阿贡国家实验室的物理学家谈论了南极望远镜的工作
【菜科解读】
阿贡国家实验室的物理学家谈论了南极望远镜的工作以及为什么它很重要
据cnBeta：想要了解宇宙进化的秘密，通过研究几十亿年前发出的光或许是最佳途径。
而研究它们的最佳场所自然是南极，寒冷、干燥是研究宇宙中最古老光线的最佳条件。
所以，包括芝加哥大学和阿贡国家实验室在内的 20 多所大学和国家实验室合作启动了 The South Pole Telescope 项目，并于 2007 年开始运行。
在接受科技媒体 Scitechdaily 采访的时候，来自阿贡国家实验室的两位物理学家谈论了他们在南极望远镜的工作以及为什么它很重要。
Lindsey Bleem 在望远镜上收集和分析数据，Clarence Chang 则为望远镜开发超导探测器。
什么是宇宙微波背景？它能告诉我们关于宇宙的什么？
Chang：宇宙微波背景（cosmic microwave background，CMB）是在宇宙大约 38 万年的时候产生的信号。
它对应的时期是宇宙从质子和电子飞来飞去的超热等离子体转变为在宇宙冷却到一定程度后，质子和电子可以形成原子。
今天，这个信号出现在较长的波长，在微波范围内（几毫米）。
因此，通过研究和观察这些波长的宇宙，我们可以看到早期的宇宙--基本上，捕捉到一个婴儿的照片。
Bleem：自从 20 世纪 60 年代首次发现 CMB 以来，我们就知道它是非常均匀的。
温度的偏差，也就是 Chang 谈到的这个早期等离子体的密度变化，只有大约十万分之一的偏差。
我们知道，这些小的波动不得不在整个宇宙时代增长。
除了给我们提供这张漂亮的照片，有效地，婴儿宇宙的照片，当时发出的光一直在宇宙的整个时代旅行，140 亿年。
它与所有自这些早期时代形成的结构相互作用。
因此，我们可以研究这些结构在 CMB 中留下的非常微妙的印记，以真正找出从它被发射出来到今天所发生的过程和物理学。
是如何研究的？
Bleem：我们通过几个重要的、不同的科学分析来做到这一点。
一个是所谓的引力透镜（gravitational lensing）。
这是指沿视线的天文质量实际上可以使光的路径发生偏转。
第二个是物理学，当光子--来自宇宙微波背景的光--可以从这些中间结构的材料上散射开来时发生的。
我们可以追踪这种散射过程，然后绘制出沿视线的结构图，这可以帮助我们探测像暗能量这样的东西，暗能量严重影响了真正大规模结构如星系团的形成能力。
为什么这个望远镜要设立在南极？
Bleem：南极本身，正如你可能从图片上想象的那样，是相当寒冷的。
它非常干燥。
它是世界上最大的沙漠。
这使得它成为我们在南极望远镜所做的天文学研究的一个奇妙的地方。
我们的望远镜以毫米级的波长进行观测。
大气层中的水削弱了我们感兴趣的毫米波长，而且水分子的抖动会给数据增加很大的噪音来源。
因此，我们必须到这些偏远的干燥地方去做这些观测。
而事实证明，南极是地球上绝对最好的地方，其次是智利的阿塔卡马沙漠。
在那种环境下工作是什么感觉？
Chang：我们在南极是因为那里很干燥。
这种干燥对我们的观察是很好的。
但是作为人类，我们喜欢空气中的一点点湿度。
这是一个有点挑战性的东西，也会干扰到每天的工作方式。
Bleem：是的，这里不是最适合人类的。
你的皮肤会开裂。
在南极，伤口不会愈合得很好。
在那种干燥的环境中，对计算机来说不是很好。
实际上，菜叶说说，我们有一个加湿器，在我们的一台电脑上吹气，使它运行得更愉快。
你在阿贡实验室的工作与望远镜有什么联系？
Chang：在阿贡，我们为探测器开发了一种超导技术。
这些探测器必须测量波长相当长的光子--通常是一毫米、两毫米、三毫米。
典型的相机技术，如我们手机中使用的技术，即使被推到极致，仍然不能很好地看到这些光子。
事实上，它根本就看不到它们。
所以我们必须制造一种新的技术来做到这一点。
其核心是，这意味着了解和控制超导材料，然后对其进行加工，以制造这些真正敏感的探测器，并制造大量的探测器。
在阿贡，在研究基本材料和将其应用于不同技术方面有一个强大的计划。
#p#分页标题#e#Bleem：我们还将我们的探测器开发与使用阿贡领导力计算设施中最先进的超级计算机进行的所有工作紧密结合起来。
因此，我们能够进行重要的理论预测，使我们能够将我们用南极望远镜进行的观测与不同宇宙学模型对我们应该看到的东西的预测联系起来。
因此，在阿贡有这种真正强大的相互联系，不仅在宇宙学家和材料制造设施以及那里的科学家之间，而且还与我们伟大的计算专家联系。
