天文学和宇宙学上的进展如何影响天文馆?
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天文学和宇宙学上的进展如何影响天文馆?

来源:http://www.awingr.cn 作者:扎兰屯市馋寐建筑设备网 时间:2020-03-25 点击: 104

作者丨[英]威廉·法尔布雷斯

近日,据上海发布报道,上海天文馆

(上海科技馆分馆)

项现在工地已正式复工。该工地位于浦东新区临港大道与环湖北三路口,距离轨道交通16号线滴水湖站约700米。它包括1幢主体修建,以及青少年不悦目测基地、大多天文台和魔力太阳塔等附属修建,建成后将成为全球修建面积最大的天文馆,展望于明年盛开。

上海天文馆项现在工地。

行为上海天文馆的设计方,Ennead修建设计事务所设计相符伙人托马斯·黄外示:“在国际奖项中屡获殊荣的上海天文馆设计象征了时空一体的思想和创造力:当代化、前瞻性的修建设计和历史文脉相接,在中国从古至今天文钻研的优厚积淀中,映射出中国对异日宇宙追求的壮志凌云。蕴涵历史文脉的‘轨道’式设计和天文馆本身的科研方针传递出超越科学本身的内容:在众多、未知的宇宙中,行为人类所存在的意义。”

修建师威廉·法尔布雷斯为天文馆写下了一本“传记”。天文馆行为大片面人童年记忆的一片面,它原形从何而来?它是怎样模拟太阳系和宇宙,怎样随着天文学的发展而转折?它的内部和外部组织之间有着何栽有关?对于当代天文馆来说,天文学和宇宙学上的进展如何影响天文馆?这些题目,都能够在这本书中找到答案。以下内容节选自威廉·法尔布雷斯所著的《天文馆简史:从星空剧院到当代天文馆》,已获得出版社授权刊发。

《天文馆简史:从星空剧院到当代天文馆》,[英]威廉·法尔布雷斯著,朱桔译,中信出版社·鹦鹉螺2019年11月版。

星空剧院的演示异国阐明那时天文学的复杂性

让吾们回到浅易得多的埃及太阳女神努特的时代。她装饰着星辰的躯体隐瞒了地球的表面。她在薄暮吞下太阳,又在早晨再次生下它——这是对人类灵魂无限转世轮回的外现。诸如此类的概念,哪怕内心上不可捉摸,也能以壁画这栽法老墓中与女神的神话相匹配的形势被阐释。任何人都能够理解对夜空的景象,哪怕这一理念背后隐含的复杂性在那时只被祭司们所参透。

鲍尔斯费尔德位于耶拿的天文馆有其自身的浅易之处。它能外现走星体系围绕太阳的活动,虽不敷努特的神话有魅力,但每幼我都能理解。星空剧院的演示模拟了不悦目察者在清明夜空中所能看到的景象,但异国阐明那时天文学的复杂性。这些题目早已超越了清淡的不悦目察者,比实在的夜空这一浅易景象要远大得多。天文馆圆顶的组织适用于具有清晰边界的太阳系的概念,复制了从地球看到的实在夜空景象。在一段短暂的时期中,天文馆修建的外部和内部能够属于联相符个体系。

但时至今日,吾们必要考虑不乏其人的宇宙形象,它们难以与任何有限的修建空间相对答。这些事物清淡自身就匮乏晓畅的形态,或根本不存在于吾们的视野周围之内。这份名单以特定的天文学韵律一连着——黑洞、褐低星、类星体、脉冲星、宇宙线、迥异“味”的中微子 、大质量弱相互作用粒子

(WIMP)

、不确定性原理、微扰理论、虫洞、白洞、轴子、黑流体、狄拉克海、外星人通信、多重宇宙以及其他很多在这一科学推想肆意发散的周围中现在仍仅存在于概念上的事物。

上海天文馆。图片来自Ennead修建设计事务所官网。

天文学及有关的宇宙学和天体物理学成为各类湮异国趣形象展现的绝佳场所,好比那些中世纪天文学家挑出来填充天空中空余位置的精彩的动物和人类形象,或者文艺中兴时期宇宙学家伪想的各个等级的天神以及其他天上的存在。这些形象中有很多源自当代科学的理论主张,但没几个能用裸眼在地球表面不悦目测到,绝大无数都必要行使极其详细的仪器探测、钻研并解读。吾们几乎什么都看不到,由于这些事物过于迢遥,并且当中很多原本就不可见。可见的和纯粹物质性的存在徐徐被贬为了次要角色,由于宇宙现在在内心上被认为是不可见且无形的。

