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“天眼”無用論?首席科學(xué)家:基礎(chǔ)研究從來不是因“用”驅(qū)動的
7月9日下午,“中國天眼”首席科學(xué)家李菂因帶領(lǐng)團(tuán)隊利用中國天眼FAST實現(xiàn)星際磁場的精確測量,推動快速射電暴研究進(jìn)入高統(tǒng)計時代等多項創(chuàng)造性成果,獲頒馬塞爾·格羅斯曼個人獎。馬塞爾·格羅斯曼獎是國際物理學(xué)界最重要的獎項之一,歷屆獲獎人包括6位諾貝爾獎得主,其中楊振寧、李政道、丘成桐等數(shù)位華裔科學(xué)家也曾獲獎。李菂是首位憑借在中國國內(nèi)取得的學(xué)術(shù)成果獲得這一獎項的科學(xué)家。

李菂(右)獲馬塞爾·格羅斯曼獎
此前,李菂團(tuán)隊在快速射電暴領(lǐng)域的相關(guān)研究曾連續(xù)兩年入選中國科學(xué)十大進(jìn)展。有觀點(diǎn)認(rèn)為,他們的研究成果,都來自于FAST,因此榮譽(yù)和功勞,應(yīng)屬于“天眼之父”南仁東。針對這一尖銳觀點(diǎn),李菂回應(yīng):“當(dāng)然是這樣。在觀測天文學(xué)領(lǐng)域,沒有先進(jìn)的設(shè)備,肯定做不出成績。天眼的功勞,主要?dú)w功于老一代前輩。我是這一大科學(xué)裝置的建設(shè)者,也是受益者,要在正確的時間、正確的位置,盡可能把它用到最好。”
“天眼探索”宇宙奧秘
在人類探索宇宙的歷程中,建設(shè)大型天文望遠(yuǎn)鏡是不可或缺的一環(huán)。在20世紀(jì)90年代,中國的天文學(xué)家為保證自己的研究成果準(zhǔn)確可靠,經(jīng)常要依賴外國的先進(jìn)設(shè)備和數(shù)據(jù)。1994年,當(dāng)時尚在日本擔(dān)任客座教授的天文學(xué)家南仁東提出,要在中國的土地上,建造世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡,以免讓中國在宇宙探索中受制于人。
為了選址,南仁東帶著300多幅衛(wèi)星遙感圖,幾乎踏遍了貴州大山里的所有洼地,最終將目標(biāo)定在平塘縣克度鎮(zhèn)一個叫大窩凼的喀斯特洼坑中。
早在2002年,李菂從美國康奈爾大學(xué)博士畢業(yè)在國內(nèi)開會時遇到南仁東,主動詢問FAST籌建是否需要年輕科學(xué)家加入,當(dāng)時南仁東希望他繼續(xù)在國外充電。直至2008年,李菂被中國科學(xué)院聘為兼職FAST項目科學(xué)家;2012年回國,加入國家天文臺,參與FAST建設(shè)。
2016年9月25日,被稱為“中國天眼”的FAST工程終于落成啟用,22年的艱難坎坷最終鑄就了這個國際天文學(xué)領(lǐng)域的奇跡。作為全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡,F(xiàn)AST不僅在規(guī)模上打破了所有的紀(jì)錄,更在技術(shù)上領(lǐng)先世界,為天文學(xué)研究提供了前所未有的工具。
FAST的五大科學(xué)目標(biāo)在建設(shè)之初已被明確,包括巡視宇宙中性氫、觀測脈沖星、搜索地外文明信號等。2017年,“中國天眼”首席科學(xué)家、總工程師南仁東去世。次年,李菂接棒FAST首席科學(xué)家。最初幾年,他的壓力很大。“FAST何時能有重大發(fā)現(xiàn)?國內(nèi)外用戶會將FAST與國際上的望遠(yuǎn)鏡對比,它能否經(jīng)受住那些苛刻的評價?”

