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“天眼”前传

2016-07-31  青梅煮茶   |  转藏
   

望远镜是什么很多人都知道,可“射电”是什么,估计没有多少人能脱口而出了。

其实每个人都在用“射电”,它就是我们说的“无线电”,我们日常接触的广播电视、移动电话基站,还有我们四处搜寻的WiFi,用的都是它。只不过在天文学领域里,习惯上把英文“radio”翻译成“射电”而已。

虽然“射电”这个词随着FAST新闻报道走向中国大众这大概是头一回,但“射电天文学”在天文学中可不是小众——根据天文学家的统计,现代天文学知识中约有65%来自射电天文学。

“无线电”的目的是把信息传递到千家万户,那么通过“射电望远镜”,我们能听到来自宇宙天体的广播吗?

从方程里诞生的“无线电”

长距离信息的传输一直是人类社会颇为关切、又一直头痛的大问题。杜甫诗句说“烽火连三月,家书抵万金”,这一声平安道得着实不容易。而“烽火”这种消息传递形式虽然速度快,但可以传递的内容毕竟有限。

随着电磁学的发展,1864年,英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦总结出了描写电磁现象的麦克斯韦方程组,在方程里存在一个常数是光速,因此他预言了电磁波的存在,并指出光的本质就是一种电磁波。1887年,德国物理学家海因里希·赫兹利用线圈成功地产生了电磁波,从而验证了麦克斯韦理论。这个理论指出,电磁波的速度是光速(等于波长和频率的乘积),因此随着波长(或频率)不同,存在各种各样的电磁波,这就是所谓的“电磁波谱”。为了纪念赫兹的贡献,电磁波频率的单位被命名为“赫兹”,我们熟悉的“千赫”“兆赫”都是由此而来。

正如我们在历史课上已经学过的,1898年,也就是赫兹找到了电磁波11年之后,意大利工程师伽利尔摩·马可尼在伦敦完成了跨越英吉利海峡的电磁波通信实验。与几十年前发明的有线电报相比,马可尼的“无线电报公司”不需要费时费力,尤其是费钱铺设电缆,因此他所利用的电磁波,也就是比红外线频率更小、波长更长的部分,被称为“无线电波”(radio waves)。

由此时开始,无线电报事业开始蓬勃发展起来,它不需电缆,从而成本比较低,只要有收发报机、有业务员就可以工作。这就是我们在电影电视剧里常看到的“永不消逝的电波”的场景。

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