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【译文】天文学为何重要?

2016-10-2 23:08| 发布者: 汽车人| 查看: 1055| 评论: 0

摘要: 编者按:最近流传着国际天文联合会网站上的一篇文章,讲述了天文学的重要性。编者觉有理有据,特翻译为中文。编者水平十分有限,错误必然很多,权当开个头。如能引起大家兴趣,则实乃幸事。原文见:http://www.iau.o ...

编者按:最近流传着国际天文联合会网站上的一篇文章,讲述了天文学的重要性。编者觉有理有据,特翻译为中文。编者水平十分有限,错误必然很多,权当开个头。如能引起大家兴趣,则实乃幸事。原文见:

http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/

据原作者提供的消息,近期将对原文进行更新。所以可能会有新版的译文。本译文暂停更新。


目前本文的第二版(对新版文章的翻译)已经发表在《天文爱好者》2013年第12期。

 

我的导师吴学兵教授对我的翻译稿进行了修订。修订稿如下

================================================

天文学何重要?(Why isAstronomy Important?)

 

原文网址:http://www.iau.org/public/themes/why_is_astronomy_important/

 

作者Marissa Rosenberg, Pedro Russo (EU-UNAWE,Leiden Observatory/Leiden University, The Netherlands), Georgia Bladon, Lars Lindberg Christensen (ESO, Germany)

 

 

中文翻译、编辑:钱磊(中国科学院国家天文台)

修订:吴学兵(北京大学天文学系)

 

1、引言
2
技术转移

2.1 从天文学到工业
2.2 从天文学到航天部门
2.3 从天文学到能源部门

3、天文学和医学
4、日常生活中的天文学
5
天文学和国际合作
6、天文学、人类和人类历史
参考文献

 

1、引言

 

长期以来,天文学家和其他科学家都相信,他们工作的重要性对于全社会而言是显而易见的。但是在目前经济紧缩的艰难时日里,即使是科学带给我们的这些最明显的益处也不得不接受仔细的考量。

 

消除贫困和饥饿是全世界的优先任务,而不能直接解决这些问题的活动可能就难以被证明是合理的并获得支持。但是,一些研究(见下文)已经告诉我们,科学教育、研究和技术中的投入有巨大的回报——不仅仅是经济上的,而且还有文化上的以及间接对普通大众的。这些回报会帮助各国面对和克服存在的危机。一个国家或地区的科技发展与其人类发展指数密切相关,这个指数是对预期寿命、教育和收入进行度量的一个统计量(Truman, 1949)

 

天文学和相关领域是科学和技术的前沿,回答着关于我们为何存在和关于我们居住的宇宙的基本问题,并驱动着创新。由于这个原因,国际天文学联合会(IAU)的2010-2020战略规划有三个主要重点领域:技术和技能;科学和研究;以及文化和社会。

 

尽管像天文学这样的纯基础研究blue-skies research)在短期内很少有直接的有形产出,但是进行这项研究需要最前沿的技术和方法,这些技术和方法在一段时间后便可通过其更广泛的应用而影响世界。

 

这方面有大量的例子——不少列在下面——展示了天文学研究中如何通过对不断超越现有能力的仪器、工艺流程和软件的追求而对技术、经济和社会所做出的贡献。

 

天文学中科学和技术发展的一些成果,尤其是在光学和电子学领域的成果已经成为我们日常生活中的必需品,例如个人电脑、通信卫星、移动电话、全球卫星定位系统(GPS)、太阳能电池板和核磁共振成像(MRI)扫描仪。

 

毫无疑问,古往今来天文学都在全球范围内人类思想的不断变革中扮演着重要的角色。在过去,天文学被用于测量时间、标定季节和在广阔的大洋上导航。作为最古老的科学之一,天文学存在于所有文化的历史和根源中。它带给我们关于宇宙的美丽图画让我们为之激动不已,并为诸如我们从何处来这样的问题提供了答案。它为我们探索浩淼而复杂的宇宙世界打开了一扇窗户,让我们了解地球,提升全球公民意识,并让我们为所在的地球家园引以为豪。

 

美国(国家研究委员会,2010)和欧洲(Bode et al., 2008) 的一些研究报告指出,天文学对社会的主要贡献不仅体现在技术上(技术转移,见下文)和医学上(也见下文),而且这些贡献也极大地拓展了我们的视野,并帮助我们发现了宇宙和身在其中的我们地球的壮丽。通过研究宇宙,也能使我们了解到我们人类能得以生存的基本原因。例如,太阳对地球气侯的影响。只有通过对太阳和其他恒星的研究才能帮助我们完整地理解这些过程。对细至最小天体的太阳系动力学研究允许我们仔细研究来自太空的对我们行星的潜在威胁。这些事件可能使我们的世界发生重大变化,正如2013年俄罗斯车里雅宾斯克陨石撞击所清楚展示的那样。

