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追台湾台东发生地震星者苟利军:我与中国天文学共成长
2019-05-10 16:51:06  来源:新浪新闻  
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编者按:今年是“五四运动”100周年,一百年前的年轻人,用他们的爱国心、民族情深刻地改变了中国。一百年后,新一代年轻人也在改变着这个国家,从科研到艺术,从教育到平凡岗位,为国家甚至为整个世界,贡献着智慧、热情、心血。他们的成长也与这个时代紧密相连,他们是这个时代的“新青年”。

“人们常常对亲眼可见的宇宙繁星感兴趣,但黑洞却一直掩藏于黑暗和未知中,作为学者我们有责任用科学与思想去拨开太空深处的迷雾,借助黑洞了解更多的自然奥秘。”

苟利军

在西北小县城长大,考入南京大学天文系,赴美求学,归国效力,天体物理学家苟利军如今是国家天文台恒星级黑洞研究创新小组负责人。回首自己的求知之路,苟利军说自己是幸运的,参与并见证了这些年中国天文学的蓬勃发展。

推开国家天文台研究员、中科院大学天文学教授苟利军的办公室,一个不大的空间里堆满了书籍,书桌后一幅“四维虚空”的书法古拙又有趣,书桌的正面对是一块写满密密麻麻公式的大白板。

不同于人们对物理学家不苟言笑拘谨的刻板印象,苟利军个性随和,爱好广泛,办公室墙上挂着NBA金州勇士队库里的球衣,平时坚持每周踢一次足球,“权当锻炼身体,”苟利军笑着说自己踢球水平一般。在平时科研和带教学生的工作之外,苟利军闲暇时还爱做科普,翻译天文相关书籍、兼任《中国国家天文杂志》执行主编、出去做科普讲座,苟利军乐意将自己的研究向公众普及,“基础学科的研究也许一辈子都出不了大成果,但其中一点点进展都能给人们生活带来深远影响,所以让公众了解我们的工作,也是有意义的。”

苟利军对天文最初的好奇,就是源自于你我小时候对于星空的好奇。“几年前《Nature》杂志的一位天文编辑来北京访问国家天文台,就说他曾经做过简单的调研,大约90%的孩子都会对星空感兴趣,还有一类东西小朋友会感兴趣,就是恐龙。”不过对于星空奥秘好奇的满足源于一本已经停刊了的杂志《飞碟探索》,各类猎奇的宇宙探索故事中夹杂着一些天文发现的消息,就是在这些零碎的信息中,当时还是孩童的苟利军第一次看到了“黑洞”,“杂志上说黑洞的破坏力很大,这不仅让我感到新奇,也有些害怕。我父亲也不懂天文学,但他后来还是帮我查了,再一知半解地告诉我。这就算开启了我心里那道通向宇宙星空的大门吧。”

苟利军说,如今自己出去做科普讲座,也常常碰到小朋友紧张地问地球会不会被黑洞吸进去,或者其它看似非常简单的问题。他自己都是很乐意并且认真的去回复,因为好奇的萌芽需要爱护和扶持。

中学阶段,苟利军了解到南京大学天文系,便心向往之。第一次高考由于太过紧张,苟利军的成绩只达到了师范类院校的录取分数线,但他不愿放弃自己的天文梦想,“我的父母很开明,尽管他们很想让我去学一些非常实用的专业,但是他们最终支持了我的决定,复读一年后,终于踏进了南京大学的校门。”

利用LAMOST发现新的系外行星族群--热海星

在很多普通人的印象里,天文学似乎是个浪漫的学科,仰望星空,探索宇宙。可对于天文系的学生来说,日常生活里更多的却是数学、物理、计算机等基础学科的枯燥学习,“其实天文学是个冷门并且小众专业。”苟利军说,“很多学生因为兴趣而来,但在学习中却发现与自己想象中差别很大,有的中途转了专业,有的在毕业时转做了其他工作。”苟利军毕业时,班级里一共15个学生,包括他只有3个继续留下来从事天文学研究,更多的人转投了包括计算机的其它行业。

