丁源森 | 天文的新家要盖好咯

这里就要解释一下教授除了教书，更多时候都在干什么呢？一般上，比如说在美国（其他国家都大同小异），政府会固定拨款给国家科学基金会（National Science Foundation，简称NSF）和NASA 。要知道大学给的钱，一般就是教授本身的薪水，但是这不足以支撑他的科研团队。这时候学校的科研人员就必须写企划书向NSF和NASA要钱做研究。而审核的过程里，NSF和NASA会邀请其他外面的科研人员对这些企划书进行双盲的评估（即双方都是匿名的，确保完全公正公平）。但问题是全球对于科学的投入最近几十年都乏善可陈。虽然每次科研人员都需要洋洋洒洒写数十页的企划书，不过真正能拿到钱的企划书大概就是15至20％。这个比起比如1990年代的40至50％，差别是显而易见的。

虽然说15至20％听起来感觉还可以，但是要知道投这些企划书的都是相关领域的万里挑一佼佼者。简单来说就像中国湖南卫视的《歌手》（之前又名《我是歌手》）。作者也常担任审核人员，所以对这情况也略知一二。大部分时候其实很多科研对于人类的福祉作用是显而易见的，但政府拨给科研的钱就这么多，评审有时候确实也就只可以“挑刺”。在《歌手》的语境就是“嗯，这个歌手唱得挺好的，可是就是没有打动我”，或是“嗯，有那么一个句子，pitch有点不准” 。

詹姆斯·韦伯望远镜要发射了

除了申请研究经费（主要用来付学生的薪水），天文科研工作者写的企划书常常是为了申请大望远镜的时间。要知道世界最前沿的望远镜其实就那么几台，一年却只有365天，所以大家都抢破头，希望每年能分到一两天的时间。而这个秋季，更是出大事情了，因为千呼万唤的詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）终于要在明年底发射了，所以詹姆斯·韦伯太空望远镜在今年11月首次招募了第一轮的企划书（也是双盲评选），很多人11月于是都在忙这个企划书。

詹姆斯·韦伯太空望远镜主要的任务是替代已经运行了30年的哈勃太空望远镜。简单来说，就是等了30年，天文界终于要搬新家咯！然而，不是每个人都能马上入住新家，要知道申请哈勃望远镜的时间本来就比申请研究经费还难，一般成功率也就10至15％左右。而詹姆斯·韦伯望远镜，作者估测成功率大概是5至7％。什么概念？百分之五相当于电影 《饥饿游戏》里的主角存活率，而且还不是第一季的存活率，是第三季的情况。这些“参赛者”之前都是从一波人中脱颖而出的佼佼者，然后再放在一起死磕。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

那为什么大家都想要争取詹姆斯·韦伯太空望远镜的时间呢？简单的说，就是詹姆斯·韦伯望远镜将是历史上最大的太空望远镜（6.5米）。这个面积可是比目前的哈勃望远镜的面积要大了个6倍。什么概念？这个望远镜大到没有火箭能直接装上它，而必须透过日式褶纸的概念，先把它“褶”起来，等到了太空再机械地“打开”。这里先解释几个概念。

一、为什么要建大望远镜呢？

这个其实很好理解。请想像天空中下着微雨，宇宙里的光就像这些雨滴。你有越大的桶，同时间里就能盛到更多的雨水。而詹姆斯·韦伯就是一个6倍大的大桶，所以收集光的能力和速度将是原本哈勃望远镜的6倍。以前要看10年的东西，现在不到两年就可以完成。而有越大的望远镜就能看到越暗的天体，同理也能看到越远的天体。

二、可能大家又要问了，为什么要花这么大的力气把望远镜发射到太空里？好好地在地球上建望远镜不是很好吗？

当然，地上的大望远镜也很重要，而且确实也大得多，目前地球上建的光学望远镜最大是30米左右（等于半个足球场），这个以后再说，但是太空望远镜重要的地方有两点，而这两点都和地球那“该死”的大气层有关。首先，大气会使得光线变得模糊，这也是为什么从地面上看星星，星星会“眨眼”。而有些天文观测需要非常精准的定位和追踪，比如说前几期聊到的那种可以跨过一个南中国海看一根头发的晃动，就只能在太空里实现。其次，地球大气当然是个好东西。大气挡住大部分有害的紫外线、X—射线等，但是也因为这样，地球的大气也“过滤”掉了很多有用的信息，导致地面上的望远镜只看到能透过大气的光。比如说除了看不见的紫外线，地球的水气也吸收了部分的红外线。

