作者:古兵 来源:央视新闻客户端 发布时间:2022/9/26 9:38:53
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天眼首席科学家:宇宙的丰富多彩从没让观测者失望

 

2020年1月11日,中国天眼建成并通过国家验收正式开放运行,这是具有中国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。李菂,中国天眼首席科学家。《面对面》特别推出《国之重器-总师访谈录》在北京专访了李菂。

告慰南仁东

中国天眼并不能直接看见遥远的宇宙,而是通过接收来自宇宙的无线电波信号来感知宇宙。中国天眼建成之前,曾经长期称霸“世界望远镜界”的是美国的阿雷西博望远镜。20世纪90年代,中国老一辈科学家在美国参观阿雷西博射电望远镜,已故天文学家南仁东当时受到阿雷西博望远镜的启发,萌生了要建造中国自己大型射电望远镜的构想。

记者:你跟南仁东老师交流过,为什么中国一定要建设中国天眼呢?

李菂:天文属于既古老又现代的科学,它就是基础科学里最基础的一个科学。我们之所以要看是两个原因,第一个它在那儿,你总不能瞎,抬头就看见了,看见了你就需要记录它,需要研究它。第二个满足个人和群体的好奇心,你说它的必要性在哪儿,它为什么是我们群体生存的一个必要呢?是因为我们不能所有人都只看眼前的事,这样我们很快就会面临我们所有人都没有想象到的或者没有看到的重大挑战。而如果我们没有提前的好奇心这些基础研究的准备的话,我们就会无法应对这种挑战。我看一亿光年以外有什么用?可能永远没有什么用,但是我们以人类整体的好奇心为驱动,我们去扩展整个全人类的视野。

当中国老一代的天文人南仁东准备建造中国自己的大设备时,2002年,在天体物理及射电天文专业毕业刚刚获得博士学位的李菂,也把目光投向了“中国天眼”的项目。

李菂:刚刚毕业有一个机会回国来开会就遇到南仁东老师,就问他关于天眼的项目。那个时候我也是刚刚做了关于中性氢带有开创意义的工作,所以还是有些自信的,问他这需不需要年轻的科学家来帮帮忙。

李菂:南老师当场就拒绝了我。南老师的回复很带有他的个人魅力和特点,他说你别回来,他说你这种在国外现在就是充电,你回来就是放电,所以你还是回去接着充电。当时肯定自尊心还是很受伤的,因为不管怎么解读它都是一个当面的拒绝。但十年后2012年我全职做天眼项目,自己也需要招人了,也需要去争取经费了,这时我能理解到南仁东老师当时的难处。在那种情况下你项目也没有立项,既缺钱又缺人,他还能够从求职的年轻人的角度去考虑这个问题,我个人非常感激。

为了建设中国自己的设备,南仁东把生命中近三分之一的时光都奉献给了“中国天眼”。2017年9月15日,南仁东因肺癌突然恶化,抢救无效逝世。他留给世人的只是一句“丧事从简,不举行追悼仪式”的简短遗愿。在南仁东去世三天前,李菂给他发了一封邮件。

李菂:邮件就是报告说我们现在有一个确定的被验证的一个新发现,这是我们第一个脉冲星的发现,南老师没有回,后来我才知道,他那个时候刚刚住到急诊病房里头去,在这之后两三天就过世了。

李菂邮件的内容是告诉南仁东,当时还在调试期间的中国天眼已经成为国际天文学界的“新秀”,它探测到6个优质脉冲星候选体,并获得国际认证。

记者:他有可能没有看到这封邮件?

李菂:我觉得他不论有没有看到这个邮件,都会为他后半生的工作而自豪,我相信他对自己推动建设的设备有充分的信心。

记者:南先生对于天眼整个寄予的厚望,包括付出的精力还有时间,他当时所树立的目标里面是希望通过天眼达到什么样的愿景?

