阳太近就变成蒸汽，太远又变成冰，所以要有一个合适的距离，它的温度应该在0度到100度之间，同时它的轨道也比较恒定，所以这样才能使水的温度在百万年里面比较稳定，比较恒定。
还有其他一些什么样的性质，才能够使一个行星有生命？我们从生物学家那里了解到，生命所要的一些要素，他们主要是观察一些地球上最不适合于生命生存的一些环境，来判断哪些因素生命必要的，比如我们他们观察环城公园，冬天非常寒冷，有五米后的坚冰，有这样温度的问题，同时还有硫酸的问题，就水里面含有很多的硫酸，你要到了环城公园可以看到喷泉是热喷泉，你把试纸放在喷泉里面，你可以把它比成一个大锅炉，你发现它的酸性是非常高的，所以你不想把手放进去把手少坏，所以我跟我太太用试纸沾了一下，最后我们还是把试纸扔进去了，我们最后看到试纸的结果是这样的。这一块小金属我们也放进去了，这块小金属我们看到它对小金属已经有了腐蚀，就是酸性非常大的。
那就要问了，这种酸性的水里面是不是有生命呢？在这沸腾的大锅炉里面我们也发现了生命，尽管温度很高，酸性很即使细菌在藻类繁衍不息，这就告诉我们一个问题，不管温度有多高，不管PH值还是有生命，如果跟我们地球上环境不一样，还是有单细胞生存。这给我们回答第一个生命要素的问题，有哪些构成生命要素，我们提到水，这从我们观察银河系来说，同时还需要其他的能量，能量有来自恒星、潮汐力、地热，因此生命要素是很多的在宇宙里，如果你问分子、生物学家，你认为宇宙其他地方有没有单细胞生物的存在，他们说绝对有，而且这些单细胞生物在做复制，做演化，而且演化可以胜过其他的单细胞生物，单细胞生物会逐渐发展，变成更加复杂的变化，最终形成我们称之为生命的东西，似乎毫无疑问，不需要争议，就初级生命在宇宙中非常普遍的。还有一个问题，这个生命的存在有多大可能在宇宙大众？我们要谈到一种公式，有300亿颗恒星在我们银行系当中它都有自己的系统，其中有一半比地球老，存在智慧生命的机率有多少，悲观者说百万分一，没有人知道答案，我们知道需要液态水，需要温度，又需要单细胞藻类的存在。达尔文进化论最后导致多少现象出现呢，出现我们这样的生命，有多少生命演变以至于猫最后也会弹钢琴呢。
悲观者银河系存在智慧生命的机率是百万分之一，我们还是可以判定有些行星存在文明。同时有些文明可能已经存在几百万年了，那这样的话他们文明程度肯定比我们高得多，这是我们在关于星球科普电影看到这样的景象。但是现实的答案呢？就《星球迷航》描述了这样的景象，但我们也看到了一些惊奇，这些惊奇我们还没有找到证据，来说明这种高技术文明的存在。比如说月亮上已经沉睡了那么多年，也没有外星飞船坠毁的飞船，或者用的杯存在，也没有看到外星人到哪里，也没有照相机留在月球上，所以说并没有任何的迹象关于高级生命的，因为没有任何生命在月球上留下任何的痕迹。火星上也一样，我们把火星非常细的探寻了一遍，也没有发现任何的访客，而且人类现在已经在火星上留下了一些残骸了，但是45亿年也没有其他的生命留下任何的痕迹在火星上，但地球是41亿年的行星，没有外星人来探寻建别墅、高尔夫球场没有，而我们自己在出宇宙飞船探索其他的恒星，却没有外星人来我们这儿做客的事情，这是令人惊讶的，就是我们有这种假设，但假设没有数据支撑。
刚才里卡尔多·贾科尼先生也提到我们在地面上有很多望远镜，每天晚上都在密切的观测夜空，但也没有发现外来的飞船所造成的嘎马射线，也没有机器的探测器围绕太阳飞行，我们也没有发现，我们也没有看到外星人他有探测器围绕太阳飞行，最后地外文明项目从60年代就开始了，现在48年了，现在也没有发现任何地外文明发射的电波，如果文明技术的密度过高，如果他距离我们10到20光年之内应该能获得他们的电波，难道我们犯了错误在技术上，因此我们只能假设，因此问他们在哪呢？他们应该来这儿，既使是漫游也会漫游到这里，因此我们就会收到他们的无线电波，有些说法我们犯了错误，我们过高估计了智慧生命的存在，一我们地球之所以能支撑生命是因为地球上有水，但地球不是整个被水覆盖的，水的量对生命来说非常有幸的，虽然2/3都由水体覆盖，大1/3又是大陆，那么在大陆上我们可以发明，可以生产制造一些设备，那谈到地球不光有水，而且它的水不会过多，这样就不会把大陆淹没。因为其他的地球要么是沙漠，如果它水小于0.01便成了沙漠，大于0.01就成了泽谷，那么生命的繁荣和文明的发达就很难。
实际上这得需要文明不同的时间才可以，和其他的时间重叠在可以，这种文明持续时间到底有多长呢？是不是500万年也行呢，持续时间包括500万年我们才能有灵活的生命产生。我们不妨假设一下，人类一百年生存下来的机率是1.99，我们很快计算一下500万年存活的概率是0.07，也是非常小的概率。下个世纪是什么样的呢？在几百万的时间年，这种概率会更小，所以这是一个非常大挑战，我们如果采用一些新的方法，不要让核武器损坏我们的地球，这样我们才能很小概率的生存在地球上。
另外一个问题找一个类地行星，找到类地行星我们怎么办呢？在几十亿个行星当中，我们找到这个类地行星呢，我们找到这些行星上的人民。现在在加州的北部有望远镜，我们还有几百个大锅搜索信号，还有无线电波，我们希望找到近地行星还有比较远的类地行星，我们人类是否从其他一个行星收到第一信号。我希望在未来10年和20年的时间探测到一个类地行星，我们有新的望远镜使我们能够很好的了解其他的类地行星，当然最终的目标是寻找那些有生命，它们是否存在，有生命的行星是否普遍存在，是否有智慧生命现在还没有找到答案，谢谢。


主持人:
今天的演讲报告会，是一个关于科学技术400年发展历史的一次漫游。它展现了科学技术的魅力，和人类改造自然的威力，也歌颂了人类为了实现自己的伟大理想，不曲不饶，可歌可泣的精神和无穷的智慧和创造力，也展望了我们更加辉煌的未来和人类要探索宇宙，征服太空的雄心壮志。科学没有国界，我们希望全世界的科学家们，为了我们共同的，更加美好的未来，携起手来更加团结，更加密切的合作，去实现我们伟大的理想。今天的报告会到此结束，让我们再次以热烈的掌声欢迎我们的三位科学大师，请大家人类鼓掌。
（演讲会结束）

[guo]

哈哈，今天正好去了北大的这个系列的演讲，都是英语听不懂，李政道那个没弄到票