你看到的太阳是8分钟之前的？

那詹姆斯·韦伯望远镜能给天文带来什么突破呢？这里可从以上的两点来展开。关于第一点，即能看到更远的东西，这里就要说到其实宇宙本身就是一个时光机。怎么说？光的速度是有限的（约30万公里每秒）。比如说太阳的光从太阳发射到地球需要约8分钟。也就是说，我们现在看到的太阳，并不是当前的太阳，而是太阳8分钟前的影像。要知道宇宙的宽广可要比这个距离大得太多。而天体物理一个很重要的分支就是去看一些非常遥远的星系，这些星系非常远，它们的光是经过几百万亿年才跨过宇宙到达地球。

就好像说，你给自己寄一封信，如果这封信需要20年后才收到，那你20年后收到的时候，就可以透过信件了解到20年前的自己。这也是为什么，我们常常说我们可以了解宇宙早期的情况。因为宇宙大到，只要我们可以看得更远，这些“信件”都是百亿年前“寄出的”。詹姆斯·韦伯望远镜能够做到的，就是比哈勃望远镜看得更远，收集一些更久远的早期宇宙给地球人捎来的信件，所以也就让我们更能窥探到宇宙早期的情况。

而关于第二点，能看到一些其他波段的光，那就要说到另一个天文的热点，也就是寻找太阳系以外的外星文明。要知道天文从业员都不是直接去“找”外星人（因为太远，臣妾真心做不到），所有的努力都是在找一些有类似与地球大气一样的行星。可以想像一下，如果外星人要发现地球，最好的方式还真不是电影里那些开着飞船乱闯的笨蛋外星人。最佳的方式，是看看比如说太阳的光透过地球以后，有没有一部分的光被地球的大气吸收掉。而通过了解这些被吸收掉的光，就可以推算地球大气的成分，进而知道这个行星存不存在生命体征。而这也是詹姆斯·韦伯望远镜的一个重点，看看有没有一些星星的光透过他们的行星时，有这些被水分（和其他有机气体）吸收过的痕迹。

暂时说再见

詹姆斯·韦伯望远镜明年发射固然是科学界的一大盛事（如果万一发射失败，天文要往前进步恐怕就要再等个30年），不过另一方面我们这30年来还一直用着老旧的哈勃望远镜却侧面的反映了一个问题。常常别人会问为什么要花钱在基础科学上，可是大家可能比较不知道的是，科研的经费相对于政府其他花钱的领域简直是九牛一毛。政府以外，随便一个跨国企业的财力如果愿意在指缝中漏一点给科研人员，就可以让科学上有质的飞跃（大家可以脑洞一下，如果我们的疫苗科技比现在强个10倍，也许我们就不会有今天的窘况）。但是在目前的严峻情况下，当政府要砍经费，科学往往就首当其冲。

这结果是一个无限往下坠的死循环。科研人员花了好大力气申请一些可能其他领域都看不上的经费，但竭尽全力挣扎求存却也导致认真做科研的人，再也没有力气去和大众做交流。缺乏交流导致大众对于科学意兴阑珊，也导致居心不良的人有机可乘。而这之后，政府就更觉得可以向科学经费开刀，然后这个恶性循环就造成了今天很多科研的种种困境。而这一点也是作者这么多期以来希望能尽一点微薄之力改变的现状。

当初【新教育】找上我的时候，我一直想，我作为一个理工男，文笔上想当然非常一般，说起科学来也肯定没有那些职业做科普的YouTube达人说得清楚（我自己很喜欢看的频道叫Veritasium，向大家推荐一下）。不过唯一可以提供作为参考的就是我作为一个科研从业员的所思所想，不只分享一些科研的乐，也希望大家看到科研的苦。

最后，由于最近被申请经费，兼顾科研，同时带学生做研究搞得身心俱疲，所以会休笔一段时间。期待往后有机会再与大家分享。

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