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2019年5月31日，PingWest品玩舉辦的2019科技創新者大會（Tech Innovators Conference），對演講者和觀眾而言都是一場挑戰。
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對于常年在幕后和基礎科學、繁瑣數據打交道的演講者而言，想解釋清楚自己的工作是什么，就已經很難了；對于觀眾而言，撲面而來的信息量也需要全神貫才能完全接受。
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用了整整一上午時間，來自中科院、哈佛史密斯天體物理研究中心和 NASA 埃姆斯研究中心的科學家們共同回答了一個問題：最近，科技創新者們都在干什么？
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他們給出的答案是：監聽宇宙，上天挖礦，衛星種菜。 ! W% g: v* O& f* M* G
監聽宇宙：宇宙的起源，讓宇宙自己講給我們聽中科院國家天文臺宇宙暗物質研究團首席科學家陳學雷，日常的工作就是“監聽宇宙”。 & e$ L$ S5 o. m
如何“監聽”呢？其實，宇宙并非沉默不語，它無時無刻不在講述著自己的身世之謎。 - ~1 P' H9 p, F! D2 H: s& a7 b& w
在宇宙大爆炸結束后，宇宙中留下了大量的熱輻射（宇宙微波背景輻射），這些熱輻射擴散在整個宇宙中，隨宇宙不同階段的發展而變化，成為了宇宙生長而形成的“年輪”。因此，宇宙微波背景輻射在現代，就成為了精確測量宇宙學的關鍵。 ( U* p" e! D. c6 Z1 s, I
德國馬克斯普朗克天體物理研究所 Torsten Enßlin 博士曾這樣形容宇宙微波輻射：
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“宇宙微波背景是我們宇宙中最古老的光，當宇宙剛剛 380,000 歲時就刻在了天空上。它顯示出微小的溫度漲落，對應著局部密度的細微差異，代表著所有未來的結構，是當今的恒星與星系的種子。” " y3 }# |, P" P: ^5 a% E& v
通過觀測微波背景輻射，我們可以推斷出宇宙的過去：從宇宙最初極高速的爆炸，到轉入所謂熱大爆炸，再到逐漸冷卻、形成第一代的恒星和星系、形成今天的宇宙……微波背景輻射的角功率譜上，忠實地記錄著這一切。 0 j r" s3 E! m2 T6 P" b2 V
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而如今，為了更精確地觀察微波背景輻射，陳學雷博士及其團隊將目光鎖定在 21 厘米輻射上。 # n5 F& ] p& h4 D* I# ^
21 厘米輻射，其實就是波長為 21 厘米的電磁波，這種電磁波是氫原子特有的一種輻射。而氫，是宇宙中分布最廣、含量最多的一種元素。“理論上來講，研究 21 厘米輻射，可以把宇宙從大爆炸到現在的物質是怎么分布的，都搞清楚。”陳學雷博士說。
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但是，21 厘米輻射很微弱，觀測起來非常困難。銀河系里還存在很多其他輻射，我們稱之為前景輻射，擋在我們和 21 厘米輻射中間。想要聽到 21 厘米輻射，就像在巨大的噪聲中找到一首小聲哼唱的歌一樣。
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很難，但并非不可能。
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如今，中國已經建成世界最大單口徑、最靈敏的球面射電望遠鏡FAST，也有了小而精的“天籟計劃望遠鏡陣列”，在硬件上已經有了取得突破的可能。 ' s. s G% a- [
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而對于陳學雷博士個人來講，“創新”從來都是一場硬仗。“對天文學的追求如同遙望山嶺，”陳學雷博士告訴Pingwest品玩，“盡管山嶺景色美，但在前往山嶺的過程中，往往是枯燥困難的，甚至連自己是不是在正確的道路上也無從得知。”
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“但是，追求新的東西，知道、發現、創造前人所沒有的東西，同時獲得智力上的愉悅，這就足夠了。”陳學雷博士說。
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上天挖礦：其實我們生活在一個最不適合工業發展的星球上
: \6 V9 H, H; {; v+ U2 \哈佛史密斯天體物理研究中心研究員蘇萌，則把目光放在了更有形的目標上——如何從太空中挖礦？
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空中有沒有顏如玉我們不得而知，但事實已經證明，空中藏有黃金屋。 / p0 \8 i& U# k