李菂:南老师是非常有个性的人,当你去问这么聪明这么有远见而且充满理想主义的人的时候,他是不会跟你说实话的。理想主义的人的特征是羞于把理想主义告诉你,南老师是人民科学家,也是功勋科学家,我能体会到他雄霸世界的野心,但他表现出来的是焦虑,这设计它能工作吗?他的压力还是非常大。

“宇宙的丰富多彩从来没让观测者失望”

当年,被南仁东拒绝后,李菂并没有气馁,而是时刻关注项目的进展。在他看来,赶上这样历史级项目的建设,可以用“一代人才有一次的机会”来形容。

2011年,中国天眼正式开工,2012年,李菂全职投入中国天眼项目的建设,每年有相当的时间甚至春节,是在贵州的山里度过的。李菂回忆,从开工前到竣工超过5年的时间里,他们都住在临时板房里,板房内没有洗手间和洗澡间。贵州的冬天又湿又冷,经常是从外面洗澡回到住处,头发上就会结一层硬硬的冰碴。相比生活上的困难,科学工程上的难题才是更大考验。2015年起,李菂担任中国天眼副总工程师,不仅要参与主持主要工程系统的验收,还要跟施工方、材料供应方打交道。

李菂:2015年南仁东老师很不幸确诊了肺癌,这一段工作我就完全缺乏相关的训练了,这个就是要在工作中间大量学习,很苦恼,你每天都在想,我怎么能够合理在预算非常严格的限制下,它刚好能够用,能够达到它的指标。

经过10多年的立项准备,5年半的艰苦建设,中国天眼建设团队攻克了望远镜超大尺度、超高精度的技术难题,最终让中国天眼屹立在了世人面前。2019年,中国天眼在已经建成但尚未验收时,就已经显示出对宇宙深处信号强大而灵敏的捕捉能力。

李菂:2019年我们在一次漂移的扫描的过程中,一下看到了四个非常具有遥远距离特征的又非常亮的脉冲,这也是一个非常重要的发现,它是世界上第一个我们叫持续活跃的快速射电暴。快速射电暴等它到地球上的时候已经很微弱了,但它来自银河系以外,所以在它爆发的地方是非常亮的。它在千分之几秒的时间里头它能够释放相当于太阳一年的能量,太阳一年的能量是什么概念?太阳一年释放的能量可以够整个现在的人类社会用电用一万亿年,而我们不知道它浓缩在这千分之一秒里头,这样一个宇宙爆炸是怎么来的。

由于是2019年5月20日发现的,按照惯例,李菂和他的团队发现的这例快速射电暴,按照发现时间被命名为FRB20190520B,这是一个带有些许浪漫色彩的命名。与此前其他国家发现的快速射电暴时有时无,或者只有在爆发窗口期才能探测到信号不同,中国天眼在后续跟踪观测中,每次都能收到来自FRB 20190520B的“射电情书”,有时候是十几封,有时候是几封,但从未间断。也就是说李菂他们发现的这例RB20190520B,是迄今为止全球发现的唯一持续活跃的快速射电暴。由于这一发现,中国天文学界有关快速射电暴的研究成果,在世界权威杂志的比重越来越大。

李菂:中国天眼是2020年在这个方向发表了第一篇《自然》的论文,2021年整个领域有两篇,我们占到了一篇,占一半。2022年到6月底不完全统计应该一共有三篇,天眼有两篇。我们从零星有现在到占据一个比较重要的权重,这就是中国天眼的深度观测力量。

对中国天眼来说,2020年尤为值得纪念,1月11日,中国天眼通过国家验收,开始进行全天候观测。除了设备维护,一天可观测22至23小时,产出了很多观测数据。截至目前,仅基于中国天眼发现的脉冲星数量就超过了600颗,并在星际磁场测量、快速射电暴等研究领域取得重大突破。除了脉冲星和快速射电暴,李菂和他的天眼团队还将在原子氢气、寻找地外文明等方面继续展开探索。在李菂看来,不停探索前所未知的世界,才能面对前所未有的困难,才能取得想象不到的答案。

记者:像这种发现在天体研究里面是不是也是存在很多偶然性?

李菂:当然,我们的发现主要是偶然,但是基础是整个人类的工业进步,这样才能使我们看得更远,看得更广,看得更深。我们感到非常幸福和幸运,每次你观测能力好一点点,带宽宽一点点,深度深百分之几十就会比以前有革命性的发现,在上海天文馆新馆落成的时候我讲过一句话,宇宙的丰富多彩从来没让我们观测者失望过。

 
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