What’s the James Webb telescope searching for?
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上周，美国宇航局发布了詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的首批彩色图像。

它们令人叹为观止。第一张图像是数千个错综复杂、美丽的星系的图像。真正令人惊叹的是，这张图像是拍摄天空最微小的一块区域。这相当于你伸直手臂，用一粒沙子对着天空。

还有许多其他图像，包括这个巨大的橙色星云，它看起来有点像山脉，只是这些山峰高达七年光年。到目前为止，只有几张图像，但韦伯望远镜已经向我们展示了以前无法看到的事物。去年，在韦伯望远镜发射之前，我们制作了两集关于这台望远镜的节目，讲述了美国宇航局如何设计它来拍摄这些令人惊叹的图像，以及他们试图用它来解答什么样的巨大问题。

所以我们想在本周再次与大家分享这些内容。这次是一集超长节目。我们的故事始于1990年，当时科学家们首次将望远镜送入太空，以观察遥远的宇宙。

倒计时10秒，准备点火。主发动机点火准备就绪。倒计时6、5、4、3、2、1，发现号航天飞机携带着哈勃太空望远镜升空，这是我们观察宇宙的窗口。

这是全世界美国宇航局管理人员都在等待的画面。哈勃太空望远镜发射成功。这是天文学史上最清晰的图像。科学家们预计这将彻底改变我们对自身发展程度的理解。

以及我们还有多远的路要走。距离地球381英里。我们看到恒星、星云、星柱。漂浮在轨道上。哈勃太空望远镜。每一个都告诉我们我们走了多远。

当哈勃太空望远镜于1990年发射时，这是一个巨大的飞跃。哈勃望远镜是科学家们几十年来梦寐以求的东西。科学编辑布莱恩·雷斯尼克。在地球上，我们可以将望远镜放置在山顶上，但在太空中……

将望远镜放置在太空中，这就像最终的山顶。从围绕地球的轨道上，哈勃望远镜彻底改变了我们对宇宙的理解。哈勃望远镜告诉我们，宇宙正在以越来越快的速度膨胀。

它帮助我们确定了宇宙的年龄。这并非小事。它为我们提供了这些极其美丽的图像，猎户座星云、深场、创生之柱。但现在，我们正处于一个新时代的边缘。

这是未来。美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜。韦伯望远镜与加拿大和欧洲航天局合作发射，是有史以来功能最强大的太空望远镜。这是一项宏伟的科学事业。这是一台如此灵敏的太空望远镜，它可以比以往任何在轨天文台更深入地观察宇宙。布莱恩自从我们推出这个节目以来就一直在谈论韦伯望远镜，他一直在与许多天文学家交谈，他们都有研究项目在排队等待。

这正是我想把它带到节目中的原因，因为这是一台用来解答未解之谜的机器。我绝对认为韦伯望远镜将是一台具有范式转变意义的望远镜。我们将直达可观测宇宙的边缘。韦伯天文台。

代表着几十年，甚至几个世纪的天文学成果的结晶。我们将发现一些完全出乎意料的事情。它将让我们看到以前从未见过的宇宙部分。这些事情将从根本上改变我们理解宇宙的方式。我是诺姆·哈森费尔德，本周在《难以解释》节目中，我们将深入探讨作为巨大问答机器的詹姆斯·韦伯太空望远镜。我们走了多远。

以及我们还有多远的路要走，我们走了多远，每一个都告诉我们我们走了多远，以及我们还有多远的路要走，我们走了多远，每一个都告诉我们我们走了多远

好的，布莱恩，在我们讨论韦伯望远镜将让科学家尝试解答的一些未解之谜之前，让我们先从望远镜本身开始。是什么让韦伯望远镜如此强大？所以我采访了安伯·斯特劳恩。她是美国宇航局的天体物理学家。她多年来一直在研究韦伯望远镜。她确实指出了韦伯望远镜在哈勃望远镜基础上改进的两种关键方法。第一种方法仅仅是尺寸。它非常巨大。它比哈勃太空望远镜大得多。

哈勃望远镜大约有一辆校车那么大。韦伯望远镜高约四层楼。它大约有一个网球场那么大。所以它绝对巨大。对于望远镜来说，更大就一定更好吗？是的。特别是对于这种类型的望远镜，关键部件是反射镜。所以望远镜的反射镜，你可以把它想象成一个盛光的桶。所以它越大，它就能收集越多的光。对。

韦伯望远镜的光收集面积比哈勃望远镜大六倍多。而且它越大，分辨率就越高。它不仅很大，而且像一个华丽的金色蜂窝，有着所有这些不同的六边形部分。让我给你看看。

哦，酷。我的意思是，这看起来像我在科幻电影中看到的东西，我会想，哦，如果他们制造出看起来像这样的东西，那不是很酷吗？是的，他们做到了。因为它太大了，没有任何火箭能够完全展开它来发射。

