倒塌的阿雷西博望远镜

阿雷西博射电望远镜

阿雷西博望远镜（Arecibo Telescope）在当地时间12月1日早上7：55忽然轰然倒塌。重达900吨的科学仪器从空中轰然坠地。虽然人们对此早有预感，相关人员已经事先离开现场，但这次倒塌还是多多少少让人感到有些意外——这个已经有57年历史的射电望远镜，没能坚持到人们对它进行安全拆除，就自行结束了自己的使命。

在20世纪中期，美国国家科学基金（National Science Foundation）希望在一个尽量接近地球赤道的位置修建一个巨大的单孔射电望远镜。人们最终决定在波多黎各阿雷西沃的热带雨林中修建这个庞然大物。

最终建好的阿雷西博望远镜大圆盘直径305米，深51米，覆盖81000平方米的面积，需要由三个吊塔将其吊起。从1963年建成开始，直到2016年中国科学院国家天文台在贵州省平塘县建造的500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope，简称FAST）落成，阿雷西博望远镜都保持着世界上最大单孔望远镜的纪录。

对于科学家们来说，它是一个巨大且灵敏的探测器，可以用来探测行星的轨迹，研究地球大气的电离层，银河系中脉冲星的自转周期，并且寻找引力波的干涉信号。射电望远镜不受天气或是日夜循环的影响，可以全天24小时不停地工作。

我们回顾这架望远镜57年来的工作，会发现它在射电天文学和大气科学等多个方面都取得了重大突破。早在1967年，它就发现了水星的自转周期是59个地球日，而非人们此前认为的88个地球日。在1974年，它发现了首个脉冲双星。这个发现也使两位美国物理学家，拉塞尔·赫尔斯（Russell Hulse）和约瑟夫·泰勒（Joseph Hooton Taylor Jr.）获得了1993年诺贝尔物理学奖。

几十年来，阿雷西博望远镜凭借它巨大又有些怪异的造型，已经成为世界流行文化中的一部分。在朱迪·福斯特主演的科幻电影《超时空接触》（Contact）和007系列电影《金手指》中，阿雷西博望远镜都曾经出镜。除此之外，当说起阿雷西博，有很多人会联想到“阿雷西博信息”（Arecibo message）——这是人类在1974年通过阿雷西博望远镜向整个宇宙空间发射的一条信息。40多年过去了，依然没有回复。

在1974年11月16日，阿雷西博望远镜通过刚刚安装的功率强大的雷达发射器，向距离地球25000光年的球状星团M13发送了一串二进制数字组成的信号，其中包含了太阳系和人类的一些信息，这被称为阿雷西博信息。阿雷西博信息的内容是由当时康奈尔大学的天文学教授弗兰克·德雷克（Frank Drake）和几个研究生共同确定的——通过地球电话通讯中常用的调频手段，人们向宇宙发射了1679个二进制数字。数字1679只能被分解为23乘以73，如果有外星智慧生命接收到了这一组数字，他们将有可能将这一组二进制数字展开为宽23、长73的图像进行解读（如果反之，展开成宽73、长23的图像，则是毫无意义的白噪声信息）。在充满科幻色彩的阿雷西博信息中，通过二进制数字构成的图画方式，介绍了人类DNA中包含的五种元素：人类DNA的基本双螺旋结构、人类的外貌、当时地球人口、太阳系的构成，以及用以发射信号的阿雷西博望远镜的外形。

虽然当年发射阿雷西博信息的主要目的是为了展示这架望远镜刚刚装备的功率巨大的发射器，并没有太多人对能够收到外星智慧生命的回复抱有希望，但可以想象的是，这种面向全宇宙的广播也引起了一部分人的忧虑，担心这样的信号会为地球带来灾难。我们可以想象的是，即使真的有外星智慧生命存在，以银河系的尺度来看，相互之间也很难通过以光速传播的电磁信号进行沟通。这种担忧大可不必。

尽管曾经做出过众多科学发现，因为地处波多黎各的热带雨林之中，阿雷西博望远镜经常遭受飓风的袭击，需要频繁的维护。加上经费不足的原因，让人们早就对它的未来充满忧虑。不论是天文学家和波多黎各的当地居民，本来一直希望还能够对阿雷西博望远镜进行修复，而最终的倒塌结束了之前的一切争论。

所谓射电望远镜（Radio Telescope），是一种专门用来接收天空中无线电信号的灵敏天线，其外形差别比较大，大多都有一个或是多个巨大的圆盘。在1937年，美国天文学家格罗特·雷伯（Grote Reber）在贝尔实验室研究项目的启发之下，在自家的后院里架设了一个直径9米的抛物面射电望远镜，进行天文学观测。这被认为是世界上第一架用于天文观测的射电望远镜。虽然在射电天文学领域做出了开创性的贡献，但雷伯本人并不相信宇宙大爆炸理论，而是相信所谓的稳态宇宙理论。

实际上，宇宙大爆炸所产生的回响——微波背景辐射，也是通过射电天文学的方法被发现的。阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）在1964年架设卫星通信天线的实验中总是会接收到一种无法被消除的干扰信号，随后经天文学家的提醒，他们才意识到这是宇宙大爆炸在现在的宇宙空间中所留下的微波信号——这两人也因此获得了1978年诺贝尔物理学奖。

为人类服务了57年，曾经做出多个重大发现的阿雷西博望远镜轰然倒塌，难免让人有些伤感。不过人类的天文学研究仍在继续进步。中国天眼（FAST）的外形与阿雷西博望远镜近似，也是一个坐落在卡斯特地形的山区中的单孔射电望远镜。不过它比阿雷西博望远镜更加巨大，所能够探测射电信号的频率范围也更广，这为天文学家提供了更好的研究宇宙的机会。

在正式投入使用之后不长的时间里，FAST已经发现了超过240颗脉冲星。根据FAST的探测数据，天文学家们也已经发表了超过40篇高水平的天文学论文。人们估计，在未来五年里FAST还将发现超过1000颗脉冲星。这将帮助人类更准确和深刻地理解我们所生活的宇宙。科学发展超越了国界的限制，不仅是在科学家之间代代相传，我们在射电望远镜的传承中，同样可以感受到人类科学进步的节奏。 科学天文阿雷西博射电望远镜