光年之外｜基础科学的价值，与人类的漫长征程

小时候仰望夏季的星空，听老人讲述牛郎织女，我会好奇，这些星星上是否有和我们类似的生命。那时虽不知恒星、行星与卫星的区别，但我却相信，星空是有故事、有温度的。

因缘际会，我成为了一名职业“观星人”，系统性地研究黑洞。前一阵，某天结束了一个“加班夜”，下意识抬头看天，那天夜色极好，我竟看到了猎户座、大犬座、金牛座，刹那间仿佛回到了去山顶天文台观测的学生时代。星空依然，给人带来的温暖依然。

看似遥不可及的星空，与你我有何关联？几乎每一个基础科学研究者，都曾遇到过这个问题，有时发问者是他人，有时发问者就是科学家们自己。

如今，人们已经能轻松查询到太阳、月球的尺寸，以及它们与地球的距离，但很多人不一定了解，这些信息究竟是如何得到的，与人们相对熟悉的月相、日食又有什么关联。

宇宙有几千亿个星系，每个星系中有几千亿颗恒星，太阳是银河系这一星系中的一颗普通恒星，太阳周围有八大行星，地球则是从内到外的第三颗大行星……这已经是21世纪人类的常识，但走出蒙昧，认识人类在宇宙中的位置，走过了一段漫长而艰辛的旅程。

从地心说、日心说，到了解银河系外还有其他星系，再到认识宇宙在膨胀，并在加速膨胀……基础科学的一次次新发现，不断刷新并拓展着人类的宇宙观。

引力波、黑洞照片、快速射电暴、暗物质……它们成为近些年的媒体热点，牵引着人们的好奇心。比如，2019年4月公布了人类拍摄的首张黑洞照片，其精度相当于在地球上看见一颗放在月球表面的橙子。

这些遥远未知物的热度，恰恰来自人类的“本能”——对未知的好奇，宇宙就在那，等着我们去探索。这也是驱动每一位基础科学研究者不断探索的动力之源。

而另一方面，基础科学的每一步探索，都离不开技术端的支撑。为探索未知，基础科学研究不断对高新技术提出新要求，比如，更大口径的射电望远镜能让“人之目力”看得更远，或是更高灵敏度的引力波探测器，“脱离”地面，置身空间之中。

 今年是2022基础科学促进可持续发展国际年（IYBSSD），中科院上海天文台和国际天文学联合会促发展办公室东亚区域办公室（IAU EA-ROAD）承办了“共话天文与人·赋能未来发展”天文论坛。

中国天文学会、中科院上海天文台、上海市虹口区融媒体中心与澎湃新闻联合出品了“世界会客厅·飞天特别季”，特别邀约国内外顶尖天文科研工作者，回望古今中外，人类曾发出的“天问”和探险。

人类如何拍下首张黑洞照片？绘制“银河系漫游指南”的“盖亚计划”是什么？500米口径的中国天眼FAST如何望向太空深处？为科学地寻找“地球2.0”，中国天文人做出了哪些尝试？中国的巡天空间望远镜长啥样？曾经的石油小镇冷湖如何被发掘，成为东半球最佳天文台选址？神话里的后羿射日或许描述的是一场天文事件？而用文明史的视角来回望中国古代天文，我们又会有哪些发现？ 

我们还在上海市虹口区的街头进行了一轮随机采访，征集了若干属于21世纪人类的“脑洞天问”，在各种奇思妙想和精妙回答中，你能感受到每个人对于远方未知的朴素好奇，和中外天文人的有趣灵魂。

基础科学与应用科学之“争”是个恒久的话题。基础科学“有何用”？它如何驱动了整个人类社会的可持续发展？在“光年之外”专题中，国内外天文科研工作者特别撰文，分享他们的故事。我们再次摘选了几位作者的回答，以飨读者。

全球气候变化一直是人类社会面对的巨大挑战，现代空间对地观测技术，能够提供覆盖全球的连续观测，为人类提供了全新的“眼睛”。香港大学土地测量与地理资讯学系陈剑利教授认为：“应对气候变化需要科学的策略，而科学策略的制定是基于人类对气候变化的共同认识。人类需要认识到，应对气候变化是对未来的投资。而现代空间观测技术可以帮助我们更全面、准确地监测全球气候变化各方面的影响，并制定科学的应对政策。”

中科院上海天文台研究员胡小工参与撰写了卫星导航系统的故事，从诞生之初，它就是基础科学在社会生活应用的最实际案例。很多人忽略了，手机常用的卫星导航定位算法，正来自爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论效应，而量子力学更是导航卫星上原子钟工作的基本原理。

他认为：“智能是未来社会发展的一个方向。卫星导航的一个明确使命就是，通过精准的时间空间信息服务来赋能智能社会。如今人们想象的未来社会之中，无人驾驶、机器人流水线，都需要更精准的时空信息服务。以下一代宽带高速通信为例，通信基站之间的时间同步要求从目前的微秒水平提升到纳秒量级，而卫星导航是实现这一精准同步的最有效、最经济也是最可靠的手段。”

中科院紫金山天文台研究人员彭晓艳和马鹏雄讲述了“悟空”卫星的故事，作为我国首颗空间天文卫星，它开启了我国空间科学的新时代。他们认为：“我们的工作是从更微观或更宏观的尺度上帮助人类认识世界，以及我们所处的宇宙。科学有其自身的发展规律，就天文学而言，我们看到了更多先进设备所发挥出的巨大影响，我们希望中国天文学界能有更多更强大的观测设备，推动天文学、天体物理等学科的发展。”

在探索黑洞、引力波、暗物质、暗能量的过程中，基础科研者一步步拓展着人类的宇宙观，也不断突破科技的边界。从基础科学孕育出的空间对地观测、全球气候变化、卫星导航技术等，又进一步促进了基础科学的发展。

盖亚巡天、中国天眼FAST、“悟空”号卫星等项目，正见证着基础科学的最前沿。SKA、中国空间站巡天望远镜、东半球最佳天文台选址冷湖等项目，也让未来可期。

至此，“世界会客厅·飞天特别季”正式收官，“共话天文与人·赋能未来发展”天文论坛及“光年之外”专题告一段落。我们能看到同一片星空下，不同区域孕育出的丰富文化，也力图还原天文科研工作者的有趣灵魂。

看似遥不可及的基础科学，实则已在身边。德不孤，必友邻。宇宙很大，光年之外，期待有一天，你我能在遨游星空时相遇！