《名偵探柯南?》最新劇場版“獨眼的殘像”剛剛在國內上映，當阿笠博士的小汽車在一排排射電望遠鏡的“夾道歡迎”下駛入天文臺時，小編就知道，這部電影的科學顧問肯定不是個省油的燈。

本次事故的背景被安排在日本長野縣八岳山麓的南牧村，這里坐落著日本國立天文臺野邊山宇宙電波觀測所（Nobeyama Radio Observatory，簡稱 NRO），是日本最重要的射電天文觀測基地之一。該觀測所建于1982年，位于海拔約1350米的高原地帶，遠離城市干擾，電磁環境清潔，是進行射電觀測的理想場所。

野邊山的核心設備之一，是著名的45米口徑射電望遠鏡，建成時是東亞地區口徑最大的單天線射電望遠鏡，主要用于研究分子云、星際介質以及銀河系的結構。此外，觀測所曾配備一組由六臺10米望遠鏡組成的干涉陣列（Nobeyama Millimeter Array, NMA），用于獲取高分辨率的成像數據。而這些望遠鏡，也在電影中悉數登場，頗有“本尊出演”的架勢。

圖源： https://baijiahao.baidu.com/s?id=1822015465655134161

道路兩旁的射電望遠鏡

——可能只是美麗的“擺設”

在看到汽車駛入射電望遠鏡陣列的那一刻，小編心中已經默默做了不少假設：比如望遠鏡此時尚未投入運行，也沒有正在進行觀測任務……盡管小編知道，這些設想都不太現實。

野邊山射電望遠鏡陣列 圖源：wiki

射電望遠鏡的一大優勢在于它不受白天陽光的干擾，幾乎可以全天候、全年無休地持續工作。因此，哪怕是在日照正盛的中午，它也可能正在悄無聲息地“傾聽”宇宙深處的微弱信號?？僧斂履咸统鍪謾C，阿笠博士還特別提醒“這里是電波保護區”，結果他只往前走了十幾米就若無其事地開始打電話時，小編就知道——這部作品對射電天文的認知，恐怕還停留在“背景裝飾”的階段。

要知道，射電望遠鏡可不是隨便擺在野地里就能用的擺設，而是對環境極度敏感的精密科學儀器。它要“聽”的是宇宙深處那微弱得近乎不存在的射電信號，比如遙遠星系、脈沖星，甚至宇宙微波背景的余響。

這些信號到底有多弱？以常見觀測波段為例，大型射電望遠鏡的探測靈敏度極限約為0.1毫央斯基，相當于在地球上偵測月球上落下一枚硬幣的聲音——還是那種輕輕落地、沒砸響的那種。

現在，想象一下這樣一個場景：射電望遠鏡正竭盡全力捕捉一縷來自數億光年外的信號，這時，一輛汽車轟隆隆開了過來，乘客掏出對講機喊話，然后另一人干脆直接打起了電話。這不是觀測事故，這是赤裸裸的“電磁恐怖襲擊”。如果這種事真的發生在現實的天文臺中，值班觀測員大概已經怒火中燒，沖出機房報警了。

那么，射電望遠鏡到底有多“潔癖”呢？

可以說，它幾乎對人類文明的所有產物都“過敏”。包括但不限于：Wi-Fi路由器、藍牙耳機、手機基站、汽車的點火系統、微波爐，甚至是數碼相機的快門信號……這些設備所釋放的人造電波信號，也往往比宇宙中的目標信號強上萬億倍。就拿手機來說，其發射功率通常在0.1–2瓦之間。要是在野邊山這樣的天文臺附近使用手機通話，其破壞性大概就相當于在圖書館中心開一場重金屬搖滾音樂會。

而在野邊山這樣的臺站，射電望遠鏡的“耳朵”靈敏到甚至能聽見電動車馬達發出的高頻嘯叫。因此，工作人員平時出行基本靠無電動力的腳踏車，連數碼相機都不敢隨便用，就怕快門釋放時的微弱電磁脈沖被望遠鏡“順耳帶入”，掀翻一整晚的觀測數據。

至于對講機和手機，那簡直就是“劇毒源頭”。因為射電望遠鏡主要接收的是GHz級別的微波信號，而手機、無線電等日常設備的工作頻段恰好就落在這個波段，功率還遠遠大于宇宙信號，一不小心就能讓望遠鏡“瞬間耳聾”。因此，現實中野邊山觀測站周邊幾千米范圍內都明令禁止使用對講機，而在像FAST這樣的國家級望遠鏡周圍，更是劃定了嚴格的無線電靜默保護區。

FAST無線電保護區 圖源：An et al. 2017

以FAST為例，其無線電靜默區最大控制半徑約為30千米，核心保護區域半徑為5千米，區域內禁止新增一切無線電發射設備，并嚴格管控手機、Wi-Fi、無人機、藍牙、數字相機等所有可能產生干擾的電子產品。違者不僅可能被沒收設備，還會面臨罰款等行政處罰。而在美國的綠岸望遠鏡（Green Bank Telescope）周圍，也設有類似的電波保護區，半徑達20英里（約32千米），其中核心區 10英里（約16千米）為最高等級的靜默區域，連微波爐都要經過審查才能使用。

