來(lái)自深空的一次拍攝

世界上第一張照片拍攝于1826年，這是已知最早的一張照片。自此以后，人類進(jìn)入了圖像記錄的時(shí)代，數(shù)百年間，圖像技術(shù)不斷升級(jí)。到了今天已經(jīng)能夠進(jìn)行幾乎無(wú)損的超高清時(shí)代，科技的變化總是那樣令人驚奇。

世界上第一張照片：勒格哈的窗外景色

除了在地球上拍攝照片外，人類還有太空拍攝的任務(wù)。這項(xiàng)任務(wù)可以說(shuō)是各種衛(wèi)星探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)。我們所熟知的哈勃望遠(yuǎn)鏡在自己家門(mén)口進(jìn)行拍攝，為人類帶來(lái)了豐富多彩的記錄。

不過(guò)宇宙深空還有拍攝出地球的照片，但因?yàn)樘×?，這張照片所拍攝的地球簡(jiǎn)直和海灘邊的沙子沒(méi)啥區(qū)別。人類自然是看不見(jiàn)的。這種對(duì)比下來(lái)，人類可能和依附在沙子上的細(xì)菌一樣渺小了。

哈勃望遠(yuǎn)鏡

那么這張照片是來(lái)自何“人”之手呢？是誰(shuí)在家門(mén)外進(jìn)行任務(wù)呢？答案是旅行者1號(hào)，作為上世紀(jì)人類發(fā)射的第一顆深空無(wú)人衛(wèi)星，也是目前飛行距離最遠(yuǎn)的探測(cè)器，旅行者1號(hào)拍攝了關(guān)于宇宙的無(wú)數(shù)張照片。

其中仍有我們的地球，但是太遠(yuǎn)了，如果沒(méi)有專業(yè)軟件的分析和圖像加工，你甚至無(wú)法發(fā)現(xiàn)地球的存在。這時(shí)的旅行者1號(hào)可是在六十多億公里外進(jìn)行拍攝的。

旅行者號(hào)拍攝的地球

傳給家鄉(xiāng)的問(wèn)候

時(shí)間是1990年，飛行了13年的旅行者1號(hào)在傳回來(lái)的這張照片中，地球的圖像大小甚至不到一個(gè)像素，整張照片看起來(lái)就是一個(gè)藍(lán)色小點(diǎn)在太空中通過(guò)陽(yáng)光帶反射到相機(jī)里。

這個(gè)時(shí)期的旅行者1號(hào)已經(jīng)完成了主要任務(wù)，并即將離開(kāi)太陽(yáng)系，飛向宇宙深空。為了紀(jì)念這個(gè)時(shí)刻，NASA將其相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并在廣袤無(wú)垠的太空里拍攝了最后一次照片。

“暗淡藍(lán)點(diǎn)”

相片拍攝隨著旅行者號(hào)飛得越來(lái)越遠(yuǎn)，成像能力也會(huì)變得越來(lái)越難。好在旅行者號(hào)搭載的相機(jī)有著兩組相機(jī)用于空間成像，這兩組相機(jī)都配有多個(gè)彩色濾光片。

最大的困難在于，宇宙本身是沒(méi)有光的，飛行得越遠(yuǎn)，要拍攝的物體也會(huì)越暗。這需要相機(jī)進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的曝光和位置旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到能夠接受的質(zhì)量。同時(shí)電信能力也會(huì)隨著距離的增加而衰減。

旅行者1號(hào)

所以這張照片的拍攝，對(duì)于旅行者1號(hào)來(lái)說(shuō)可謂是費(fèi)足了勁，為了不影響接下來(lái)的深空探測(cè)任務(wù)。在這之后，旅行者1號(hào)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的休眠。

照片信號(hào)在傳遞回NASA后，由實(shí)驗(yàn)人員和負(fù)責(zé)中心將信號(hào)命令進(jìn)行收集，通過(guò)數(shù)月的持續(xù)收集分析，整個(gè)照片信號(hào)分為了三段。