南极望远镜由美国国家科学基金会、美国能源部高能物理办公室、卡夫里宇宙学物理研究所、美国南极计划和南极支持合同资助和支持。
古印度人制造宇宙飞船之谜
有424座神庙。
据说最多时曾达到一千座，被称为寺庙之城。
在这里的神庙中，除了湿婆、毗湿奴、黑天、罗摩等众多古印度的神灵雕像外，还有一种飞船的雕塑。
这种飞船雕塑被雕成不同样式，上面刻有众多神话人物，但它们有一个共同的名称——战神之车。
一般人往往认为。
这种飞船就是神话中人物乘坐的器具，是神话杜撰的子须乌有之物。
然而，1943年，印度南部的迈索尔市梵语图书馆却从一座倒塌的庙宇地下室中，发现了一份题为Vymaanila—Shaastra的古代梵文本简稿件。
在这份稿件中，以6000行的篇幅，详细记载了战神之车飞船的构造、驱动方式、制造飞船的原料乃至飞行员的训练与服装等众多细节。
据记载。
战神之车的飞行速度，如换算成现代计算单位为每小时5700公里。
印度梵语学者和技术专家们合作，依据这份文献和其它古籍中的记载，对战神之车进行了仿造。
仿造后的研究结果表明，就技术水平来说，这种战神之车并不是惊人的奇迹。
但不要忘了，这是与现代科技对比而言，而飞船是在史前时代建造的!研究者们认为，战神之车是一种多重结构的飞船，当时的飞船已装备了绝缘装置、电子装置、抽气装置、螺旋翼、避雷针。
以及安装在飞船尾’部的喷焰式发动机。
文献中多次指明飞船呈金字塔形，顶端覆盖着透明的盖子。
建造这样的飞船。
无疑需要多种现代高科技水平的能力，更需要现代物理学特别是空气动力学的理论基础。
这对现代人来说，也是在本世纪初才刚刚解决了的难题。
两千多年前，是谁在古印度造成了这样的飞船呢?古印度人似乎并不是飞船的建造者，他们既没有建造飞船必要的技术能力，也没有驾驶飞船的科学知识。
对他们来说，飞船只是神灵们的交通工具。
那么，这些驾驶飞船的古印度神灵，菜科网，究竟又是谁呢?在人们的印象中，高速飞行器械肯定是现代人的发明。
但是，考古学家却给出了不同的答案，因为他们发现，古人不但能够造飞行器械，还能造宇宙飞船。
近年来，人们竟然根据印度古文献仿造出了飞行速度达5.7万km/h的飞船。
当然，从现代科技的角度来看，也许这是小事一桩。
这份文献是从一座倒塌的史前时代的庙宇地下室中发现的，这份资料以古代梵文木简写成，而这种飞船就是鼎鼎大名的战神之车。
这份资料详细记载了战神之车飞船的驱动方式、构造、制造飞船的原料乃至飞行员的训练与服装等众多细节，篇幅达6 000行之多。
据记载，战神之车的飞行速度如换算成现代计算单位应为5.7万km/h。
这就是说，当人类发明了火车、飞机、飞船，并为自己的发明所陶醉的时候，他们根本就没有想到，这些看来非常现代化的工具，在几千年前就可能已经存在了。
地球与月球：相辅相成的宇宙共生体
从地质演化到气候调节，从生物节律到空间探索，月球的存在深刻塑造了地球的生态特征与文明进程，而地球的引力场与磁场又为月球的演化提供了稳定框架。
这种跨越45亿年的协同进化，构成了太阳系中最具启示性的天体互动范例。
一、引力交互：塑造地球生态的隐形之手月球对地球的引力作用堪称地球生态系统的"无形建筑师"。
根据NASA喷气推进实验室的精确测量，月球引力引发的潮汐力使地球海洋每天经历两次涨落，潮差幅度最高可达13米（如加拿大芬迪湾）。
这种周期性运动不仅塑造了海岸线地貌，更深刻影响着海洋生态系统的物质循环——潮间带生物通过潮汐获取食物与氧气，珊瑚礁借助潮汐水流进行营养交换。
在地质层面，月球引力引发的地球自转减速效应具有深远影响。
地球自转速度每世纪减缓约1.7毫秒，这种变化虽微小却持续累积。
地质记录显示，40亿年前地球自转周期仅6小时，而月球的存在使这一数值逐渐稳定至24小时。
这种变化直接影响了地球的板块运动模式，使得洋中脊扩张速率与俯冲带活动强度形成动态平衡，维持着地球磁场的持续生成。
月球引力场对地球大气层的扰动作用同样不可忽视。
通过激光雷达观测发现，月球引力可引发大气电离层电子密度出现周期性波动，这种"气潮"效应影响着无线电通信质量。
更值得关注的是，月球引力对地球磁场的影响机制：当月球轨道偏心率达到0.0679时（约每18.6年周期），地球磁层顶位置会发生显著偏移，这种变化可能影响极光活动强度与空间天气事件的发生频率。
二、气候调节：月球周期与地球节律的协同月球轨道参数对地球气候的影响存在多尺度特征。
在千年尺度上，米兰科维奇循环理论揭示了月球引力作用下的地球轨道偏心率、黄赤交角变化如何驱动冰期-间冰期转换。