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在蘇萌看來，地球是一顆用來養活生命的星球，而不是適合發展工業的星球。 2 r+ E E$ K7 c# @4 H
“我們生活在一個最不適合工業發展的星球上，資源其實都不在這里，”蘇萌說道，“我們豐富的資源都是特別輕的，比如碳、硅、鋁。所以我們基于這些很輕的元素，建立起來我們的文明。”
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但實際上，以宇宙的尺度來看，我們有理由相信其他星球有使用金、銀等貴金屬做基礎材料的文明，這些文明會發展成什么樣子呢？拿金子當首飾的地球人是暫時是無法想象的。
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遙遠太空中的金子文明我們無法觸及，但確實有“金礦小行星”曾掠過地球。蘇萌告訴我們，就在幾年前，有一個橫截面像足球場那么大的小天體從地球旁邊略過，這個小天體的鉑金含量特別高。高到什么程度？把這個小天體上面的鉑金采回來的量，比地球上已知的鉑金加在一起都多。保守估計，這顆小行星的價值超過 1.7 萬億美元。
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一顆巨大的鉑金從我們頭頂飛過，我們卻沒有好好珍惜。 # W" Z5 t. s$ {* i; Y
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但如今，我們離宇宙挖礦的距離，已經比想象中更近了。現在，我們已經能把小探測器送到小天體，送到小行星，把礦石樣本帶回來以確定小天體成分，也能挖掘約50立方米的礦物并帶回地球。在蘇萌看來，在未來規模化開采外星礦石，已經擁有了足夠的理論基礎。也許下次再有金礦掠過，我們就能牢牢把它抓在手心了。
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然而，開采外星資源，不僅是為了反哺地球，更是為了人類突破地球的束縛做準備。 0 O G5 e' s% i: p6 v5 [
在星際旅行中，人類不能帶上所有干糧上路，只能在身邊的小行星上取得資源。無論是建立火星殖民地所需的一磚一瓦，還是生存所必須擁有的水，抑或是發展工業所需的重金屬，都要取之于宇宙、用之于宇宙， 2 W0 \# w; q G
如今對于宇宙采礦的研究，正是為有朝一日人類必將完成的遠行進行預演。
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知天而作：用衛星種菜，向規模農業進發5 o( K; L, [/ e: H8 S
佳格天地創始人兼 CEO 張弓，曾在 NASA 埃姆斯研究中心研究了八年空間數據。在這個過程中，張弓接觸到了大氣資料、衛星影像、地面觀測數據整合成的數據組，他發現，原來美國農民都真的是“看天吃飯”的。 " l" g/ L1 u" Y- S; B7 O* G* s
“通過衛星，我們能看到每個地方植物長得好不好。”張弓說，“這個精度很高，可以到米級別，每塊地的狀況我們都知道。” ~: K& r% t8 l' T2 h$ W6 |* `
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然而在中國，農民們“看天吃飯”，卻并不能看個分明。 * u' Q% x9 W n0 S! O8 a3 F7 I: s
想要提高產量、規避災害，需要根據外界的情況做出更合理的判斷。通過氣象模型和衛星數據結合，可以做出整個中國的風場情況，如果精確到北京區域，還可以通過新的技術手段，把每一個地方的天氣搞清楚。未來幾天會不會下雨？明天幾點幾分有沒有雨？都可以做出高精度的判斷。 7 @2 s) D A) T; A$ c! t; j8 U, \5 J
有了這些“看天”工具，我就能給出來相應的災害和相應的天氣變化，從而指導農民的行動。比如一個暴雨天氣即將過境，我們已經知道它未來要下雨，現在就不用灌溉了。
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同理，通過衛星預判，也可以幫助農民避免寒潮災害。
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寒潮和我們的生活息息相關，今年蘋果漲價飛快，就是因為去年中國的蘋果主產區受到了凍害。而今年，通過和國家農業信息中心合作，配合氣象模型，我們完全可以找到凍害高危區域，提前往地里灌水，防止土地溫度突然下降。 % R8 \8 v$ p9 G$ | [
在未來，中國農民很可能不用再看老天爺的臉色吃飯，看看手機就夠了。 2 y& k# A2 F3 s$ o4 K
本文作者：邢逸帆，來源：PingWest品玩 4 C; V+ p9 i6 L/ Z9 n; k
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發表于 2019-6-3 14:42:35
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