现在的天文学家推想

(但无法真切在定,由于理论和逆理论皆发展敏捷)

黑物质和黑能量在宇宙构成中的占比远超 90%。所以,吾们人类甚至不是由与宇宙的绝大片面相通的物质构成的,吾们也许只是一个大得多的故事中微不敷道的一幼片面。这一测度的影子能追溯到诗论和貌似早已被屏舍的远古神话。

天体物理学家弗兰克·克洛斯

(Frank Close)

在《虚无》

(Nothing, 2009)

一书中,对比了现今为分辨什么存在而什么不存在或能够不存在所进走的追求与《梨俱吠陀》中的迂腐经文:“不是不存在的,也不是存在的/黑黑被黑黑所袒护/它变成的被虚空所围困。”天文学的准确性正逼近奥秘诗论的暧昧性。一座阐释虚无原理的天文馆会是个乐趣的挑案。

蔡司投影仪投影出的火星和木星轨道,1996年。

天文学和宇宙学上的进展如何影响天文馆?

从地球表面看到的夜空景象一向以来都是天文馆传统意义上的起程点,但夜空在徐徐被隐瞒。2016 年6月,意大利光污浊科学技术钻研所和美国国家海洋和大气管理局的一项说相符钻研指出,由于光污浊,60%的欧洲人及80%的北美洲人无法再分辨吾们星系的光带,而世界上超过30%的人无法再分辨银河。来自路灯和其他人工光源及照明设施的光线直达夜空,被大气层中的水滴逆射从而产生一栽“天光”。倘若能关失踪城市里和高速公路旁的所有电灯,这栽光污浊便会减轻,云云的题目从奥斯卡·冯·米勒的时代就最先逐渐展现。

固然吾们在夜空的视野一连缩短,但太空探测器正以惊人的精度不悦目测到越发迢遥的事物。1990年,哈勃太空看远镜在推迟多年后发射了,它是第一个能够从地球大气层之外进走不悦目测的看远镜;1992年,宇宙背景探测者卫星最先钻研来自夸爆炸的辐射; 1997年,卡西尼号探测器被发射向土星,它的着陆器惠更斯号于 2005年下落在土卫六上;2012年,不悦目测天文学家行使夏威夷的凯克看远镜挑供了黑洞存在的第一份证据;2015年,13亿年前两个黑洞相符并产生的引力波被位于路易斯安那州和华盛顿州的激光干涉引力波天文台

(LIGO)

探测到;2017年,旅走者2号探测器正在挨近星际空间,而朱诺号探测器已经穿过了木星极担心详的磁场并最先了它37圈绕轨计划的第一圈。

这些探测器能向地球发回高分辨率的图像,并对其视场进走可视扫描。但它们也受到控制。一连膨大的宇宙中有一些形象距离吾们太甚迢遥,来自那里的光线还来不敷到达吾们这边。这意味着,倘若光速是绝对的,吾们无法从地球上看到这些形象。可见的宇宙实在存在着必定的控制。

这些天文学和宇宙学上的进展是如何影响天文馆的呢?天文馆面对的不再是相对浅易的太阳系,它现在必须考虑到一连膨大的宇宙,其绝大片面超出了吾们的可见周围。天文馆能够沿各栽道路进取,每一条都指向迥异的倾向。它能够仅仅是一栽展现破旧的天文学理念并重复着常见的节方针博物馆,有魅力但越来越不切题,就像数十年来频繁上演不悦目多耳熟能详的剧方针剧院相通。它能够成为一栽模仿通走太空电影中的特效的天文影院,例如《地心引力》

(Gravity,2013)

、《星际穿越》

(Interstellar,2014)

,乃至《生命之树》

(The Tree of Life,2011)

中以蜡和油制作出的令人入神的宇宙模拟动画。它能够与宗教和精神性这些在传统上凝神于可见之物以外的存在的概念相有关。它也能够更添技术化,随着数字投影仪的展现,天文馆能够体面技术的一连提高,而计算机兴旺的存储能力,也使正当代天文学所需的越来越复杂的图像能够被投射到半球形银幕之上。随着现今智能手机功能越发兴旺的潮流,人们也许会好奇,天文馆是否也将在不久的异日变得个性化,创造出幼我版本的数字天空。

原形上,这当中的每条路径都有天文馆选择,迥异的路线也往往交织在一首,就像迥异类型的戏剧

(神圣、俗气、直觉戏剧等)

也会相互交错杂沓。不过,几乎所有在天文馆中上演的节现在都具有社会性,都是一大群人聚在一首赏识点点星光浮现的景象。随着灯光渐黑、群星展现,他们不可避免地发出惊呼和感叹,就连当下认为本身早已熟知这通盘的这一代人也难免如此。

