本文转自：知乎日报

这是一个想象力爆炸的时代，大量优秀的科幻作品为我们描摹了未来数个世纪科技发展的种种可能性——科学前沿进展要“超乎想象”，似乎从未如此困难。

从百余年前科幻文学发轫之时开始，科学幻想家们就一直以极高的效率引入科学世界中那些最为惊人的脑洞——

当罗威尔发现火星上沟槽状的地貌特征，“火星人”成为科幻小说追捧的对象；

当相对论、量子力学成为前沿科学的发展究竟能有多超乎想象？现代物理学的显学，时间旅行、平行宇宙又成为构建科幻剧情的重要工具；

当航天科技方兴未艾之时，才刚刚走入太空的人类，已经开始幻想广袤宇宙中的无尽外星文明。

有人说，我们这代人，“被震惊”的阈值已经大大提高了。

但其实，我们并没有因为文学作品的充分演绎而丧失对真实科学前沿进展的敏感触觉。

当看似已经被小说家言麻木的大脑看到科学家们一点一点把那些「科幻」的概念变成现实，我们感受到别样的心灵震撼。

我们曾经苦盼多年杳无音讯的引力波，在 2017 年被激光干涉引力波天文台（LIGO）直接探测到之时，全世界天文学家都沉浸在一场新年狂欢的亢奋之中。

一束高功率激光，在长达 4km 的真空腔内往复反射数百次，构成一支测量时空的巨大尺子。

它的干涉光斑若明若暗，整个大陆上车来车往的震颤、大气层底轻抚而过的海风、几千公里外的雷暴，甚至反射镜被激光照射时微小的形变……这个真实物理世界中的一切不安，都在试图吞没引力波带来的微小信号——

那小于质子直径千分之一的时空伸缩。

引力波并不难想象，难以想象的是我们能够克服种种技术挑战，真真正正的探测到这几乎不可能探测到的微弱信号。

同样，以霍金为代表的一大批物理学家，早在上世纪六七十年代就已在理论上对黑洞的各种性质做了充分的推演，虽然人们迟迟没有见过黑洞的真容，但黑洞早就是天体物理学中被“默认”的设定。

但直到从夏威夷到西班牙、从格陵兰到南极点、从洛基山到安第斯的 9 架世界顶尖毫米波望远镜联合起来，组成横跨地球直径的“视界面望远镜”——

把几千万光年之外超大质量黑洞周围极度扭曲时空中光子环绕形成的“光环”拍摄下来，我们才终于有了那种“眼见为实”的自信心，真正意义上把黑洞从一种“假说”变成了“事实”。

黑洞本身，固然已经是“难以想象”的杰出代表，而为看到黑洞而克服的巨大技术挑战，更是令人难以想象。

不仅是这些已取得的重大科学进展令我们感到「难以想象」，很多时候，为了进一步推动科学发现的取得，科学界会提出非常极端的技术需求，那些或宏大、或意外的脑洞，同样令我们感到「难以想象」。

被视为 21 世纪天文学“世纪工程”的平方公里阵列（SKA）望远镜，就是绝佳的例子。

由成千上万小天线组成的 SKA 望远镜将以西澳大利亚中部荒漠、南非高原为中心，绵延数千公里，总接收面积达到 1 平方公里——那将是当今世界上最大的单口径射电望远镜、500 米口径的贵州 FAST 望远镜的 14 倍。

无数小天线同时产生的数据洪流，让 SKA 一期工程每年产生的数据量高达 300PB——相当于现在整个互联网流量的半壁江山。

而它庞大的接收面积将带给我们的，将是无与伦比的灵敏度。当 SKA 一期工程建成后，我们将能对太阳周围数十光年内相当于机场雷达强度的信号源进行搜索、监听。

如果运气足够好，这可能是人类与地外文明「超时空接触」的真正开始。

一些天文学家有更大的野心，仅仅是地球大小的望远镜还不能满足他们。

为了对系外类地行星进行直接成像，一个天文学家小组提出了异常宏大的脑洞^[1]：把整个太阳当做引力透镜，构成一个恒星级的“望远镜”。

这架横跨太阳系的望远镜长达 650 个天文单位，这架望远镜的“后端设备”需要被发射到柯伊伯带之外的太阳系边疆才能完成观测。

如果成真，这架望远镜的筹备和发射周期将长达数十年，全寿命周期以世纪为单位计算。

它将帮助我们完成对人类遥远未来新家园的惊鸿一瞥。

在大科学装置的国际竞赛中，“基建狂魔”中国没有缺席。

中科院高能物理所提出了备受争议的“环形正负电子对撞机”（CEPC）计划：这个设想中的地表最强加速器的周长约 100 公里，能把电子加速到 250GeV，从而大量产生在粒子物理标准模型中依然面目不清的“希格斯粒子”，为夯实粒子物理学标准模型乃至产生新的突破奠定基础。

当然，可能即便 CEPC 和它的升级版“超级质子对撞机”（SPPC）建成，我们仍然离找到物理学「大统一理论」万里之遥。目前较有希望成为大统一理论的「弦理论」的验证，据估计需要

焦耳数量级的能量——那将比 SPPC 能产生的最高能量高接近 40 个数量级。

要说有什么东西是让人真正难以想象的，恐怕就是科学前沿领域这种动辄横亘数十个数量级的跨度吧，这种远离人类日常的认知鸿沟，是我们这种居于宇宙渺渺一隅的弱小生物那羸弱的大脑不得不面对而又难以逾越的屏障。

作者 / 刘博洋

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