 

学校中的天文学习也有很大价值。业已证明,在小学和中学参加与天文学相关的教学活动的学生今后更有可能选择科学和技术方面的职业,并会一直关注科学上的发现(国家研究委员会,1991)。这不仅对天文学领域有利,而且对其它科学领域也有好处。

 

天文学是能和普通大众直接互动的少数科学领域之一。它不仅超越国界,而且还能积极促进世界范围的合作。下面,我们仔细的通过一些具体实例的考查来探讨一下天文学对其它领域的贡献。

 

2、技

 

2.1 从天文学到工

天文学和工业之间技术转移最有用的一些例子包括成像和通讯中的进展。例如,一种叫柯达Technical Pan的胶片曾被医学和工业光谱分析师、工业摄影家和艺术家们广泛使用,但它最初却是为观测太阳的天文学家记录太阳表面结构的变化而发明的。此外,Technical Pan胶片在天文学家需求的一次次驱动下不断发展,并长达几十年地被用于探测生病的农作物和森林、用于牙医学和医学诊断、以及探测油画的各层以鉴别赝品(直到其停止使用)(国家研究委员会,1991)。

 

2009Willard S. BoyleGeorge E. Smith被授予诺贝尔物理学奖以表彰其发展另外一种可在工业中广泛应用的器件。这种为天文图像发展的捕捉图像的传感器被称为电荷耦合元件(CCD),它们1976年首次在天文学领域开始使用。在很短的几年内它们不仅就替代了望远镜上的传统胶片,而且很快在很多人的个人照相机、网络摄像头和手机中得以使用。CCD的改进和流行要归功于美国宇航局(NASA),它曾作出决定在哈勃太空望远镜上使用超灵敏的CCD技术(Kiger& English, 2011)。

 

在通信领域,射电天文学已经提供了大量有用的工具、器件和数据处理方法。很多成功的通信公司最初都是由射电天文学家成立的。电脑语言FORTH最初发明后被用于美国基特峰的36英寸望远镜,在此基础上继而发展成为一个高度盈利的公司(Forth Inc.)。现在它还被联邦快递FedEX用于全世界邮件的追踪服务。

 

下面是天文学和工业之间技术转移的其它一些例子(国家研究委员会,2010):

·        通用汽车公司使用天文编程语言中的交互数据语言(IDL)来分析从汽车碰撞中得到的数据。

·        探测大质量天体加速产生引力波的第一个技术专利被一家公司获得,以帮助他们确定油田的重力稳定性。

·        著名的通信公司AT&T使用了天文学图像处理和分析软件(IRAF——一种美国国立光学天文台编写的软件——分析电脑系统和固体的物理图像。

 

2.2 从天文学到航天部

 

航天部门共享了天文学的大部分技术——特别是望远镜和仪器硬件、成像和图像处理技术。

 

自发展太空望远镜以来,国防信息的获取从使用地基技术转变为使用空基技术。军事卫星是指向地球的重要望远镜,需要使用和天文卫星一样的技术和硬件。此外,处理卫星图像也需要使用和处理天文图像一样的软件和过程。

 

以下是天文学发展用于国防的一些具体例子(国家研究委员会,2010):

·        对恒星的观测和对恒星大气建立的模型被用于区分火箭喷焰和宇宙天体。同样的方法正在被研究用于早期预警系统。

·        对恒星在天空中分布的研究——用于望远镜指向和定标——也被用于航天工程。

·        天文学家发展了太阳盲光光子计数器—— 一个能在白天测量来自某个源的光子而不被来自太阳的粒子淹没的装置。它现在被用于探测来自导弹尾焰的紫外(UV)光子,这使得一个几乎没有假警报的紫外导弹预警系统成为可能。同样的技术也可以用于探测有毒气体。

·        全球定位系统(GPS)卫星依赖于天体,如类星体和遥远的星系,来确定精确的位置。

 

2.3 从天文学到能源部

 

天文学方法可以用于寻找新的化石能源,也能用于评估新的可再生能源的可能性(国家研究委员会,2010):

·        两个石油公司,TexacoBP,使用IDL分析油田周围的岩心样本,以及一般的石油研究。

·        一个叫Ingenero的澳大利亚公司已经发明了太阳辐射收集器在地球上利用太阳能量。他们制造了直径达16米的收集器,这只有使用为轨道望远镜阵列所发展的石墨合成材料才有可能做到。

·        X射线望远镜中对天体进行X射线成像的技术——它不同于光学望远镜——现在被用于监测等离子体聚变。如果聚变——两个轻的原子核聚合形成一个更重的原子核——变得有可能可控,它应该会为我们寻找安全、洁净的能源提供答案。

 


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