所以整个东西必须折叠起来才能装进火箭里。工程师们必须找到一种方法，把它像折纸一样折叠成更小的包裹，这样它才能装进火箭里。然后一旦发射，它就必须在太空中自行组装。对不起，自行组装？是的，它应该这样。所以在太空中建造可展开望远镜的整个过程……

是许多工程挑战的根源。好的，韦伯望远镜非常大。韦伯望远镜和哈勃望远镜之间第二个重要的区别是什么？它收集的光的类型。

韦伯望远镜是红外望远镜，这意味着它以红外光观察宇宙，这种光比我们眼睛能看到的光更红一些。哈勃望远镜可以探测可见光，这是我们眼睛可以看到的光，但韦伯望远镜可以看到我们眼睛看不到的东西。

就所有光频而言，红色位于光谱的低端，对吧？比如波长更长，能量更低？是的，光有很多不同的种类。蓝色将是频率非常高的。然后如果频率越来越低，它就会越来越红，越来越红。然后它下降到红外线。拥有能够看到红外线的望远镜有什么优势？

这与我们几个月前在关于亨丽埃塔·勒维特和宇宙尽头的节目中谈到的内容有关。我们谈到了宇宙一直在膨胀，对吧？对。越来越多的空间。所以科学家们通过观察来自太空不同部分的光的质量发现了这一点。事实证明，离我们越远的东西看起来比离我们近的东西更红。这叫做红移。这是

空间正在膨胀，当光从那些遥远的星系穿过空间到达我们时，光实际上会被空间的膨胀拉伸。想象一颗非常遥远的恒星，从那颗恒星发出的光要到达我们这里，必须穿过空间。但空间本身正在膨胀。

而这个空间正在拉伸光线，直到最终它变得如此红，以至于下降到红外线。这意味着韦伯望远镜，因为它收集红外光，所以它可以看到哈勃望远镜看不到的非常遥远的东西。那些非常遥远的东西，光可能最初是在可见光谱中，但现在是红外线。

所以韦伯望远镜实际上将看到以前没有人见过的非常遥远的东西。是的，红外望远镜非常灵敏。正因为如此，望远镜必须非常非常冷。因为任何温暖的东西都会在红外线下发光。你和我，所有听众，我们都在红外线下发光。如果望远镜很暖和，它只会发光并看到自己。

为了保持它的低温，韦伯望远镜实际上需要被送离地球很远。韦伯望远镜将距离地球一百万英里。这大约是月球距离的四倍。什么？它将位于一个可以屏蔽太阳和地球的热量和光线的地方。对不起，是月球距离的四倍？是的，是的，非常远。所以它不会绕地球运行。它将绕太阳运行。

但也要与地球保持一致。这叫做拉格朗日点。所以它和我们一起绕太阳运行，但速度和我们绕太阳运行的速度一样？是的，非常不可思议。这太酷了。当你把所有这些加在一起时，你知道，反射镜的尺寸，它将看到的波长，我们将得到一台比哈勃望远镜强大约100倍的望远镜，如果你能想象的话。

这是一项风险极高的任务。韦伯望远镜将距离地球近一百万英里。一旦它到达那里，我们就无法修复它。困扰整个项目的是，哈勃望远镜需要维修。在1990年发射后，它发回的图像只是模糊的。但我非常担心的是，在花费了近20亿美元，历时12年之后，

我们才发现这种错误可能会发生。这有点像全国性的笑话。你听说过哈勃太空望远镜的问题吗？15亿美元，我们发射了一台望远镜，结果它失焦了。所以宇航员不得不乘坐航天飞机发射并修复它。给哈勃望远镜戴上阅读眼镜，让我们谈谈。

他们可以这样做，因为哈勃望远镜离地球足够近，你可以发射航天飞机到达那里并修复它。他们称美国宇航局的官方修理工。他说他会在21世纪某个时候的中午到下午5点之间到达那里。我只是，你建造了人类有史以来组装的最大的望远镜。就像，哦，它是模糊的。是的，是的。但如果韦伯望远镜坏了，你不能去修理它。它太远了。它必须工作。

那么他们是否一直在反复检查一切，比如等待一段时间以确保他们没有犯任何阅读眼镜的错误？是的，这花了这么长时间才到达这里。在哈勃望远镜发射之前，人们就开始谈论哈勃望远镜的继任者了。詹姆斯·韦伯太空望远镜最初计划于2010年发射，成本约为10亿美元。现在成本已膨胀到100亿美元，而且已经严重逾期。