投影技术的敏捷发展转折了天文馆演出的内心

随着计算机科技的敏捷发展以及存储和投影极大量新闻的能力的实现,天文馆展看宇宙的手段发生了巨变。在吾们这个时代,数字投影仪挑供着相等于20世纪20年代鲍尔斯费尔德为那时局限得多的模拟世界带去的效率。

无所不克的计算机一向是科幻作品的最喜欢,它从20世纪60年代就最先出现在天文馆中,新闻资讯并往往与多年来最受迎接的宇宙大不幸的故事有关在一首。艾萨克·阿西莫夫

(Isaac Asimov)

的短篇故事《末了的题目》

(The Last Question,1956)

中两者皆有登场。故事中,两位穿着传统的白色实验服的科学家商议着宇宙的完结:

“吾晓畅,”阿德利说,“用不着大喊。太阳完蛋了的时候,其他恒星也将不复存在。” 

“它们自然不在了,”卢波夫嘟囔着,“通盘都最先于最初的宇宙爆炸,不管它是什么,通盘也都将在所有恒星灭火的时候终止。”

两位科学家咨询一台功能兴旺的计算机,是否有下落宇宙中熵的手段——一连增补的熵最后会令通盘生命走向尽头。计算机回答道:“现有新闻不敷以得出有意义的答案。”同样的题目在超过百万年的时间中被频繁重复,而答案一向不变。终于,在宇宙死灭的一刻,这台最后得到了宇宙里所有能量的计算机猛然闪现出早已消逝的人类无法听到的回复:“‘要有光!’所以就有了光。”

整个传奇性的故事再次最先。《末了的题目》是美国天文馆中最受迎接的节现在主题之一。伦纳德·尼莫伊行为叙述者的版本在密休根的艾布拉姆斯天文馆、纽约的海登天文馆,以及埃德蒙顿、波士顿、费城和其他很多地方的天文馆中上映,甚至赓续至今。不难置信这个故事对运营天文馆的人具有相等大的吸引力——真实的宇宙完结了,星空外演也终止了,但一台行为死板“宗动天” 的计算机或投影仪,以对光的新生的神圣宣告重新最先了这场宇宙外演。

投影技术的真实提高出现在20世纪80年代,它的敏捷发展转折了天文馆演出的内心。美国马里兰科学中央首次行使了包含6台幻灯片投影仪的全天空体系,其中每一台都带有特制的广角镜头,别离向从圆顶处划分的顶角为60度的三角形分区投影,这些区域纤巧地相符成一张隐瞒整个圆顶的360度图像。投射在圆顶上的图像并不全都与天文学有关,也能够是艺术作品或是天气状况,这个圆顶所以能够被用来制造身在他处的幻觉。全天空体系也能够投影修建的图像,营造出譬如身处圣伯多禄大教堂的圆顶之下或阿尔罕布拉宫的星空大厅之中的感觉。

天文馆的激光外演,德国沃尔夫斯堡,20世纪80年代。

第一台数字式天文馆投影仪数码星由数字图形公司好世发明,并于1983年最先被装配在弗吉尼亚州里士满市的天文馆。它能够将计算机柔件制作出的图像序列透过一个鱼眼镜头投影到圆顶上,从而脱离了之前投影仪死板上的控制。由戏剧中的舞台特技借鉴而来的,所有那些以迥异速度移动的精彩灯光和为那时的特效制作的各栽幻灯片,现在都被一个浅易的盒子取代了。

这栽早期的数字投影仪也有弱点,它们经过一个线框做事,所以只能生成黑白的点和线条。早期的图像质量也很差,分辨率远低于其对手模拟投影仪。它们也欠缺重大的蔡司哑铃形投影仪在圆顶下的气势。但数字投影仪发展敏捷,各栽各样的制造商一连生产出细节越发纤巧并带有更高图像分辨率的投影仪。

1993年,自20世纪20年代以各栽形态展现的重大的蔡司哑铃形模拟投影仪,已经发展到被称为“恒星球”的比例更适中的马克七号。这台机器是一项了不首的技术收获,其内部所有复杂的死板设备都被组相符在一个大致呈球形的外壳中。同样是在1993年,慕尼黑的新德意志博物馆天文馆将恒星球投影仪投入行使,并配有80台单幅投影仪、6台视频投影仪以及装配在死板臂上的激光发射器。不悦目多能够行使座位上的按钮控制内容。

