中國天眼又一次登上了熱搜，緣由是因為它發(fā)現(xiàn)了銀河邊緣的脈沖星，這對于中國對于世界意味著什么呢？
宇宙的燈塔——脈沖星
“你我相逢在黑夜的海上，
你有你的，我有我的方向；
你記得也好，
最好你忘掉
在這交會時互放的光亮！”
這是詩人徐志摩的《偶然》，不過這也只能是詩人的浪漫，要是照他的方法去航海，可就難免船毀人亡了，要想縱橫四海，單單是靠交會時互放的這點光亮是遠遠不夠的，我們還需要燈塔。
在還沒有完備的導航設施之前，燈塔是人們航海的路標，可以說就是“黑夜的海上”的保護神，可是當我們邁向星辰大海時，燈塔在哪里呢？
這個燈塔還是有的，不過并不是人們自己建造的，而是宇宙賜予我們的，這個宇宙的燈塔就是脈沖星。
脈沖星是中子星的一種，其實就是快速旋轉的中子星，快速旋轉的中子星會發(fā)出強烈的電磁脈沖，在宇宙航行中就可以作為燈塔了。
2.脈沖星的由來
對于磁場我們都很了解，我們的家園地球就有地磁場，我們的指南針就是依靠地球的磁場指引方向的，還有候鳥也是靠地球的磁場來規(guī)劃回家的路線的，既然地球都有磁場，那么是不是每個星星都有磁場呀，是的，不管恒星還是行星都有自己的磁場，既然有磁場那么隨著星球的自轉就會產(chǎn)生電磁波，就是說每個星星都會發(fā)出電磁波，可是為什么只有快速旋轉的中子星才叫脈沖星呢？
因為幾乎所有星星發(fā)出的電磁波都太弱了，都彌散在茫茫太空中了，這就好像是我們晚上看到的漫天星星一樣，它們大部分都要比太陽還要亮，可是離得我們太遠了，就變成了微弱的星光。
星星發(fā)出的電磁波足夠強烈，則必須要足夠小而質量足夠大，這就只能是中子星了，為什么中子星就體積足夠小質量足夠大呢，這還要從原子說起了。
我們都知道原子是由原子核和核外電子組成的，而原子核是由質子和中子構成，相當于原子核原子非常大，兩者相差5個數(shù)量級，打個比方吧，要是原子有水立方那么大，那么原子核就只有一只螞蟻那么大，而這只螞蟻則集中了原子的幾乎所有質量，要是一個星球完全由中子構成的話，那么這個星球的質量就大的不可想象，而中子星又不可能太大，太大的話就變成黑洞了，而黑洞連光都無法逃逸，自然就不能發(fā)出電磁波了，所以中子星只要快速旋轉就能發(fā)出強烈的脈沖電磁波。
中子星的概念是由著名的朗道提出的，他在查德威克發(fā)現(xiàn)中子后不久就提出了中子星的設想，不過這只是個設想啊，真正從理論上論證中子星存在的還是奧本海默，對的，就是“原子彈之父”奧本海默，原子彈只是奧本海默一生中一個貢獻，他最大的貢獻還是在天體物理學上。
奧本海默計算出當一個恒星的質量大約為0.75個太陽質量時，這個恒星最后就會變成中子星，注意了啊，奧本海默是說出了恒星最終變成中子星是有質量條件的，不過他的計算結果是錯誤的，現(xiàn)在一般認為是1.5—2個太陽大小的恒星最終會變成中子星，這被稱為奧本海默極限，要是恒星質量大于奧本海默極限呢，那最終就會變成黑洞，順便說一句，奧本海默也是黑洞研究的先驅，現(xiàn)在大名鼎鼎的霍金算是他的晚輩。
現(xiàn)在只是在理論上證明了中子星的存在，對于物理學家來說這遠遠不夠，必須要親自觀測到中子星的存在那才算數(shù)，這個問題在1967年被女學生貝爾解決了。
3.小綠人的呼喚
1967，英國劍橋大學卡文迪許實驗室一年級研究生喬瑟琳.貝爾通過“紅岸一號”，不，是行星際閃爍陣列射電望遠鏡，觀測到一個奇怪的信號，這個信號有嚴格的周期性，每隔1.33秒出現(xiàn)一次，每天出現(xiàn)的時間都大約提前4分鐘，無論怎么看這都是一個地外文明發(fā)出的溝通信號，難道是某個還沒有頓悟“黑暗森林”的文明發(fā)出的作死信號，又或者是某個“獵人”文明發(fā)出的誘捕信號，如果劉慈欣在場，一定會高呼“不要回答”，不過貝爾沒有劉慈欣的想象力，他們還給這個信號取了一個萌萌噠的昵稱——“”小綠人一號”，看來他們真的以為這是地外文明的呼喚了。
