那些最重要的科学新发现
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DOING MORE WITH LESS
事半功倍

弗里曼·戴森(Freeman Dyson)

著名理论物理学家;著有《天地之梦》(Dreams of Earth and Sky)。

我们这个时代有一位先驱科学家,他的名字叫作彼得·范·多库姆(Pieter van Dokkum),是耶鲁大学的天文学教授。他写了一本关于昆虫的书——《蜻蜓》(Dragonflies),该书收录了他在自然栖息地拍摄的很多种蜻蜓的照片。作为一名天文学家,他还致力于制造另一种形式的“蜻蜓”,那就是蜻蜓长焦阵列望远镜(Dragonfly Telephoto Array),它由10个16英寸(约40.6厘米)的折射望远镜以类似于蜻蜓复眼的方式组合而成。折射透镜表面镀有光学膜,这种光学膜让折射透镜具备了超高的灵敏度,可以用于观测宇宙中的扩展暗物质,而且在这方面的观测上,蜻蜓长焦阵列望远镜的灵敏度是最好的大型望远镜的10倍,而成本仅是其千分之一——10个折射透镜的成本总计约为10万美元,而一架大型望远镜的成本一般为1亿美元。

蜻蜓长焦阵列望远镜在后发座星系团中发现了47个银河系大小的超扩散星系。这一结果比计算机模拟的星系演化模型预期的要多。每一个这样的星系都被暗物质光晕包围着,通过观测和比较各个恒星之间的速度差异,我们可以区分出这些暗物质的组成。这些星系包含的暗物质约是可见物质的100倍,而银河系的这一比例约为10:1。蜻蜓长焦阵列望远镜的观测结果向我们揭示了宇宙的另一面,它由暗物质团以十分精密的方式构成,这一结构比宇宙大爆炸标准理论预测的更呈块化。

这则新闻说明,经济、小型的望远镜也可以取得关于宇宙结构的重大发现。如果从科学回报与经济投入比例的角度来衡量望远镜的成本效益,蜻蜓长焦阵列望远镜将轻松获胜。当然,我们不应该把所有的经费都投放到小型望远镜上,我们仍然需要大型望远镜和大型机构来进行全球性的天文学研究。本文想表达的是,约1/3的天文学研究经费预算应当分配给小型和低成本的项目,这样一来,像蜻蜓长焦阵列望远镜这样的好项目才会经常涌现。