千萬年來，人類享受光帶來的明亮、能量以及精神力量，卻對光的本質(zhì)一無所知。直到17世紀(jì)，牛頓才在光的研究上前進(jìn)了一大步。除了曠世之作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》之外，《光學(xué)》也是他的偉大貢獻(xiàn)。牛頓通過色散實驗揭示了白光是由七種單色光構(gòu)成的復(fù)合光，創(chuàng)建了光的微粒說解釋了光的直線傳播和反射性質(zhì)。微粒說一度成為科學(xué)界對光本質(zhì)的權(quán)威解釋，流行了200年。

1864年，英國科學(xué)家詹姆斯·麥克斯韋在其前輩邁克爾·法拉第電磁理論的研究基礎(chǔ)上，預(yù)言了電磁波的存在，建立了相對完備的電磁波理論和完美的方程組。1887年，德國物理學(xué)家海因里?！ず掌澯脤嶒炞C實了麥克斯韋的預(yù)言。隨后，意大利工程師伽利爾摩·馬可尼不僅用實驗證明光是一種電磁波，而且發(fā)現(xiàn)了更多形式的電磁波。

至此，人類認(rèn)知再次躍升：電磁波是由方向相同且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發(fā)射的波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性，在真空中的傳播速度為光速。描述電磁波性質(zhì)的最重要參數(shù)是頻率（與波長成反比）。在電磁波譜上，以頻率由低向高（波長由長向短）排列的話，依次為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。其中可見光的頻率在380～750THz，波長在780nm～400nm之間，只是電磁波家族中很小的一個成員。眼見為實，這話不錯，但是人類可見的圖景并不能表現(xiàn)宇宙的全部信息。

19世紀(jì)末，在馬可尼與美國工程師尼古拉·特斯拉的努力下，無線電通信由理論變?yōu)楝F(xiàn)實，并迅速在軍用、民用領(lǐng)域大顯身手，徹底顛覆了人類固有的通信方式。與此同時，如今生活中常見的“大鍋”——利用發(fā)射與接收無線電波來測距定位的雷達(dá)天線，也初現(xiàn)雛形。

1932年，又一次的偶然發(fā)現(xiàn)改寫了天文學(xué)史，而做出這項重大發(fā)現(xiàn)的并不是一位天文學(xué)家。美國新澤西州貝爾實驗室無線電工程師卡爾·央斯基，長期負(fù)責(zé)調(diào)查干擾越洋有線通信的背景噪聲來源。他采用了一組安裝在圓形轉(zhuǎn)盤上的天線（后稱為旋轉(zhuǎn)木馬天線），經(jīng)過1年多的監(jiān)測、記錄和分析，最終確定了干擾源為雷電現(xiàn)象。但細(xì)心的央斯基在明顯干擾信號之外，還發(fā)現(xiàn)了一種極其微弱的“嘶嘶”聲。起初，他認(rèn)為這個干擾信號來自太陽，只是它的峰值出現(xiàn)時間每天都要比前一天提前一點(diǎn)。詳加分析后，他計算出這個無線電信號的重復(fù)周期是23小時56分4秒，恰好等于一個恒星日（以恒星為參考點(diǎn)度量的地球自轉(zhuǎn)周期），而不是一個太陽日（以太陽為參考點(diǎn)度量的地球自轉(zhuǎn)周期）。隨后，央斯基測得信號源指向太陽系之外、銀河系中心的人馬座。地球上可以接收到來自外太空的無線電波，這個發(fā)現(xiàn)誕生時并沒有受到足夠的關(guān)注。央斯基本想申請資金制造更高性能的天線用以深入研究，卻因商業(yè)價值不高而被貝爾實驗室否決。

央斯基無意中打開了又一扇朝向宇宙的窗口。在地球表層之外，聚集著厚度達(dá)數(shù)千千米的大氣層，像溫室大棚的薄膜一樣保護(hù)著人類的居所，使其保持適宜的溫度、濕度以及躲避流星、隕石和宇宙輻射的危害。但大氣層同時也因其吸收和散射功能，阻擋了大部分宇宙電磁波抵達(dá)地表，只給人類留下了兩大窗口：可見光窗口和射電窗口。

姜鵬，現(xiàn)為中國科學(xué)院國家天文臺研究員、博士生導(dǎo)師，主要研究方向為射電天文技術(shù)與方法。目前擔(dān)任“中國天眼”FAST總工程師兼常務(wù)副主任，全面負(fù)責(zé)FAST望遠(yuǎn)鏡調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)的相關(guān)技術(shù)工作。2015年入選“中國科學(xué)院關(guān)鍵技術(shù)人才”； 2017年入選“中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會優(yōu)秀會員”；2019年入選“第四批國家萬人計劃青年拔尖人才”。目前已發(fā)表論文60余篇，獲得授權(quán)專利30余項。作為項目負(fù)責(zé)人先后主持國家“十一五”重大科學(xué)裝置子課題、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目10余項。

張燕波，畢業(yè)于北京工業(yè)大學(xué)；愛好自然科學(xué)，專注于科學(xué)史，致力于科普創(chuàng)作；希望通過高質(zhì)量科普內(nèi)容，幫助當(dāng)代青少年豐富對自然科學(xué)的認(rèn)知、厘清科學(xué)發(fā)展脈絡(luò)、探尋其中的邏輯與原理，進(jìn)而樹立正確的科學(xué)史觀；為青少年架起由課本知識到科學(xué)實踐之間的興趣之橋?，F(xiàn)為自由撰稿人。