中國天眼FAST
FAST的觀測能力驚人。它的接收面積相當(dāng)于30個光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或120個紅外望遠(yuǎn)鏡的總和。不僅如此,它的靈敏度還超過了世界上最大的100米口徑射電望遠(yuǎn)鏡的3倍。這意味著中國天眼可以觀測到更遠(yuǎn)的天體,而且能夠檢測到小得多的信號。
比如,F(xiàn)AST能夠觀測到“快速射電爆發(fā)”等高能現(xiàn)象,這是一種來自宇宙深處的神秘現(xiàn)象,直到現(xiàn)在,人們?nèi)圆恢揽焖偕潆姳┑男再|(zhì)、物理機(jī)制及真正的起源,這吸引全球天文學(xué)家投入研究。中國天眼在觀測這些現(xiàn)象上具有獨(dú)特的優(yōu)勢,為解開這個宇宙之謎提供了更多可能性。
“快速射電暴在幾毫秒時間里釋放的能量相當(dāng)于太陽幾天甚至一年內(nèi)釋放的能量。研究這種極端爆炸的產(chǎn)生機(jī)制可能對物理學(xué)和天文學(xué)產(chǎn)生革命性的影響?!崩钋吔榻B。
快速射電暴作為新興領(lǐng)域,是天文學(xué)重大熱點(diǎn)前沿之一,國際同行競爭激烈。研究好它,大致要經(jīng)歷三個階段:先發(fā)現(xiàn)數(shù)量足夠多的快速射電暴,在此基礎(chǔ)上深入觀測,最后去尋找它的定位。李菂團(tuán)隊也保持著足夠的冷靜,這三步中,F(xiàn)AST憑借靈敏度高、觀測距離遠(yuǎn),與其他望遠(yuǎn)鏡比,在第二個環(huán)節(jié)有優(yōu)勢,但要想長期發(fā)展,需要把其他兩步補(bǔ)齊。
好奇心是科研的原動力
與很多人的想象不一樣,用“天眼”觀星的科學(xué)家,并不是真地在“看星星”,而是在辦公室從海量的數(shù)據(jù)里計算、探查。
FAST具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。每天,望遠(yuǎn)鏡都會收集到海量的數(shù)據(jù)。為了處理這些數(shù)據(jù),F(xiàn)AST配備了一流的計算機(jī)集群和算法。科研人員通過分析這些數(shù)據(jù),可以研究出更多的天文現(xiàn)象,進(jìn)一步推動人類對宇宙的認(rèn)知。
“基礎(chǔ)研究有它的特性,一開始要坐很長時間的冷板凳,或者獲得的正反饋沒有那么多。你最初對它的好奇心和興趣,是決定未來能走多遠(yuǎn)的至關(guān)重要的因素?!眻F(tuán)隊的每一名成員對于自己的日常工作都不覺得枯燥,反而樂在其中。在他們看來,做好一件事有兩個前提:熱愛、擅長。兩者的順序不能調(diào)換。
如今,“中國天眼”不僅成為國際一流的天文學(xué)研究與交流中心,而且還成為世界天文學(xué)重要的科普基地之一。FAST正帶動起天文科普研學(xué)熱潮,在提高全民天文知識素養(yǎng)方面展現(xiàn)出獨(dú)特作用。自2016年開放至今,“中國天眼”科普基地獲得了“國家科普示范基地”“全國科普教育基地”“全國首批中小學(xué)生研學(xué)旅游教育實踐基地”等稱號。FAST正在培訓(xùn)科研人員、推動科普教育等方面發(fā)揮更大的作用,激發(fā)出更多孩子們對于天文學(xué)的好奇心。

“中國天眼”首席科學(xué)家李菂
基礎(chǔ)研究是好奇心驅(qū)動的,所以即使有用,也不是因“用”而驅(qū)動的。FAST核心目標(biāo)是看似“全無用處”的基礎(chǔ)天文研究,但FAST的建設(shè)過程所催生的技術(shù)進(jìn)步又反哺了中國的工業(yè)體系。如FAST的高抗疲勞拉索技術(shù)在港珠澳大橋得到應(yīng)用等。不僅如此,通過參與以FAST為代表的天文大科學(xué)工程的建設(shè)和使用,一批人有幸成為中國過去幾十年高速發(fā)展歷史性進(jìn)程的受益者和貢獻(xiàn)者。
“無用而能存在,昭示了好奇心是個體和群體生存的必要條件,等同于吃飽、穿暖等人所必需。很多東西人類現(xiàn)在不探索,就可能無法在未來面對難以想象的生存危機(jī)?!崩钋呎f,“天文學(xué)屬于既古老又現(xiàn)代的科學(xué),是基礎(chǔ)科學(xué)里最基礎(chǔ)的一個科學(xué),即使沒有眼前能夠看得見的用處,但它是為了未來?!?/p>
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