20世纪90年代,诸如纽约、柏林和慕尼黑的那些高端天文馆内的节现在结相符了幻灯片投影仪、激光、影片和声音体系,通盘由计算机连接并控制

(由于此时各栽投影设备已过于复杂,无法由讲解员人工操控)

,生成令人眼花缭乱的特效——飞去银河系深处的旅程、爆炸的恒星、浩渺的宇宙景象等。

个别时候,伴偏重金属音笑上演的精彩的激光外演,使这些节现在变得像是某栽“天文迪斯科”。有那么几年,舞台摇滚和天文学的道路并走,形成了中世纪时由走星演奏的球体的音笑的升级版。平克·弗洛伊德笑队的《月之黑面》

(1973)

在伦敦天文馆发外,而发电站笑队在体育馆举走音笑会时,在发光的走星背景前演奏了他们的纯音笑弯现在《彗星旋律》。

蔡司宇宙馆投影仪。

原首天文馆大胆和勇于试验的精神照样存在

在21世纪初期,一些天文馆演变成了令人惊叹的太空娱笑中央,它们既是科学机构又是巨幕影院。那时投影设备相等腾贵,只有纽约市罗斯地球与太空中央和芝添哥阿德勒天文馆等资金裕如的天文馆才能够义务这类节现在。现在投影设备要益处得多,并且能生成高清图像,这使得数字投影仪几乎成了天文馆中的标准配置。

现在的数字投影仪能够穿梭时间和空间,从任何视角表现太阳系和星系的景象,并能在微不悦目和宇不悦目尺度间缩放。天文馆投影仪能够生成任何想要的效率,所以在某栽意义上,它能够投影出天文学中任何可视的进展,并挑供类星体及黑洞等天体的伪想景象。现在的一些天文馆投影仪与网络相连,能够展现在轨看远镜和空间探测器发回的实时图像,在内心上成为面向大量不悦目多的数字天文台。相较于进走模拟外演的传统使命,在当代天文馆中,实在与想象越发交错。

 

名古屋天文馆,2011年。

然而,天空无法容忍地面上的清淡。原首天文馆大胆和勇于试验的精神照样存在。带有球幕的当代天文馆内部本身并无稀奇之处,就像一个相等清淡的电影院。但倘若不再保留传统的圆顶,对天文馆内部的空间进走转折,又将如何呢?毕竟将圆顶行为人工天空的大致理念能够追溯到霍斯劳王的时代。艾蒂安–路易·部雷在设计他那伟大的18世纪的圆球时,构想过十足球形的内部空间,但圆球从未被建造。曾经也展现过各栽360度天文馆的挑案,配有能够将高分辨率的图像新闻投影到球体内部的计算机。

1985年,伦敦的伊恩·里奇修建事务所挑出了一个名为“球体视野”

(Spheriscope)

的方案,计划建于格林尼治本初子午线不远处的河岸。修建被设计成一个直径30米的玻璃球体,其内部是另一个沿横截面嵌着无逆射玻璃地板的钢制球体。外部的球体由边缘的外柱赞成。300名不悦目多能够躺或坐在玻璃地板上,两台投影仪

(一台负责上半球,一台负责下半球)

将影像360度投影到球体内部,以产生团体空间的错觉。

当代天文馆最有意思的片面是其内部的节现在效率,而非它的外部形态。光的投影创造出一个重大的、异国确定尺度的空间。这栽对空间的去实体化是20世纪早期修建的野心之一,比如那时展现的各栽带有最低限度的内部空间划分的玻璃修建的设计。天文馆的节现在更进一步,黑示实体边界也能够一并消逝。不悦目多席上的不悦目多同时身处于他们的平时生活的空间之内,和看似无边无际的宇宙之中。

鲜有天文馆的外部修建配得上云云的壮志凌云,它们往往只是体面着某栽修建风格的围墙。在某栽水平上,不论半球形内部圆顶里的空间是什么样子,它都能被纳入大无数修建形势——球形的、神殿式、当代主义、后当代主义、新当代主义或任何现在通走的风格。至于非视觉、非物质的天文学能够启发何栽天文馆修建,则是一个异国清晰答案的题目。

固然异国天文馆有有余的勇气追随球体视野的步伐,创造球形的内部投影空间,很多天文馆照样采用了球体行为外部修建形态,令人自然地联想到走星和其他天体。

以上内容节选自《天文馆简史:从星空剧院到当代天文馆》,较原文有删节修改,幼标题为编者所添,非原文所有,已获得出版社授权刊发。

作者丨[英]威廉·法尔布雷斯

摘编丨何安安

编辑丨安也

校对丨何燕



Tag:天文学,和,宇宙学,上,的,进展,如何,影响,作者,

 

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