數(shù)碼通天眼

今年的諾貝爾物理學(xué)獎有一半是授予了CC D的兩位發(fā)明者Willard S. Boyle和George E.Smith。CCD的中文全稱叫做電荷耦合器件，它有什么用估計(jì)連小孩都知道，拍照的唄。大城市里每10平方米估計(jì)就有個CCD器件，不是數(shù)碼相機(jī)就是高級監(jiān)控儀。

CCD的原理非常簡單，用半導(dǎo)體器材通過外加偏置電壓(見本期辭典)，形成一個勢阱，當(dāng)光子進(jìn)入勢阱的時(shí)候，由于光電效應(yīng)，改變了勢阱(見本期辭典)的深度，于是一個一個光子被捕獲，再讀取每個勢阱的深度，就形成了我們看到的圖像。

20世紀(jì)70年代末就有了專用于感光的CCD，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，全球主要的大型天文臺都用CCD來拍攝天體。它的靈敏度非常高，在X射線波段，甚至可以捕獲1個光子;它的動態(tài)范圍極大，目前從紅外到高能X射線都有相應(yīng)的CCD器件。

更重要的是，它的響應(yīng)是線性的，也就是，目標(biāo)天體越亮，它得到的照片也越亮。這句話似乎是廢話，什么時(shí)候見過照片拍的和現(xiàn)實(shí)景象不一樣呢?但事實(shí)就是，我們平時(shí)用的膠片，僅僅只有非常小的一段范圍(這個范圍包括光的波長、曝光時(shí)間、洗底片的藥水濃度等)內(nèi)，成像是線性的。所以20世紀(jì)80年代前的天文學(xué)家，很多都是暗房高手，需要在非常極端的條件下，洗出可以用來量化研究的底片。

今天我們看到的無數(shù)絢爛奪目的天體照片都是CC D的杰作，它們分布在空間、地球各個望遠(yuǎn)鏡的后端，捕捉著宇宙的神秘信息，讓遙遠(yuǎn)的星系、類星體的美麗圖像呈現(xiàn)在我們面前。天文學(xué)如果沒有CCD的發(fā)展，可能還只能停留在繁瑣的膠片攝影時(shí)代，很多天體的細(xì)節(jié)難以辨認(rèn)。

2000年，柯達(dá)公司停止生產(chǎn)天文用照相干版，CCD也從天文學(xué)家的奢侈品，慢慢變成了大眾化的數(shù)碼相機(jī)。今天CCD的兩位發(fā)明者，獲得了科學(xué)的最高榮譽(yù)，我們在舉起數(shù)碼相機(jī)時(shí)，也讓我們向他們致意，科學(xué)歷來是非功用的，好奇心給我們帶來的快樂和成就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過科研計(jì)劃所獲得的成果。