当月球轨道偏心率达到极值时，地球接收的太阳辐射分布出现显著差异，这种变化通过冰川反馈机制引发全球气候突变。
在年际尺度上，月球相位与季风系统存在微妙关联。
印度季风区的降水强度与月球朔望周期呈现0.3的相关性，这种关联可能源于月球引力对海洋-大气相互作用的影响。
当新月与满月期间，海洋热盐环流强度出现0.5%的周期性变化，这种变化可能通过厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）系统影响全球气候。
月球周期对生物圈的影响更具启示性。
珊瑚礁年轮记录显示，生物钙化速率与月球周期存在14.76天的共振周期，这种生物钟机制使珊瑚能够精确预测潮汐变化。
更令人惊奇的是，人类睡眠周期中的褪黑素分泌节律与月球朔望周期存在0.08的相位滞后，这种跨物种的节律同步现象暗示着月球引力可能通过地磁场作用于生物体。
三、地质演化：月球起源与地球板块运动的耦合大碰撞假说为理解地月关系提供了关键框架。
根据阿波罗计划带回的月球岩石样本分析，月球玄武岩的氧同位素组成与地球地幔完全一致，这种"基因"相似性支持了火星大小天体撞击地球形成月球的假说。
撞击产生的能量相当于1亿亿吨TNT当量，形成的岩屑环在引力作用下聚集成月球，这一过程同时改变了地球的自转轴倾角与板块运动模式。
月球的存在对地球板块运动具有稳定作用。
数值模拟显示，若失去月球引力，地球自转轴倾角将在0-85之间剧烈摆动，这种混沌运动将导致极端气候事件频发。
月球引力场通过潮汐摩擦消耗地球自转动能，使自转轴倾角稳定在23.51.3范围内，这种稳定性为生命演化提供了必要条件。
月球对地球内部结构的影响存在深层机制。
地震层析成像揭示，月球引力引发的潮汐力使地幔对流速度降低3%，这种变化影响了地核热对流模式。
月球的潮汐锁定效应使地球自转产生的科里奥利力方向保持稳定，这种稳定性对板块运动边界的形成与演化具有关键作用。
四、空间探索：月球基地与地球未来的共生关系月球作为深空探测的战略支点，其资源开发对地球可持续发展具有战略意义。
月球南极-艾特肯盆地存在约66亿吨水冰资源，这些水冰经电解可生产氧气与氢气，不仅能满足月球基地生命维持需求，还可作为深空探测的推进剂。
根据NASA的"阿尔忒弥斯计划"，到2030年将建立可持续运行的月球科研站，这标志着人类首次在地球外天体建立永久性设施。
月球资源开发对地球能源结构转型具有潜在影响。
月球土壤中富含的氦-3是核聚变反应的理想燃料，100吨氦-3即可满足全球一年能源需求。
中国嫦娥五号带回的月球样品分析显示，月壤中氦-3含量高达20ppb，这种清洁能源的开发将彻底改变地球能源格局。
月球基地建设将推动空间技术革命。
月球低重力环境（1/6g）为材料科学提供了独特实验平台，3D打印技术在月壤利用方面已取得突破，可实现就地取材建造栖息地。
月球轨道空间望远镜阵列的部署将使人类对宇宙暗物质、暗能量的研究取得突破性进展，这种科学发现将反哺地球物理学与天文学的发展。
五、文明启示：地月关系对人类未来的昭示地月系统为人类文明提供了独特的时空坐标系。
月球周期作为最古老的天文历法，深刻影响了人类文化的形成。
从玛雅历法到中国农历，从伊斯兰历到犹太历，不同文明均将月球周期作为时间划分的基础。
这种天文历法不仅指导农业生产，更塑造了人类社会的宗教信仰与艺术创作。
月球作为地球的"太空实验室"，为人类认知宇宙提供了天然平台。
月球无大气层的环境使天体观测不受大气湍流影响，阿波罗17号任务拍摄的"蓝色弹珠"照片改变了人类对地球的认知。
月球基地的建设将推动人类开展地外生存实验，这种经验积累对未来火星殖民具有直接参考价值。
地月关系揭示了文明发展的辩证法则。
月球对地球的潮汐作用既带来自然灾害，也创造了生态机遇；月球资源的开发既可能缓解地球资源危机，也可能引发新的地缘政治冲突。
这种双重性提示人类在追求科技进步的同时，必须建立可持续发展的伦理框架。
结语地球与月球的共生关系构成了宇宙中最精妙的协同进化范例。
月球作为地球的"时空标尺"，通过引力作用塑造着地球的生态节律；作为"能量纽带"，通过资源开发推动着地球的文明跃迁；作为"文明镜鉴"，通过空间探索启示着人类的未来方向。
这种相辅相成的关系不仅体现了自然法则的精妙，更昭示着文明发展的辩证法则：在危机中孕育机遇，在限制中创造可能。
当我们仰望星空时，看到的不仅是两个天体的永恒舞蹈，更是宇宙智慧给予人类的最深刻启示。