他们仍然计划发射它，对吧？这是计划？计划是在2021年底之前发射。这可能会改变。所以如果它改变了，不要责怪我。然后在它发射之后，你知道，它需要一些时间，比如它必须展开，必须做我们谈论过的所有这些事情。在太空中展开？是的，祈祷吧。但是，你知道，科学将开始。而且

让我真正被这个故事吸引的一件事是，任何人都可以使用韦伯太空望远镜。你的意思是？就像某个地方有一个终端，你可以走到那里然后查看太空？是的，把你的眼睛放在它旁边。投入四分之一美元？不，世界上任何人都可以提交提案，说，我想用韦伯望远镜观察这个。我们可以使用它吗？是的，是的。我也想知道。我问了美国宇航局的安伯。当然可以。是的。

我的意思是，你可能需要一个天文学家朋友来帮助你。我们应该申请吗？你知道，我调查了一下，我认为这对于我们来说有点太难了。是的，竞争非常激烈，至少可以说。因此，在2021年3月，负责韦伯望远镜和其他太空望远镜的太空望远镜科学研究所，

他们向申请使用韦伯望远镜的科学家发送了电子邮件。这些科学家在这一天都在疯狂地检查他们的电子邮件，看看，哦，他们的提案是否被接受了？这有点像大家一起挤在一起，看看谁在学校戏剧中获得了角色。这是激动人心的一天。

我们完全觉得自己是弱者。感觉像做梦一样。这是一种真正令人惊叹的感觉。我想我当时愣了好一会儿。我可能哭了一点。我很确定我从办公室的椅子上跳起来大喊，“是的！”布莱恩，你最近几个月一直在和这些科学家交谈，对吧？是的，我一直在和那些被授予使用这台望远镜时间的科学家交谈，并且

这些谈话，它们只是让我脸上带着微笑。这些人能够探索宇宙的边界，他们有很多未解之谜。他们试图解答什么样的问题？其他世界上有生命吗？首先要问的一个大问题。是的。而且，你知道，他们寻找生命并非仅仅在我们附近，比如在火星或金星上，尽管也在寻找这些行星上的生命。

但他们正在寻找被称为系外行星的生命，系外行星是指围绕不是我们太阳的恒星旋转的行星。

所以是在完全不同的系统中的行星？是的，是的。在过去十年左右的时间里，科学家们已经探测到了如此多的系外行星。这简直就是系外行星革命。但我们是用较小的望远镜探测到的它们，很难了解它们很多信息。我们只是无法很好地研究它们。但这将改变。韦伯望远镜将为我们提供对系外行星的全新视角。

我采访了一位天文学家丽莎·当。她是麦吉尔大学的博士生，她被授予使用韦伯望远镜研究一颗系外行星的时间。这是我提交的第一个成功的望远镜提案。它让我第一次感觉自己像个天文学家。她正在观察什么样的系外行星？哦，这太棒了。

所以我查看了被批准用于韦伯望远镜的项目列表，我停在了丽莎的项目上，因为她将研究我们发现的最极端的行星之一。我想用詹姆斯·韦伯太空望远镜来观察K2-141b，这颗熔岩行星。熔岩行星？是的，当我们走出我们的太阳系时，行星会变得非常奇怪。它可能看起来像地狱。是的。

所以我们知道这颗行星在那里，但我们对它知之甚少。我们只是没有详细研究过它，因为我们只是

我们只是没有足够大的望远镜。所以我请丽莎帮我想象一下那里可能有什么。哦，我对这颗行星可能的样子有很多心理图像。这颗行星，首先要知道的是，它离它的恒星非常近。这颗行星非常热，你可以维持一个温度，这个温度会融化这颗行星上的大陆。任何表面的东西都是你能想象到的最热的东西。所以我们这里不是有水组成的海洋，而是有熔岩组成的海洋。

行星。地面是熔岩。但也可能会有更奇怪的东西。所以这个世界不像一个无趣的地方。所以我希望寻找的东西可能是这颗行星上的云？但它们不会像你以前想象的任何云一样。

我们这里不是有水分子组成的云，这些行星会有岩石组成的云。在这些云中，即使它们是由岩石构成的，它们仍然可以漂浮，因为其中的颗粒足够小。它可能看起来漆黑一片，像黑暗的黑色云。但根据这些粒子的形状，它们可能是闪亮的，或者是一团晶体。然后那些云，它们可以做云的事情。

