我們可以看一下被“天眼”超越的前任射電望遠鏡冠軍——波多黎各阿雷西博望遠鏡。阿雷西博望遠鏡也同樣建在一塊凹地上，底部修成了標準球形。眾所周知，球形反射鏡會把平行信號反射到一條線上，而拋物面會把平行信號反射到一個點上。從遙遠天體射來的信號，可以視為平行信號，理論上說反射到一個點要比反射到一條線有利得多，更方便收集信號，阿雷西博望遠鏡卻恰恰選擇了球面反射方式，這是因為人類無法控制地球的運動。

（拋物面反射把主軸方向的平行信號匯聚到焦點，球面反射把任意方向的平行光匯聚于一條線）

射電望遠鏡要隨著地球的運動而運動，所以，如果射電望遠鏡的位置不調整，指向也會在天空中畫出一條曲線，沒法精確瞄準一個物體，或者說任何目標都會在望遠鏡的視野中一掠而過，沒法連續(xù)觀測。所以早期的射電望遠鏡都是可以轉動的拋物面。

（60-70年代建設的密云射電望遠鏡）

但可以轉動，意味著就不能做的太大。否則沒有那么大的機器可以驅動反射面，反射面自己也會因為重力而變形。但天文望遠鏡的分辨率和口徑成反比，收集信號的強度和口徑的平方成正比，所以為了追求分辨率，下一個思路就是把望遠鏡固定在地上以擴大口徑，類似于天眼和波多黎各阿雷西博望遠鏡。

（阿雷西博望遠鏡）

固定在地上，球面就優(yōu)于拋物面了——球面沒有指向性，任何方向來的平行信號，都可以反射到某一條線上。隨著地球的轉動，目標在天空中相對運動，就把線狀的信號接收器轉動到相應的方向，也可以集中信號。這就是阿雷西博望遠鏡的做法。但信號不聚焦于一點，終究是信號太弱。美國在望遠鏡中心掛了幾百噸的一個超級接收器（饋源艙），才勉強發(fā)揮出望遠鏡數(shù)百米半徑的優(yōu)點。

所以，射電天文學家的夢想就是集中轉動天線、固定天線，拋物面、球面的優(yōu)點，打造一個足夠大，運動靈活，還能聚焦于一點的望遠鏡，研究遙遠星體的無線電波。（當然反過來也可以靈活地發(fā)射無線電）

這就是“天眼”用4000塊多面板和2000多個促動器實現(xiàn)的目標——隨著星體的移動，隨時在“大鍋”的球面內部組合出一個拋物面。拋物面跟著星體運動，只要星體還在“大鍋”上空，就能連續(xù)觀測，而信號又時刻集中于一點，用一個10噸的饋源艙就能完全接收。此外，由于傳感器能隨時判定每一塊面板的位置，風力乃至地面變形對反射面的影響也會隨時得到補償，聚焦精度遠遠超越以往的拋物面望遠鏡。

（“鍋底”始終形成一個可動的拋物面，時刻把主軸指向要觀測的目標）

和波多黎各那個300多米的大鍋相比，或者說德國伯恩100米可轉動望遠鏡相比，“天眼”可以說兼顧了雙方面的好處，口徑上又遠遠超過，是一個劃時代的產(chǎn)物。表面上看，“天眼”只是借助地勢和中國的超強土木工程能力造了一口超級“大鍋”，但實際上，它是21世紀信息技術和工程能力結合，制造的科學奇跡。不意外的話，兩年后“天眼”正式運行，必然會做出驚人的發(fā)現(xiàn)。

返回的路上，我也在思考：雖然“天眼”很驚艷，客觀來說，中國企業(yè)在很多工業(yè)門類上尚待追趕。就拿坐著的汽車來說，汽車工業(yè)反映了各國在第二次工業(yè)革命方面的積累。中國現(xiàn)在已經(jīng)是世界第一的汽車生產(chǎn)大國，但2016年世界汽車銷量排行榜上，前十名都不是中國品牌。要追趕世界先進水平，一方面必須在繞不過去的工業(yè)門類上“補課”，另一方面也可以積極利用第三次工業(yè)革命的成果，嘗試“彎道超車”。

比如說，在去看“天眼”的路上，比亞迪的智能車載系統(tǒng)可以讓我在大屏幕上看閱兵直播，這除了說明汽車和網(wǎng)絡技術的結合，這也說明汽車電力系統(tǒng)提供了充沛的電力，可以為車載電腦提供越來越多的功能。

而車載電力充沛，意味著汽車要管理前所未有的電池系統(tǒng)——這需要計算機自動檢測每一塊電池的狀況，調整負載，才能讓幾百塊電池聯(lián)動起來，和能量密度更高的燃油發(fā)動機競爭，更快地趕超歐美的先發(fā)優(yōu)勢。

從這個角度說，電動車企的電池管理系統(tǒng)，和“天眼”協(xié)調數(shù)千個促動器的計算機系統(tǒng)有異曲同工之處，都是用信息時代的技術改造20世紀的設計，實現(xiàn)前所未有的功能。

波多黎各的阿雷西博望遠鏡建于1963年，開始是固定的金屬網(wǎng)，1974年升級為固定金屬板，1980年再次擴建到366米直徑。但無論怎么擴建，貴州“天眼”（縮寫為FAST）已經(jīng)在更高的層次上壓了過去，在可預見的將來也必然是世界最強大的射電望遠鏡。希望這種趕超能成為中國科技發(fā)展的常態(tài)，希望中國工業(yè)的目標像“fast”望遠鏡一樣遠大。

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