不過貝爾并沒有回答，一則是沒有能力回答，二則貝爾很快就發(fā)現(xiàn)這不是小綠人的信號，而是脈沖星。
脈沖星的發(fā)現(xiàn)被認為是上世紀六十年代天文學的四大發(fā)現(xiàn)之一，并且獲得了1974年的諾貝爾獎，不過很遺憾的是真正的發(fā)現(xiàn)者貝爾女士并沒有站在領獎臺上，不過貝爾女士的貢獻是不會被人們忘記的。
霍金在《時間簡史》中明確指出脈沖星的發(fā)現(xiàn)者就是貝爾女士，在電影《超時空接觸》中，女主破譯了來自外星人的信號，可是在確定和外星智慧接觸的人選時她卻沒有入選，這一情節(jié)也被認為是在影射貝爾女士沒有獲得諾貝爾獎。
還是來看一看劉慈欣對脈沖星的想象吧。
“但死星1999A距我們只有8光年，當它的殘骸在它爆發(fā)后的51小時開始輻射電脈沖時，太陽系所接收到的能量是巨大的，而地球，就淹沒在這能量的海洋中。這種能量是以電磁脈沖形式出現(xiàn)的，脈沖的每秒鐘出現(xiàn)54次，所以，地球表層空間里充滿了頻率為54赫茲的強大的交變磁場，世界電力網(wǎng)的所有線路均處于這個交變磁場中，所以感應出了強大的交流電。電流感應主要發(fā)生在較長的高壓輸電線上，經(jīng)各級變電系統(tǒng)變換后輸送到世界的每一個角落。有很多變電系統(tǒng)燒毀了，但大部分都適應了超新星送來的電流，重新驅動了這個世界。強大的電流向所有的發(fā)電廠反送，把這些人類在過去百年間建成并賴以生存的能源設施大部分燒毀了。但這實在算不上什么損失，以后的世界再也用不著發(fā)電機了，只要架設一條足夠長的線路，就可直接從空間取得電能。死星殺死了地球上三分之二的人，卻給以后的人類帶來了無盡的能源。
但這充滿空間的強大交變磁場也帶來了很大的問題，雖然這些問題與它帶給人類的利益相比微不足道，也足以讓孩子們頭疼很多年。比如鐵路，同高壓輸電線一樣是很長的感應體，在1999A的電磁脈沖到來之時，鐵軌立刻變成兩條攜帶著強電流的導線，鐵軌接頭處迸出的電火花使漫長的鐵路線變成一條望不到頭的火龍，在各個車站中，通入強電流的內(nèi)燃機車相繼起火爆炸……”
這是大劉在《超新星紀元》第二版中對脈沖星的描述，但脈沖星是什么樣的，現(xiàn)在我們還是只能靠分析電磁波譜，這就要用到我們的“中國天眼”了。
4.中國天眼
2016年，美國天文學界感到了來自東方的神秘力量，由于經(jīng)費不足，世界上最大的射電望遠鏡阿雷西博望遠鏡可能關閉，而在神秘東方，9月25日，被稱為“天眼”500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在中國貴州平塘縣大窩凼落成啟用。
從此后，宇宙觀測的接力棒將交到中國手中。
FAST可以稱得上是一個完美的項目。
首先選址好，貴州俗稱“地無三尺平”，喀斯特地形聞名世界，遍地是坑，而大窩凼的地貌最接近FAST的造型，想想在平地上挖那么大一坑需要多大工程量吧，當然大窩凼不是完全吻合FAST，但只是修修補補得省多少錢啊，雖然現(xiàn)在咱不缺錢，可也不能胡花。
作為天下第一鍋，最怕的就是下雨，要是下雨灌滿了FAST這口大鍋，大約有三十個足球場那么大，那得需要多少羊肉啊，而喀斯特地形就是一天然漏斗，天上下雨地下漏，再加上人工設置的排水系統(tǒng)，雨水根本就不是問題。
貴州人口稀少，F(xiàn)AST方圓十里之內(nèi)沒有人煙，這是天然的無線電靜默，要是建在繁華地區(qū)，那周圍居民基本就告別現(xiàn)代生活了。
當然，喀斯特地形也有風化嚴重，山體滑坡的嚴重傾向，但這點問題對于“基建狂魔”中國來說也太容易解決了。