旅行者號(hào)結(jié)構(gòu)

NASA的相關(guān)人員在對(duì)每一幀圖像進(jìn)行融合時(shí)，地球在每幀640000個(gè)單獨(dú)像素中，只占到了0.12個(gè)像素，這就讓地球看起來(lái)和沙子一般。

60億公里這么遠(yuǎn)的距離，竟然也能看見(jiàn)地球？確實(shí)如此，不過(guò)這種觀測(cè)或者拍攝不是常規(guī)手段，要知道這張照片，是通過(guò)多張照片信息疊加才得出的，而且很多都因?yàn)樘?yáng)光太強(qiáng)，導(dǎo)致廢片。

地球能夠在照片中顯示出一個(gè)淡藍(lán)色的像素點(diǎn)，主要是因?yàn)槿鹄⑸涞奶?yáng)光在大氣中，藍(lán)色等短波長(zhǎng)可見(jiàn)光比紅光等長(zhǎng)波長(zhǎng)光散射更大，這就是為什么地球呈藍(lán)色的原因。

另外，地球上豐富的氧氣含量和光合作用生命形式的存在，使得大氣對(duì)可見(jiàn)光透明，這允許瑞利散射有充分的發(fā)揮，從而加強(qiáng)藍(lán)光的反射率。

沉思，無(wú)限思考中

2015年，NASA給這張照片舉行了25周年紀(jì)念日的活動(dòng)，以此紀(jì)念人類在歷史上的一個(gè)進(jìn)程?？茖W(xué)家把這張照片稱作“淡藍(lán)色圓點(diǎn)”（暗淡藍(lán)點(diǎn)），這張照片激勵(lì)了人們對(duì)于宇宙深處的好奇與渴望。

2020年，在圖像30周年紀(jì)念日時(shí)，NASA發(fā)布了這張旅行者1號(hào)所拍攝的新版本。這張照片的不同之處在于，通過(guò)現(xiàn)代圖像處理技術(shù)進(jìn)行高清化處理，同時(shí)重新平衡了亮度級(jí)別和顏色，用以增強(qiáng)包含地球的區(qū)域。

暗淡藍(lán)點(diǎn)拍攝的大略位置（綠色圓圈內(nèi)）示意圖

強(qiáng)化后的照片，圖像顆粒感比原始圖像更少，太陽(yáng)的方向朝向也有了亮化增強(qiáng)。這對(duì)所有想要了解這張照片的天文學(xué)家或者愛(ài)好者們來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一件幸福的事。

由此，這張照片也引人深思，我們?nèi)祟愒谟钪嬷械降姿闶裁?？是?xì)菌嗎？宇宙如此龐大，我們甚至都無(wú)法在宇宙中看見(jiàn)我們自己，就如同一個(gè)巨大體系籠罩著一般。人類在其中極其渺小。

新版“暗淡藍(lán)點(diǎn)”照片

“寄蜉蝣于天地，渺滄海之一粟”。如今，天文學(xué)的進(jìn)展讓人們更加深刻地認(rèn)識(shí)了這句話。

科學(xué)家們也在不斷地努力，尋找各種天體和生命的可能性，探索宇宙奧秘的同時(shí)也在思考。人類作為一個(gè)擁有高等智慧的生命，究竟算什么？

在這里，如果引用天文學(xué)家卡爾·薩根在《淡藍(lán)點(diǎn)：人類太空未來(lái)的愿景》一書(shū)中的評(píng)論也許再合適不過(guò)了。

每種信仰、每個(gè)經(jīng)濟(jì)教義，每個(gè)你認(rèn)識(shí)、愛(ài)過(guò)、聽(tīng)說(shuō)的曾經(jīng)每一個(gè)人，每個(gè)有著自己身份的人，每位明星、領(lǐng)袖，無(wú)論是罪人還是圣人。我們每一個(gè)人都住在那里，那個(gè)懸浮在宇宙中的一粒塵埃，一束陽(yáng)光。