我们也可以从这些云中下雨。它会下岩石雨，或者像硅酸盐雨一样。这确实是我们在银河系中发现的最极端的地方之一。

好的，熔岩行星看起来真的很酷，但是如果丽莎试图寻找生命，为什么熔岩行星是开始的地方呢？它并不完全像一个存在生命的地方。是的，如果那里存在生命，这是一个非常极端的地方，这是不太可能的。它将与我们能想到的任何生命都不一样。但她研究熔岩行星还有一个更大的原因。因为它是她真正擅长寻找大气层的完美场所。

寻找大气层？所以我们不知道这些行星是否像我们在地球上描述的那样拥有大气层。但是为了在任何地方找到生命，我们非常确定一颗行星需要拥有大气层。

而熔岩行星就是一个巨大而炎热的地方，在红外线下非常明亮地发光。所以对于詹姆斯·韦伯太空望远镜来说，它将非常可见。所以它是一个学习如何在其他行星上研究大气层并真正改进分析技能的完美场所。

所以观察熔岩行星就像你想要用詹姆斯·韦伯望远镜尝试的第一个目标，然后你再转向更温和的岩石行星，例如地球。韦伯望远镜究竟是如何确定一颗行星是否有大气层的？所以我希望用詹姆斯·韦伯太空望远镜做的事情基本上是观察这颗行星完成整个轨道运行。当这颗行星穿过它的恒星前方时，它将位于恒星和韦伯望远镜之间。

如果那里有大气层，那么大气层将改变光的质量。所以大气层将充当一种过滤器。然后从那里，比如，丽莎实际上可以创建这颗行星的整个天气图。所以她基本上必须这样做，一个接一个地将韦伯望远镜指向每一颗行星，看看它是否有大气层吗？希望她不必独自一人这样做。她不是唯一一个研究系外行星的科学家。我花……

大部分时间，不是完全凝视着星星，而是试图揭开它们的秘密。我采访了这个人，凯文·史蒂文森。他是约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家。这很令人兴奋，对吧？这是回答“我们是否孤独？”这个问题的第一步。

他也被批准使用韦伯望远镜，他想了解他是否可以在直接用韦伯望远镜观察它们之前预测行星是否拥有大气层。你如何预测一颗行星是否会拥有大气层？所以实际上，科学家们在我们自己的太阳系中发现了一种非常巧妙的模式，其中……

他们观察我们的太阳系，并编目所有行星体，行星和卫星，并查看哪些拥有大气层，哪些没有。事实证明，这只是行星大小和温度的函数。所以这是我们在我们自己的太阳系中看到的非常巧妙的趋势。问题是，这种趋势是否适用于我们太阳系以外的系统？它在本质上是宇宙的吗？

可能有数十亿颗行星需要观察。如果我们能够更好地预测哪些行星拥有大气层，那么我们就可以缩小范围。我们朝着回答“是否有其他宜居世界？”这个巨大问题的方向迈进了一步。我们从那里走向何方？我的意思是，我们从“这些行星拥有大气层”到“这些行星上是否有生命”走向何方？是的。

一旦我们确认一颗行星拥有大气层，韦伯望远镜实际上可以探测到大气层中可能存在生命迹象或这颗行星适宜居住的线索。我们可以探测到水、一氧化碳、二氧化碳、甲烷。你可以问一些有趣的问题，比如，是什么产生了甲烷？可能是生命吗？如果我们想寻找一颗类似地球的行星，我们可能想先去寻找二氧化碳。这听起来可能很小，比如，哦，分析不同行星的大气层，但这实际上将是我们迈向最终问题的第一步，“那里有生命吗？”“是否有另一个类似地球的世界？”“是否有我们可以居住的地方或可以居住的东西？”那里肯定有生命。

宇宙很大，银河系很大，那里有数十亿颗行星。生命必须形成。我们已经看到它在地球上最奇怪的地方形成，对吧？问题是，当我们进行测量时，我们会知道我们正在观察生命吗？有如此之多的系外行星，我们只是不知道在这些世界中可能发生什么。韦伯望远镜给了我们一个机会，让我们第一次真正深入地研究它们，去……

填补银河系行星的图画书。这是一个非常复杂的宇宙。我想知道我们在其中所处的位置。我们孤独吗？而这种关于我们在宇宙中是否孤独的巨大终极问题，只是韦伯望远镜可以让科学家尝试解答的众多巨大问题之一，对吧？是的，是的。系外行星是未知的巨大来源，但还有其他巨大的未知领域。

这些领域与穿越太空的关系较小，而与实际回溯时间的联系更大。你的意思是？我们用望远镜看得越远，看到的光就越古老。那束光只是花了很长时间才到达我们这里。我们可以拍摄宇宙很久以前的样子，就像它数十亿年前存在的样子。所以他们希望找到宇宙的第一束光。哦，天哪。