其次，設計思路先進，之前第一，現(xiàn)在第二的阿雷西博望遠鏡的球面是固定的，射進來的電磁波，只能在球面的聚焦處才能由饋源接收，而電磁波又很任性，想怎么來就怎么來，沒奈何，阿雷西博望遠鏡只好升級為穹屋狀的饋源，通過復雜的光路，將焦線間接聚為焦點接收。而FAST則沒有這個擔憂，因為FAST是可以動的，在FAST的球面下，有一套精巧的促動器系統(tǒng)，可以拉動支撐索網(wǎng)，調整反射面板，讓500米直徑的球面各處，都可以局部變形為300米直徑的拋面，這樣，F(xiàn)AST就變成了一個眼觀六路耳聽八方的武林高手，“任爾東西南北風”。
還有就是靈敏度高，比阿雷西博望遠鏡綜合能力高十倍，打個比方，就是在月球上打個電話，F(xiàn)AST也能監(jiān)測到。
另外，F(xiàn)AST的旅游開發(fā)也是一流的，2017年上半年，貴州平塘縣的旅游觀光收入就達46億，而FAST的建造成本也才不到7億，這簡直就是一口聚寶盆啊。
至于其應用價值與重要意義，就不再多說，只說一點，因射電望遠鏡發(fā)現(xiàn)的宇宙微波背景、脈沖星都分別已經(jīng)獲得了兩次諾貝爾物理獎，F(xiàn)AST來了，諾獎還會遠嗎？
如果雞蛋里挑骨頭，非要說FAST還有什么未臻于完美，那就是FAST首席科學家南仁東先生的離世。
為南先生不平的人們都喜歡引用“將軍枯骨無人問，戲子家事天下知”這句話，其實這已經(jīng)無形中拉高了那些戲子的地位，那些人是不能和南先生這樣偉人相提并論的，更何況南先生又何時求過世俗的名聲，F(xiàn)AST就是他最好的墓碑。
“我們從古以來，就有埋頭苦干的人，有拼命硬干的人，有為民請命的人，有舍身求法的人，……雖是等于為帝王將相作家譜的所謂“正史”，也往往掩不住他們的光耀，這就是中國的脊梁”，魯迅先生的這段話就是南仁東先生最好的悼詞。
我們已經(jīng)錯過了千帆相竟的大航海時代，在百舸爭流的大航空時代，借助南先生的FAST，我們一定會沖在最前頭，畢竟，我們的征途是星辰大海。
5.AI的作用
“中國天眼”FAST投用使用后，曾有過一個這樣的新聞，當時招聘研究人員，開出年薪十萬的“高薪”，這確實有點諷刺，雖然我們一直強調科學家的奉獻精神，但是也不能讓科學家流汗再流淚吧，何況天眼地處偏僻，這基本上研究人員與世隔絕了，但是就算研究人員不計較個人得失，就如同南仁東先生一樣，那么也是力有未逮。
中國天眼每小時產(chǎn)生500G的數(shù)據(jù)，這樣一周會產(chǎn)生3000萬張圖表，脈沖星的信號就隱藏在這3000萬張圖表之中。
要是一秒看一張的話，也得8333小時，而一周只有168小時，這就需要大約50天，注意這已經(jīng)不是996了，而是不眠不休，就這樣還是看不過來，當然了可以增加人手，不過話說回來，也不可能一秒看一張呀，總而言之，要是單憑人工看的話肯定是看不過來了。
這就要用到AI了。
AI在尋找脈沖星中的應用有兩種。
一種就是傳統(tǒng)的方法，由科學家先把脈沖星的特征數(shù)據(jù)提取好，然后把這些特征數(shù)據(jù)告訴AI，讓AI用數(shù)據(jù)進行深度學習建立自己的模型，接下來就可以用這種模型去分析大數(shù)據(jù)了，當初阿爾法狗就是這么下圍棋的。
還有一種方法就是“懶方法”，就是把特征圖直接扔給AI，讓他們自己去找，這有點象我們現(xiàn)在使用的人臉識別。
這次采用的就是后一種“懶方法”，用這種方法天眼一周產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，AI三天就可以分析清楚，研究人員輕松了許多。
現(xiàn)在，中國天眼已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了已發(fā)現(xiàn)350多顆脈沖星，其中還包括大批極難被發(fā)現(xiàn)的銀河系邊緣數(shù)萬光年外的暗弱脈沖星，這其中AI可謂功不可沒。
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