地球結(jié)構(gòu)

地球給予生命的一切，也是我們目前熟知的，唯一的一顆有生命的行星。人類的傲慢自大，自負(fù)愚蠢，通過(guò)天文學(xué)的研究，使得這些缺點(diǎn)被放大。

對(duì)于生命的認(rèn)知和意義，天文學(xué)給我們帶來(lái)的是無(wú)限的思考。人作為一個(gè)個(gè)體，是存在于地球這個(gè)集體中，還是獨(dú)立于萬(wàn)物。沒(méi)有什么比這幅圖像所展示出的內(nèi)容更為深刻了。

浩瀚的宇宙

人在有限的生命里，渴望尋求獨(dú)立，渴望找到答案，但生命的有限卻是唯一阻礙我們?nèi)で笳胬淼臄r路石。宇宙的浩瀚使得生命的無(wú)限可能被迅速縮小，如此看來(lái)，人們應(yīng)該去思考當(dāng)下我們應(yīng)該所做的。

但同時(shí)，我們每個(gè)人又是獨(dú)立在這集體之中的個(gè)體，生命的有限性使得我們?nèi)プ穼み@種無(wú)限可能。因此，我們無(wú)論是誰(shuí)，認(rèn)識(shí)世界，也是在認(rèn)識(shí)自我。地球作為我們唯一的家園，人類為此更應(yīng)該付出更多的努力，讓這個(gè)世界變得更美好。

渺小的人類

天文學(xué)的宏觀研究使得人類變得渺小，它可以塑造人的一種謙卑和性格。畢竟人也不是萬(wàn)能的，總有這樣或者那樣的限制，通過(guò)這種學(xué)習(xí)和認(rèn)知，能夠幫助我們?cè)谖磥?lái)走得更遠(yuǎn)。

宏觀尺度下的人類

如今隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類文明日新月異，天文學(xué)上的觀察也越來(lái)越多。上世紀(jì)90年代開(kāi)始，不少國(guó)家紛紛開(kāi)始投入精力在天文學(xué)上進(jìn)行研究，同時(shí)還有許多觀測(cè)計(jì)劃。

韋伯望遠(yuǎn)鏡效果圖

如巡天紅移、哈勃望遠(yuǎn)鏡、深空網(wǎng)絡(luò)，以及2021年12月由NASA發(fā)射的韋伯望遠(yuǎn)鏡。人類的好奇心是無(wú)止境的，它能夠幫助我們?nèi)W(xué)習(xí)更多知識(shí)，以便更好地了解這個(gè)世界，去解釋我們看到的真實(shí)。

宇宙宏觀尺度下，除了存在本身，幾乎沒(méi)有別的東西。通過(guò)最新的可觀測(cè)宇宙范圍來(lái)看，宇宙遠(yuǎn)比我們想象的要更大。越來(lái)越多超星系團(tuán)的發(fā)現(xiàn)，讓這種感覺(jué)差距變得更明顯。

超星系團(tuán)下的尺度，銀河系、河外星系都顯得非常渺小，如同行星一般大，無(wú)數(shù)星系組成了超星系團(tuán)。它們的大小通常都在數(shù)億光年以上，甚至更大。觀察到了這個(gè)位置，已經(jīng)不能用太陽(yáng)系的衡量標(biāo)準(zhǔn)去看待事物了，這需要著重在整體性上。

除了超星系團(tuán)本身，每一個(gè)超星系團(tuán)組成了更大的范圍，基本就組成了人類目前能夠觀測(cè)的宇宙。到達(dá)這里，已經(jīng)是數(shù)十億光年的范圍了。

可觀測(cè)到的宇宙

人類的探索范圍還在不斷地增加，至此已經(jīng)是我們能夠知道的最大宇宙了。尺度不斷變化下，人類從一個(gè)明顯的個(gè)體，逐漸變成沙粒，最后消失不見(jiàn)。

