姜鹏，现为中国科学院国家天文台研究员、博士生导师，主要研究方向为射电天文技术与方法。目前担任“中国天眼”FAST总工程师兼常务副主任，全面负责FAST望远镜调试、运行和维护的相关技术工作。2015年入选“中国科学院关键技术人才”； 2017年入选“中国科学院青年创新促进会优秀会员”；2019年入选“第四批国家万人计划青年拔尖人才”。目前已发表论文60余篇，获得授权专利30余项。作为项目负责人先后主持国家“十一五”重大科学装置子课题、国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目10余项。

张燕波，毕业于北京工业大学；爱好自然科学，专注于科学史，致力于科普创作；希望通过高质量科普内容，帮助当代青少年丰富对自然科学的认知、厘清科学发展脉络、探寻其中的逻辑与原理，进而树立正确的科学史观；为青少年架起由课本知识到科学实践之间的兴趣之桥。现为自由撰稿人。

千万年来，人类享受光带来的明亮、能量以及精神力量，却对光的本质一无所知。直到17世纪，牛顿才在光的研究上前进了一大步。除了旷世之作《自然哲学的数学原理》，《光学》也是他的伟大贡献。牛顿通过色散实验揭示了白光是由七种单色光构成的复合光，创建了光的微粒说解释了光的直线传播和反射性质。微粒说一度成为科学界对光本质的权威解释，流行200年。

1864年，英国科学家詹姆斯•麦克斯韦在其前辈迈克尔•法拉第电磁理论的研究基础上，预言了电磁波的存在，建立了相对完备的电磁波理论和完美的方程组。1887年，德国物理学家海因里希•赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言。随后，意大利工程师伽利尔摩•马可尼不仅用实验证明光是一种电磁波，而且发现了更多形式的电磁波。

至此，人类认知再次跃升：电磁波是由方向相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性，在真空中传播速度为光速。描述电磁波性质的最重要参数是频率（与波长成反比）。在电磁波谱上，以频率由低向高（波长由长向短）排列的话，依次为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。其中可见光的频率在380～750THz，波长在780nm～400nm之间，只是电磁波家族中很小的一个成员。眼见为实，这话不错，但是人类可见的图景并不能表现宇宙的全部信息。

19世纪末，在马可尼与美国工程师尼古拉•特斯拉的努力下，无线电通信由理论变为现实，并迅速在军用、商用、民用领域大显身手，彻底颠覆了人类固有的通信方式。与此同时，如今生活中常见的“大锅”——利用发射与接收无线电波来测距定位的雷达天线，也初露雏形。

1932年，又一次偶然发现改变了天文学史，而做出这项重大发现的并不是一位天文学家。美国新泽西州贝尔实验室无线电工程师卡尔•央斯基，长期负责调查干扰越洋有线通信的背景噪声来源。他采用了一组安装在圆形转盘上的天线（后称为旋转木马天线），经过1年多的监测、记录和分析，最终确定了干扰源为雷电现象。但细心的央斯基在明显干扰信号之外，还发现了一种极其微弱的“嘶嘶”声。起初，他认为这个干扰信号来自太阳，只是它的峰值出现时间每天都要比前一天提前一点。详加分析后，他计算出这个无线电信号的重复周期是23小时56分4秒，恰好等于一个恒星日（以恒星为参考点度量的地球自转周期），而不是一个太阳日（以太阳为参考点度量的地球自转周期）。随后，央斯基测得信号源指向太阳系之外、银河系中心的人马座。地球上可以接收到来自外太空的无线电波，这个发现诞生时并没有受到足够的关注。央斯基本想申请资金制造更高性能的天线用以深入研究，却因商业价值不高而被贝尔实验室否决。

央斯基无意中打开了又一扇朝向宇宙的窗口。在地球表层之外，聚集着厚度达数千千米的大气层，像温室大棚的薄膜一样保护着人类的居所，使其保持温度、湿度以及躲避流星、陨石和宇宙辐射的危害。但大气层同时也因其吸收和散射功能，阻挡了大部分宇宙电磁波抵达地表，只给人类留下了两大窗口：可见光窗口和射电窗口。

前　言

第一章 苍穹•古今

天问•天球

眼镜匠•数学家

两大窗口•四大发现

第二章 华夏•筑梦

观天仪•宇宙观

分水岭•新时代

机遇•挑战

第三章 台址•窝凼

地博士•天博士

桃源•绿水

二轮筛选•百里挑一

第四章 馈源•支撑

化刚为柔•双头并进

塔•索•舱•台

电磁兼容

第五章 接收•终端

超宽带•多波束

数据处理•识图寻星

第六章 反射•索网

一个构想•两种方案

圈梁•格构柱

主索•下拉索•促动器

反射面单元

第七章 测量•控制

基准网•参考系

双靶互瞄•系统融合

开环闭环•二级控制

第八章 智造•拼图

立项•奠基

一波刚平•一波又起

步步为营•翩若惊鸿

第九章 共为•共享

能用•好用

科学目标•宇宙心跳