但对于苟利军来说,通过望远镜了解遥远天体或者宇宙运行背后的物理规律,这让他更为喜欢。2001年凭借专业上的优秀表现,苟利军前往美国宾夕法尼亚州立大学读博,2007年随后进入哈佛大学读博士后。“天文学是一门观测驱动的学科,必须有好的设备,比如中国目前通用型望远镜的最大口径是2.4米,而美国在上世纪20年代就有2.5米口径的望远镜,欧美国家起步早,他们在天文学领域的研究是非常领先的,”苟利军说在哈佛的5年时间让他开拓了视野,也坚定了其继续科研的信心。

不断地努力也取得收获。2012年,苟利军回到国内加入中国科学院国家天文台,成为了国家天文台恒星级黑洞研究创新小组的负责人。

对于自己的研究,苟利军打了个形象的比喻:“我们就好比是在给黑洞画像,黑洞有太多的谜题等待我们去探索,借助黑洞可以让我们了解更多的自然奥秘,比如我们之前借由两个黑洞合并才首次证实引力波的存在,最近天文学家们得到首张黑洞的‘照片’,也能让我们更深入地理解爱因斯坦的广义相对论。”

尽管起步晚,但这些年,因为中国经济和航天的迅速发展,中国天文的发展也十分迅猛。苟利军说:“我在哈佛的研究课题就是关于黑洞观测的,但当时和国内科研人员联系不多,其中一个重要原因是国内缺乏相应的观测数据,在2年前,2017年6月我们国家刚刚发射了自己的首颗X射线天文卫星‘慧眼’,从这个例子也可以看到我们的天文学正在快速追赶发达国家。”

“慧眼”卫星是我国首颗X射线太空望远镜,它能穿过星际物质尘埃的遮挡“看”宇宙中的X射线源,详细研究黑洞和脉冲星,并监测伽马射线暴。“慧眼”可以对宇宙天体高能事件实现全天时、大范围观测。

回到国内,苟利军感慨短短几年中国对外学术交流变化巨大,“还在南京大学读书时,感觉国际学术交流还比较稀罕。回到北京后,国际间的学术交流已经稀疏平常。中国如今对天文学的发展也很重视,国家天文台作为国内最大的天文研究机构,吸引了很多国外的顶尖学者和科学家来访,他们也想来看看中国的巨大变化。还有很多已经在国外大学拿到教职身份的中国学者也选择回到国内发展,在中国有更多更好的机会。”

“天文学研究的发展已经不同于原来单打独斗的模式,而是进入了全球性更大、更深的交流,需要很多国际和机构协同合作。中国的研究水平在飞速发展,所以一些重大天文合作项目中,也出现了中国的身影。”

TMT-30米口径光学望远镜

苟利军介绍,比如正在美国夏威夷建造的30米望远镜(Thirty Meter Telescope,TMT) ,TMT将把望远镜灵敏度和空间分辨率等技术指标提高到前所未有的程度,其强大的洞察宇宙的能力必将引发天文学研究的跨越式发展,并在揭示暗物质和暗能量的本质、探测宇宙第一代天体、理解黑洞的形成与生长、探察地外行星等前沿科学领域做出重大突破性发现。TMT的研发团队主要包括美国和加拿大56所大学和国立研究机构,中国科学院国家天文台在其中扮演着非常重要的作用,包括后端探测、镜面磨制等多项合作。

平方公里阵列射电望远镜(SKA)