休息后，我们将讨论宇宙黎明、黑暗时代以及可能存在的宇宙第一束星光。对《难以解释》的支持来自Greenlight。

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让我们去太空吧，太空，去太空，等不及了，太空，太空，去，最好买个望远镜。想看看我吗？买个望远镜。想上太空吗？太空。

好的，布莱恩·雷斯尼克，科学编辑。你好。休息之前，你说科学家们不只是想用韦伯望远镜寻找其他世界上的生命。他们实际上想用它来回溯时间。是的，是的。如果你观察非常遥远的东西，它发出的光就非常古老。所以距离100光年远的东西，它发出的光已经传播了100年。

所以对于韦伯望远镜，科学家们渴望尽可能地推动这一点。他们想知道他们能回溯多远，当他们到达那里时能看到什么神秘的东西？基本上，他们很兴奋能够利用哈勃望远镜所做的事情，并走得更远。哈勃望远镜也这样做过，有点像看看它能回溯多远。是的。是的。哈勃望远镜，哈勃望远镜做到了这一点，呃，但它以一种激进的方式做到了这一点。呃，

最初的想法只是将哈勃望远镜对准这片空旷的天空区域10天，这听起来比实际情况更奇怪。通常情况下，天文学家会选择某个研究对象，然后将望远镜对准它。是的。

事实上，你总是知道你在看什么。你不会只是打开快门，看看那里有什么。这是罗伯特·威廉姆斯。他曾在90年代负责哈勃望远镜。但在我的情况下，我认为这样做非常重要。我认为，如果你想做出重要的发现，就必须承担风险。所以我告诉人们，如果我们没有结果，我会承担责任。

但后来照片回来了，我应该给你看看。好的。这是哈勃深空场。哦，我以前见过这张照片。它只是一个正方形，上面布满了成千上万个不同颜色的斑点。我想那些是星星？不，不，不，不，不。那些是星系。哦，好吧。所以这真的很巨大。是的。

事实上，如果你看得足够远，你实际上可以看到时间的倒流，就像宇宙的岩心样本一样。

岩心样本，就像你向下钻入地球，可以看到所有这些过去的沉积层等等？是的，是的。所以这张图片，当你看到它时，它看起来像是二维的，但它实际上很深。就像你可以取下这张图片，将物体排列在一个时间轴上，看到像地球岩心样本一样的时间层次。所以这有点像他们在进行考古挖掘，但却是针对太空的。

所以离我们较近的，就像这张图片中较新的东西，星系看起来很华丽。它们具有这些优雅的螺旋形状。但是如果你在这张图片中看得更深，进入不同的地层，你会看到几十亿年前，你会看到一些看起来不规则的星系。它们看起来更像橄榄球。

然后更深的地方，再往前几十亿年，它们看起来甚至像这些不规则的斑点。然后更深的地方，再往前几十亿年，好吧，那时你到达了哈勃望远镜几乎无法分辨它们的地步，你根本不知道这些星系到底是什么样子。

所以哈勃拍摄的这幅深空图像几乎就像向我们展示了这些星系的化石？是的，就像化石凝固在时间里一样。这些星系也凝固在时间里，因为它们的光线花了很长时间才到达我们这里。所以这张图片包含了几乎整个宇宙的历史。

那么哈勃最终能看到多远？哈勃可以看到130多亿年前，这并非易事。那就像几乎所有的时间。但有了韦伯，天文学家希望能够看得更远。因此，韦伯将使我们能够看到可探测、可观测宇宙边缘最微弱的星系。我和凯特琳·凯西谈过。她是德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家，并且

她将使用韦伯望远镜追溯到数亿年前，甚至比哈勃望远镜带我们走得更远。哈勃深空场背景中微小的光点将变得更亮，细节也更多。然后，在韦伯深空场的背景中，我们将看到过去更远的地方，甚至会有更多光点。那么凯特琳只是试图追溯到更久远的时间，还是她在寻找一些具体的东西？哦……

她在寻找一些让我不寒而栗的东西。她在寻找什么？宇宙黎明。

我们正在寻找宇宙时间之初开启的第一束光及其对周围环境的影响。那是大爆炸吗？不，不，实际上根本不是。我们还无法看到大爆炸之前的一切，但宇宙经历了几个阶段才走到今天。你知道，我们都会经历不同的阶段。首先是大爆炸，这场宇宙爆炸。

然后有一段时间，一切都是一种热汤。基本上，存在一种弥漫整个空间的热等离子体。你可以把它想象成一团粘糊糊的热气。然后宇宙冷却了一点，进入它的下一个阶段，在这个阶段，它被这种稠密、遮蔽的原始气体雾所主导。根本没有光。