況且，科學(xué)家所了解到的宇宙誕生歷史不過(guò)145億年，對(duì)于宇宙來(lái)講就像是剛出生的嬰兒一樣。要以時(shí)間尺度來(lái)計(jì)算，人類出現(xiàn)在宇宙誕生當(dāng)天后的最后一小時(shí)。這一個(gè)小時(shí)內(nèi)，人類從原始部落發(fā)展成為文明，一直到最后一秒，才有今天我們所熟知的一切。

宇宙年齡

一秒鐘對(duì)于人類來(lái)講，轉(zhuǎn)瞬即逝。對(duì)于宇宙而言更稱不上時(shí)間，可以說(shuō)是毫無(wú)意義。時(shí)間尺度是我們需要在了解這個(gè)世界的基礎(chǔ)上所添加的一個(gè)參照。

所以，無(wú)論從哪個(gè)方面來(lái)講，這種巨大化的差異才把人類拉回到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，我們便從中認(rèn)真地去思考。

人工智能

如今我們的生物技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能在本世紀(jì)得到充分的發(fā)展，并且有了一點(diǎn)細(xì)微的變化。這種變化所帶來(lái)的改變讓我們很難去預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展。

醫(yī)學(xué)及外科學(xué)的發(fā)展使得人類充滿信心，未來(lái)幾十年中能夠出現(xiàn)大的進(jìn)步。人們目前正在努力解決人類的壽命問(wèn)題，通過(guò)延長(zhǎng)壽命，我們每一個(gè)人都將有更多機(jī)會(huì)去看到更多可能。

可愛(ài)的機(jī)器人

同樣地，當(dāng)今世界下的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)器人、人工智能正在豐富我們的生活，同時(shí)也在幫助科學(xué)家們解決難題。這些高新科技的發(fā)展幫助著天文探索者可以更加細(xì)致地去分析每一個(gè)結(jié)果。

發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)讓全世界緊密聯(lián)系，網(wǎng)絡(luò)教育使得世界上數(shù)十億人受益，這些網(wǎng)絡(luò)課程中不乏有頂尖學(xué)者提供這種在線教育。而人工智能則更為強(qiáng)大，通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，人工智能探索參數(shù)空間和學(xué)習(xí)將成為非常強(qiáng)大的科技。

人類文明誕生

人類經(jīng)歷了大航海時(shí)代以后，21世紀(jì)的今天，人們首次將目光放在地球以外的地方進(jìn)行探索?？梢哉f(shuō)自人類文明誕生以來(lái)，人類從未像今天這般強(qiáng)大，未來(lái)掌握在我們自己手中。

但如果我們對(duì)當(dāng)下不去仔細(xì)地了解，認(rèn)識(shí)生物圈，認(rèn)識(shí)氣候規(guī)律，則會(huì)是我們作為智慧生命的一種損失。不要認(rèn)為這科學(xué)家應(yīng)該做的事，即便是普通人仍然可以去學(xué)習(xí)了解這些相關(guān)知識(shí)和科技。

生物圈范圍

這就好比大多數(shù)人不是音樂(lè)家，不是廚師，不是藝術(shù)家，但這并不妨礙我們?nèi)バ蕾p，去品味，去體會(huì)那些作品。和平時(shí)期下，科技給每個(gè)人帶來(lái)的享受和生活使得我們每個(gè)人都有機(jī)會(huì)去做出改變。

科技改變生活

關(guān)注人類的未來(lái)，也要為人類的未來(lái)呼吁。當(dāng)下我們每個(gè)人都是未來(lái)人類的先祖，我們的責(zé)任在于，我們不能夠?qū)⒁粋€(gè)破敗不堪，退化的世界留給后代。我們需要將這種大愛(ài)留存下來(lái)，這是整個(gè)人類應(yīng)該要去思考的問(wèn)題。