綠岸望遠鏡無線電靜默區域 圖源：https://greenbankobservatory.org/about/rfi-mitigation/

所以，電影里柯南“只跑了十幾米就順利打起電話”，簡直就像舉著煙花棒進了加油站。不管是偵探還是科學顧問，在真實的射電望遠鏡觀測區，這都算是“一級違規事件”，可能不僅要被請出天文臺，還會被工作人員寫進“黑名單”。

主動光學還是非線性光學

——專有名詞恐懼癥發作

隨著劇情推進，另一項“大殺器”閃亮登場了——一組由四個激光發射器組成的導星系統緩緩打開防護用穹頂。在一段NPC式的、意義模糊的科普講解之后，灰原哀操控設備將四束不同顏色的激光射向夜空，臺詞中不斷蹦出“人工畫星星”“非線性光學”等聽起來高深莫測的詞匯。

鏡頭一轉，主角團對紛紛灰原博士的“科學家素養”發出由衷驚嘆。乍看之下，這場面確實相當“高科技”，但屏幕外的射電天文學工作者此時已經緩緩冒出一頭問號：

等等，這難道是——主動光學系統？

所謂主動光學系統（Active Optics），是現代大型光學望遠鏡所采用的一種光路補償技術，用來矯正望遠鏡本身的結構變形。而它的“孿生兄弟”——自適應光學系統（Adaptive Optics），則更進一步，專門用來實時修正大氣擾動造成的圖像畸變。

主動光學系統鏡面形變修正模塊 圖源：ESO

這是因為，地球大氣并不是一個平滑透明的介質，薄厚并不均勻。星光穿過這種不穩定的大氣層時會發生波前畸變，就像把光打進波動的水面，圖像也會變得扭曲跳躍。為了“還原宇宙真容”，現代大型光學望遠鏡會在觀測前通過激光在高空制造一顆人造導星（Guide Star），也就是俗稱的“人工畫星星”。望遠鏡通過監測導星圖像的變化，驅動可變形鏡面（deformable mirror）實時調整光路，從而補償大氣的擾動。

凱克望遠鏡主動光學系統 圖源：https://www.photonics.com/Articles/Adaptive_Optics_Look_Farther_Than_Ever_Before/a63271

比如夏威夷的凱克望遠鏡（Keck）、智利的甚大望遠鏡（VLT）等，在觀測前會向約90千米高空的大氣層中發射一束589納米波長的鈉激光，激發高空中稀薄的鈉原子層，從而在天空中“點亮”一顆虛擬的參照星。這顆“鈉激光導星”成為望遠鏡進行實時大氣補償的基準目標，使圖像更加清晰銳利。這估計就是影片中激光束儀器的原型。

VLT主動光學系統 圖源：ESO

但問題來了——這項技術只適用于光學望遠鏡。

射電望遠鏡觀測的是波長在毫米到米量級的無線電波，而大氣擾動對這個波段的影響幾乎可以忽略不計。換句話說，射電望遠鏡本身就不太受“空氣亂流”的困擾，因此根本不需要也不會裝備主動光學系統或激光導星設備。在射電望遠鏡陣列里裝導星激光器，就像是在潛水艇上安裝擋風玻璃雨刷——幾乎完全用不到，也毫無意義。

更“迷惑”的，是劇中提及的“非線性光學”。這其實指的是當激光強度足夠高時，光波與物質發生強烈耦合，導致傳播行為不再遵循簡單的線性規律。由此會產生一系列奇妙現象，比如倍頻（如二次諧波產生）、克爾效應、自聚焦、拉曼散射等等。

但問題在于，這一切的前提，是激光的功率密度要達到GW/cm2 級別以上——也就是說，要把極高強度的脈沖激光聚焦到一個頭發絲大小的點上，才可能“非線性”起來。而天文觀測中用的激光導星系統是功率極低的連續波激光，目的是為了避免干擾天文圖像。比如郭守敬望遠鏡（LAMOST）使用的瑞利導星系統，其激光器功率僅為30瓦，波長為532納米，亮度遠低于激光表演中常見的激光炮，更別說軍事用途的激光武器了。

瑞利激光信標發射現場 圖源：http://www.niaot.cas.cn/xwzx/kydt/202503/t20250311_7552059.html

這種級別的激光，別說啟動非線性效應了，點根火柴都夠嗆。如果非要把這玩意兒當成物理攻擊手段，那基本就屬于“拿手電筒當激光劍”級別的過家家招式。如果非要說激光器中對于非線性光學的使用，那也許是利用其中的非線性晶體，對生成激光的頻率進行了倍頻，比如將紅外波長的激光變為綠色激光——但影片中的四束各色激光都屬于可見光波段，所以這一假設可能也站不太住腳。