科学家称之为黑暗时代。所以那时整个宇宙都是黑暗的或不可见的？是的，但后来发生了一些事情。那层雾消散了。它变得透明了。这是怎么回事？那是她试图弄清楚的吗？我们知道……

是什么让我们看到光？是的，科学家们对导致这种情况的过程有一个很好的猜测。所以用科学术语来说，当那层雾变得透明时，它就被电离了。科学家们知道什么可以电离这样的气体，那就是星光。如果你有一团气体，它遇到高能光，高能光就会电离那团气体

并使那团云解离。所以这里的想法是，光本身就是将宇宙从不可见变为可见的事物。是的。

宇宙的黑暗第一次被光所笼罩。所以如果那束光刚刚开启，然后照射到那团气体上，并真正将整个宇宙从黑暗的地方变成光明的地方。但他们仍然不知道那束光究竟是什么。那是凯特琳将要寻找的吗？哦，是的。她在寻找第一批恒星，第一批改变我们宇宙的星系。

我们试图找出哪些星系首先开启。除了，我不知道，完全令人惊叹之外，我的意思是，凯特琳试图回答什么样的问题？

识别宇宙的第一束光能够帮助我们解决什么问题？所以当我们识别宇宙的第一束光时，我们实际上是在识别第一批星系。一旦我们了解了这些第一批星系在哪里，这有助于我们了解早期宇宙中物质和暗物质的分布。

我们想知道为什么今天的一切都是这样。就像，你知道，如果你有一张动物进化的图像，你可以类似地思考宇宙的进化。你需要看到早期的例子，才能完全理解我们是如何从那里走到今天的。你知道，这让我很好奇

韦伯望远镜无法做到的事情以及接下来可能发生的事情。我的意思是，我们知道这是人类有史以来建造的最先进、最酷的望远镜，但一定会有下一个望远镜，对吧？哦，是的。总会有更多的东西。韦伯不会是最后一个太空望远镜。

总会有更多的问题需要解答，即使韦伯也无法真正解答的问题。所以我一直在和很多科学家交谈，我听说过三个非常酷的望远镜，它们能够以非常有趣的方式突破韦伯望远镜的许多局限性。

好的，三个潜在的酷炫未来望远镜。让我们从第一个未来望远镜开始。第一个未来望远镜将被称为HABX，即宜居系外行星天文台。好的。HABX的目标是寻找地球的孪生兄弟。

我们可以找到一颗像地球一样的行星围绕着一颗像我们太阳一样的恒星运行，并将其识别为这样的行星。这是萨拉·西格。她是麻省理工学院的行星科学家，她的工作都是关于寻找这些其他的地球。我喜欢将我的工作描述为我在寻找外星人。所以韦伯的一个很大的局限性是，虽然它可以看到各种各样的酷炫行星，但它们通常会围绕着更暗淡的恒星运行。哦，所以这颗熔岩行星围绕着……

一颗更暗淡的恒星？是的，是的。实际上，对于我们来说，用韦伯望远镜探索围绕着更暗淡的恒星运行的这些行星，数量是不会少的。但是找到一颗像我们太阳一样的恒星周围的另一个地球会困难得多，因为像我们太阳一样的恒星太亮了。地球比我们的太阳暗100亿倍。而那些靠近如此明亮恒星的行星，真的很难看到。所以如果我们想出去寻找地球的孪生兄弟，

我们需要进入下一个层次，使用不同类型的望远镜。那么这就是HAB-X，新的望远镜发挥作用的地方吗？是的，是的。所以萨拉是真正推动这台望远镜，这个概念的科学家之一。这台望远镜背后的想法实际上很简单。好的。HAB-X天文台将分为两部分。一个是望远镜，一个光学望远镜，很像哈勃望远镜。好的。但关键是第二部分。

它就像一把漂浮在望远镜旁边的伞。从字面上看，我们想竖起一个巨大的、形状特殊的屏幕，叫做遮星器。遮星器？是的，它的名字取得非常好。所以遮星器存在是为了与望远镜和恒星完美对齐，从而阻挡来自恒星的一些光线。遮星器将位于远离地球的太空中，它将与太空望远镜一起运行。所以这些东西会正好排成一行。

这样我们就能看到其他的地球、其他的木星或其他的行星，无论那里有什么。我几乎可以想象棒球比赛中的外野手试图接住高飞球，举起他的手套来遮挡阳光，以便看到棒球。是的，所以遮星器就像那样，但它非常巨大。它的直径达数十米。所以它看起来像一个巨大的向日葵的轮廓。这仅仅是关于发现这些行星，还是关于……