正在澳大利亚和非洲建造的下一代超级射电望远镜——平方公里阵列射电望远镜(SKA)也有中国的身影。SKA是人类有史以来建造的最庞大的天文设备,将开辟人类认识宇宙的又一新纪元。它由大量小单元天线组成,汇集形成巨大的接收面积从而获得极高的灵敏度,将以千公里的基线获得极高的空间分辨率、以纳秒级的采样获得精细的时间结构。中国SKA科学团队由11个科学研究课题以及150多名天文学家构成,是SKA建造的主要成员国之一。该项目是中国继国际热核聚变实验堆计划以后,迄今为止参与的第二大国际大科学工程。

“我们这一代的研究者是非常幸运的,见证了这些年中国天文的大发展,”苟利军说,“2016年被喻为‘中国天眼’的500米口径球面射电望远镜(FAST)在贵州竣工,这是由国家天文台研究员、FAST工程首席科学家南仁东带领团队逾20年的预研、推动建设而成的。FAST是目前世界上最灵敏的单口径射电望远镜,在试运行阶段就探测到数十个优质脉冲星候选体,其中两颗通过国际认证。而就在一个多星期前,刚刚通过了工艺验收并且对全国天文学家开发观测。”

500米口径球面射电望远镜(FAST)

“另一项影响重大的就是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST,到今年3月,它成为世界上第一个获取光谱数突破千万量级的光谱巡天项目,标志着LAMOST光谱发布正式进入千万量级时代。天体在光学波段的光谱包含着丰富的物理信息,星系的光谱可以给出它们的距离、构成、分布和运动等信息、恒星的光谱可以确定它们的分布和运动、光度、温度、化学组成等物理状态。从大量天体的光谱观测中还会发现奇异的天体和天文现象 ,将促进人类对银河系天体有新认识。”苟利军介绍。

LAMOST

除了科研工作、带教学生,苟利军还热衷于科普天文知识,翻译出版多本天文著作、兼任《中国国家天文》杂志执行主编。与科普结缘是因为一次偶然的机会,2014年美国科幻电影《星际穿越》热映,该电影的科学顾问、物理学家基普·索恩将天文通识、电影幕后的科学事实、有根据的推测和猜想写进了同名科普书籍《星际穿越》中。苟利军集结了其他几位作者共同翻译了这本书。

“当时的想法是借着电影热度,把天文学领域、我的这个冷门课题介绍给大家,不然这永远是一个无人问津的学科,让大众了解我们的工作也是很有意义的,”继《星际穿越》之后,苟利军又陆续翻译了《黑洞之书》、《一想到还有95%的问题留给人类我就放心了》等天文科普著作。

电影《火星救援》上映后,苟利军还在网络上与网友讨论“火星上是否能种土豆”;引力波被首次直接探测到后,苟利军写下了传播甚广的科普文章《引力波,带人类倾听星辰大海之声》;科学家们拍摄到首张黑洞照片后,苟利军又写下《人类首张黑洞照片为啥高糊?一文权威解答你最关心的8个黑洞问题》为读者解惑。

在国家大力倡导科研和科普同等重要的当今,尽管在科普工作上投入的精力与收获是不成正比的,但苟利军觉得科普值得他如此投入,“我的研究观测对象在宇宙深处,但我也希望把那些遥远的奥秘和发现分享给大家。”

不时有读者会问苟利军,普罗大众关注天文的意义在哪里?“现代天文学更多的是满足我们对星空的好奇感,也许一朝一夕间对大众的实际生活没有直接帮助,但从长远的角度看,天文学可能对我们的生活有着深远且重大的影响,”苟利军引用了麻省理工校长在引力波探测发现之后曾感言,“尽管基础科学对我们的生活不会产生太大的直接影响,但我们的社会要持续发展必须依赖于基础学科,没有基础科学的支撑,任何的创新都是小打小闹而短暂的。”

“作为一个70后,我几乎是感受并见证了国家的改革开放的整个发展,从贫困单一到丰富多彩。很多熟悉的画面都历历在目犹如昨日。回想过去的四十多年,感觉很美好并且很幸运,未来还有很多东西等待着我们去探索。”苟利军说。

标签:天文学,我与,中国,者苟利军
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