非線性光學改變激光頻率 圖源：Miles John Padgett

劇情高潮

——槽點大成

（以下涉及劇透，非戰斗人員請及時撤離）

雖然真的很想避免劇透，但當電影進入高潮段落時，槽點也隨之沖上了最高峰，整部作品直接切換到了科幻片賽道上。

《名偵探柯南?：獨眼的殘像》電影海報

反派駕駛著一輛用于運輸射電望遠鏡天線的巨型軌道車，在觀測站內上演了一場“速度與激情”，車速之快連緊隨其后的普通轎車都望塵莫及。而主角團隊則毫不示弱，在危急時刻竟操縱起望遠鏡巨大的主反射面，將激光導星系統射出的激光精準反射，再借助主角腳下恰到好處騰空而起的“鏡面鐵板”，完成一次猶如“超電磁炮”的光路跳躍攻擊，最終擊中反派座駕的駕駛艙，實現了一記科幻風味濃烈的“絕地反擊”。

姑且作為一個射電天文從業者，這一幕的震撼程度，讓座位上的小編看完以后久久無法起立——大腦遭受的沖擊仿佛在蟹狀星云爆發時與簡并態基本粒子一起打麻將打到飛起，然后被拋進星際空間漂流幾十億年，最終化作一顆小行星砸在地球上滅絕了恐龍，再被美洲西部淘金者挖出來，在工業廢水里洗凈后從枕骨大孔重新塞回顱腔。

先從反派駕駛的運輸車說起。這輛車負責搬運一面大型射電天線，原型對應的是現實中口徑10米的射電望遠鏡。在現實里，運輸這種龐然大物的過程可謂“蝸速”。

比如ALMA（阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列）為了搬運其12米天線，專門配備了兩輛德國定制的巨型牽引車Otto和Lore。它們裝備有28個輪子、雙發動機、特殊減震系統，以及毫米級別的定位精度。即使空載狀態下，限速也不過20千米/小時，實際運載時速度更低，通常在12千米/小時以內，整個運輸過程需要工程師徒步引導、現場清理路徑上每一塊碎石，確保無誤。而電影中那種“巴音布魯克最后一個直道的拉力賽車感”的操作，現實中哪怕是最強拖車司機，也只能在夢里做到。

圖源：https://www.eso.org/sci/publications/messenger/archive/no.132-jun08/messenger-no132-23-27.pdf

更重要的是，射電望遠鏡的天線本身極其脆弱。它雖然龐大，但結構非常輕盈，采用金屬骨架與薄網格材質構成，表面形變的容忍度極低。運輸過程中若發生哪怕一次較強震動，輕則對準精度喪失，重則直接損壞結構。片中反派頂著這玩意兒飛馳人生，那畫面……

而最令人目瞪口呆的，還是主人公團隊最后的“激光炮反射攻擊”。

請先忽略導星激光功率僅有幾十瓦的設定，姑且認為主創團隊的“非線性光學系統”真的提供了GW/cm2級別的激光強度，倒是終于在物理意義上有點像武器了。雖然這顯然不是設定本意，但竟也“在不那么天文的地方實現了物理自洽”——算是另一種黑色幽默了。

不過，用射電望遠鏡鏡面反射激光這件事本身，從科學上幾乎不成立。

射電波的波長遠大于可見光，因此射電望遠鏡的主反射面通常采用金屬網格結構，網孔尺寸只需小于觀測波長的十分之一即可。比如FAST 的反射面是由數千個三角鋁板拼接而成，間隙甚至可以穿過一根手指。而可見光的波長僅有幾百納米，在這類網格結構下根本無法形成鏡面反射——激光束會直接穿透或發生強烈散射。就算是某些整體金屬面板結構的射電望遠鏡（如 ALMA），其表面加工精度也遠不達光學標準：光學望遠鏡表面誤差需控制在納米級，而射電望遠鏡一般僅需毫米級。在這種表面上反射激光，效果大概率就是“打一個洞出來”。

FAST反射面板

更何況，現實中的射電望遠鏡不是隨便一轉就能調頭的“炮塔”。以野邊山的45米望遠鏡為例，整套結構重達幾十噸，依靠高精度液壓系統和伺服馬達控制其指向調整，移動時需精密計算軌跡、角速度與制動機制。任何一次操作都需要專業培訓和多級安全校驗，誤操作不僅會導致觀測失敗，還可能造成機械結構受損。讓它在幾秒鐘內“靈活轉身”對準敵人，恐怕難度不比柯南飛身而起反射激光要低。

emmmmmm

射電望遠鏡不是變形金剛的肩炮，也不是軌道武器平臺。它們是這個世界最脆弱、最敏感、也最精密的科研儀器之一，凝聚著無數天文學家與工程師幾十年乃至上百年的努力。它們真正的戰場，是宇宙的低語，是億萬光年之外遙遠星系的溫柔震顫。它們所面對的“敵人”，不是反派的卡車，而是銀河邊緣模糊不清的一絲射電回響。

也許，在未來用科學元素構建跌宕起伏的精彩劇情時，我們能夠再多一點對科學的理解，少一些誤會吧。

來源：中國國家天文

編輯：4925

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