更多地了解它们。是的，就像韦伯望远镜一样，它能够确定大气层的成分。它能够探测到这些行星上的氧气，而韦伯望远镜则不能，它不太适合探测氧气。如果HabX和遮星器发现一颗含有氧气的行星，我的意思是，这并不是生命存在的完美标志，但这确实增加了这种可能性。是的，我的意思是，它可能……

在一颗含氧的行星上存在生命的可能性比在一颗熔岩行星上要大，对吧？我的意思是，据我们所知，我们对哪些行星适宜居住，哪些行星不适宜居住，做出了很多以地球为中心的假设。韦伯望远镜完全可以打破这些假设。但与此同时，如果生命可以在地球上存在，我们应该寻找类似地球的行星。当你抬头仰望夜空，看到天空中所有的星星时，你会想知道那里有什么。

你知道，我们几乎可以肯定，你看到的恒星都有行星。对我来说，令人惊奇的是，我们可以了解到关于那颗行星的一些信息。也许不是地球所拥有的所有细节，但我们可以了解一些信息，并了解遥远世界的情况。

好的，这是一个潜在的未来望远镜，HAB-X，它有一个遮星器伞来遮挡太阳，并看到类似地球的行星。是的。另一个能够带我们超越韦伯望远镜极限的未来望远镜是什么？所以天文学家想要建造望远镜来观察比韦伯望远镜更久远的时间。就像宇宙第一束光之前？是的，是的。我们甚至可以认为我们可以做到这一点，这有点大胆，但这是可能的。这仍然是天文学家梦想有一天能够做到的事情，

能够做到这一点。我和保罗·赫兹谈过。我是美国宇航局天体物理学主任。他讲述了一个关于科学家们认为宇宙第一束光之前发生的事情的故事。当宇宙最初被创造出来时，在大爆炸之后，它非常热，热到原子无法存在。它只是亚原子粒子的等离子体。所以这是你之前提到的宇宙大爆炸后的热汤阶段？是的，是的。然后是黑暗时代。

我们无法用光线看到宇宙的那一部分。但是有一些望远镜可以探测到非光线的东西。在黑暗时代，所有这些氢原子都在发出非常微弱的无线电波。所以如果你建造一个合适的无线电望远镜，非常大，非常灵敏，那么你就能探测到无线电波，我们就能研究第一批恒星和星系出现之前的宇宙。

为此，你将在月球的背面建造一个巨大的无线电望远镜。这是月球永远不会面向地球的一面。这是一个真实的想法。那里有几个设计。一个是叫做Farside。另一个叫做黑暗时代射电探测器。啊。

所以月球有点像阻挡辐射和光线之类的东西？是的，所以这些早期的无线电波非常微弱。在这里听到它们太吵了。我们产生大量的无线电噪声。但是整个月球可以充当这个巨大的屏障。当然，它是数千英里的岩石。所以无线电波无法穿透它。

好的，我们有遮星器，它允许第一个潜在的未来望远镜遮挡太阳，并看到类似地球的行星。是的。然后我们有Farside，这是一个潜在的无线电望远镜，它可以带我们回到宇宙第一束光之前。第三个能够带我们超越韦伯望远镜的潜在未来望远镜是什么？哦，第三个太酷了。我们可以回到这些无线电波之前。回到多久以前？

几乎回到大爆炸本身。好的。所以这个望远镜的概念叫做LISA，激光干涉空间天线。很好的缩写。是的，让我们坚持使用LISA。好的，那么这个望远镜是如何带我们回到无线电波之前的呢？

到目前为止，我们一直在讨论的望远镜，你可以说，可以看到不同形式的电磁波，光学光、红外线、无线电波。这些都是电磁波。LISA是一个可以探测引力波的望远镜。好的。

是的，是的。这有点奇怪，但就像波可以在海洋中形成一样，它们也可以在空间本身的结构中形成。好的。所以想象一下，如果一些黑洞相互碰撞。这种碰撞是如此巨大，以至于它可以震动空间。所以它就像拍打空间一样。空间将传播这种运动作为波。空间内的任何东西……

都会扭曲。事物会缩小。它们会被拉长。这就像看哈哈镜，但我们是在镜子里，可以这么说。我们能看到自己变得摇摇晃晃、像马戏团一样，或者至少能探测到这些波吗？是的，是的。我们实际上拥有这项技术。2015年，科学家们探测到了来自两个黑洞碰撞的引力波。

他们有可能探测到来自大爆炸之后，来自宇宙热汤阶段的引力波。在那段时间里，宇宙是不透明的，它是一种非常浓稠和热的等离子体，压力波在其中移动。这种压力使物质来回移动，从而产生引力波。这些引力波是……

你可能会猜到它们非常微弱。所以我们需要一个巨大的探测器。所以我们需要一个引力波天文台，它的两端相距一百万公里。对不起，一个望远镜系统天文台的东西，它的两端相距一百万公里？是的。这怎么可能做到呢？

哦，你知道，你把它放在太空中。好的，有道理。是的，所以LISA是，它是三个卫星组成的三角形，这个三角形的每一侧，就像，都超过一百万公里长。它来回发送激光，并测量卫星之间距离是否发生了变化。如果它发生了变化，那是因为引力波经过，缩小或扩展了空间。嗯。

那么这基本上是我们所能接近大爆炸的程度了吗？我们还能比这更进一步吗？是的，这可能是目前的极限。当然，科学史表明，很多时候我们认为某些东西是不可测量的或不可知的，直到有人足够聪明地想出如何测量它以及如何知道它。在这里稍微放大一下。

这些望远镜有多现实？这些只是思想实验，还是这些实际上正在进行中？LISA的计划正在进行中。我提到的另外两个……

它们在待办事项清单上，我们获得它们的顺序还有待确定。所以最后一个望远镜，LISA，这有点像终极望远镜，我们能想到的最强大的望远镜吗？你知道吗？这很有趣。我们一直在谈论望远镜的升级，就像它是iPhone一样，但实际上……没有……

完美的或通用的望远镜。每个望远镜，无论是在地球上还是在太空中，都是为了进行特定类型的科学研究而设计的。所以LISA在听到这些原始引力波方面会非常出色，但它对其他一些东西，比如星光，却视而不见。这只是你在制造望远镜时必须做出权衡。你可以建造一个擅长某件事的望远镜，但它可能在其他方面有所欠缺。

当科学家们考虑建造这些未来的望远镜，并将它们与哈勃望远镜或韦伯望远镜目前的益处进行权衡时，他们是否会问这样的问题，比如，为什么？我的意思是，这只是一个不言而喻的问题，即我们想要更多地了解，看得更远，建造更好的望远镜吗？还是仅仅是……

试图为了知识而积累更多知识，只是试图了解我们是谁以及我们从哪里来。实际上，我从凯特琳·凯西那里得到了一个令人着迷的答案。她是德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家，她想寻找宇宙的第一束光。她告诉我，如果你回顾大爆炸，回顾黑暗时代、宇宙黎明、恒星、星系、行星的诞生……

我们是这一切的结果。我们不能把自己看作是与这一切分离的。我们是这一切的一部分。人类试图理解宇宙，实际上是宇宙试图理解自身。是的。我只是喜欢这个想法，而不是考虑

作为人类理解宇宙。我喜欢将自己想象成星尘，只是由与宇宙相同的物质组成，我们都是同一件事在理解自身。这对我来说似乎真的很美妙。是的，就像宇宙以某种方式建造了望远镜一样。我确实感觉到这里有一个良性循环。所以当我们产生能量时

韦伯望远镜和其他望远镜将提供令人难以置信的图像，我们只会激励更多人感到好奇，并参与到宇宙变得自我意识的这个良性循环中。如果你正在收听这一集，并且你认为我需要更多关于太空的播客，那么你很幸运。

查看我们上个月的系列节目《迷失的世界》。它讲述了我们太阳系深远过去中隐藏的一些最不可思议的谜团。我们有关于是什么导致金星毁灭、火星上是否存在生命、月球是如何形成的以及在地球上是否存在人类之前的文明的剧集。如果你想了解更多关于韦伯望远镜以及我们开始从中获得的图像的信息，

我们在《今日解释》的朋友们采访了美国宇航局的安伯·斯特劳恩，向她询问了所有相关问题。查看他们本周发布的剧集。本集由布莱恩·雷斯尼克报道，由我，梅雷迪思·霍德诺特制作。诺姆·哈森费尔德创作了音乐，并在吉利安·温伯格和伯德·平克顿的帮助下编辑了这一集。曼迪·阮收集了事实。克里斯蒂安·阿亚拉负责混音和声音设计。而《难以解释》团队的其他成员包括凯瑟琳·威尔斯和理查德·西玛。

特别感谢乔斯·方分享了她与罗伯特·威廉姆斯采访的音频。乔斯为Vox制作了一个关于90年代哈勃深空场项目的精彩视频，你可以在Vox的YouTube频道上观看。如果你对这一集有任何想法或对节目的建议，请给我们发邮件。我们想听听你的意见。你可以在[email protected]找到我们。《难以解释》是Vox Media播客网络的一部分。

我们下周再见。