天眼首席科學(xué)家：宇宙的豐富多彩從沒讓觀測者失望

2020年1月11日，中國天眼建成并通過國家驗收正式開放運行，這是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡。李菂，中國天眼首席科學(xué)家。《面對面》特別推出《國之重器-總師訪談錄》在北京專訪了李菂。

告慰南仁東

中國天眼并不能直接看見遙遠(yuǎn)的宇宙，而是通過接收來自宇宙的無線電波信號來感知宇宙。中國天眼建成之前，曾經(jīng)長期稱霸“世界望遠(yuǎn)鏡界”的是美國的阿雷西博望遠(yuǎn)鏡。20世紀(jì)90年代，中國老一輩科學(xué)家在美國參觀阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡，已故天文學(xué)家南仁東當(dāng)時受到阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的啟發(fā)，萌生了要建造中國自己大型射電望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)想。

記者：你跟南仁東老師交流過，為什么中國一定要建設(shè)中國天眼呢？

李菂：天文屬于既古老又現(xiàn)代的科學(xué)，它就是基礎(chǔ)科學(xué)里最基礎(chǔ)的一個科學(xué)。我們之所以要看是兩個原因，第一個它在那兒，你總不能瞎，抬頭就看見了，看見了你就需要記錄它，需要研究它。第二個滿足個人和群體的好奇心，你說它的必要性在哪兒，它為什么是我們?nèi)后w生存的一個必要呢？是因為我們不能所有人都只看眼前的事，這樣我們很快就會面臨我們所有人都沒有想象到的或者沒有看到的重大挑戰(zhàn)。而如果我們沒有提前的好奇心這些基礎(chǔ)研究的準(zhǔn)備的話，我們就會無法應(yīng)對這種挑戰(zhàn)。我看一億光年以外有什么用？可能永遠(yuǎn)沒有什么用，但是我們以人類整體的好奇心為驅(qū)動，我們?nèi)U展整個全人類的視野。

當(dāng)中國老一代的天文人南仁東準(zhǔn)備建造中國自己的大設(shè)備時，2002年，在天體物理及射電天文專業(yè)畢業(yè)剛剛獲得博士學(xué)位的李菂，也把目光投向了“中國天眼”的項目。

李菂：剛剛畢業(yè)有一個機會回國來開會就遇到南仁東老師，就問他關(guān)于天眼的項目。那個時候我也是剛剛做了關(guān)于中性氫帶有開創(chuàng)意義的工作，所以還是有些自信的，問他這需不需要年輕的科學(xué)家來幫幫忙。

李菂：南老師當(dāng)場就拒絕了我。南老師的回復(fù)很帶有他的個人魅力和特點，他說你別回來，他說你這種在國外現(xiàn)在就是充電，你回來就是放電，所以你還是回去接著充電。當(dāng)時肯定自尊心還是很受傷的，因為不管怎么解讀它都是一個當(dāng)面的拒絕。但十年后2012年我全職做天眼項目，自己也需要招人了，也需要去爭取經(jīng)費了，這時我能理解到南仁東老師當(dāng)時的難處。在那種情況下你項目也沒有立項，既缺錢又缺人，他還能夠從求職的年輕人的角度去考慮這個問題，我個人非常感激。

為了建設(shè)中國自己的設(shè)備，南仁東把生命中近三分之一的時光都奉獻給了“中國天眼”。2017年9月15日，南仁東因肺癌突然惡化，搶救無效逝世。他留給世人的只是一句“喪事從簡，不舉行追悼儀式”的簡短遺愿。在南仁東去世三天前，李菂給他發(fā)了一封郵件。

李菂：郵件就是報告說我們現(xiàn)在有一個確定的被驗證的一個新發(fā)現(xiàn)，這是我們第一個脈沖星的發(fā)現(xiàn)，南老師沒有回，后來我才知道，他那個時候剛剛住到急診病房里頭去，在這之后兩三天就過世了。

李菂郵件的內(nèi)容是告訴南仁東，當(dāng)時還在調(diào)試期間的中國天眼已經(jīng)成為國際天文學(xué)界的“新秀”，它探測到6個優(yōu)質(zhì)脈沖星候選體，并獲得國際認(rèn)證。

記者：他有可能沒有看到這封郵件？

李菂：我覺得他不論有沒有看到這個郵件，都會為他后半生的工作而自豪，我相信他對自己推動建設(shè)的設(shè)備有充分的信心。

記者：南先生對于天眼整個寄予的厚望，包括付出的精力還有時間，他當(dāng)時所樹立的目標(biāo)里面是希望通過天眼達到什么樣的愿景？

李菂：南老師是非常有個性的人，當(dāng)你去問這么聰明這么有遠(yuǎn)見而且充滿理想主義的人的時候，他是不會跟你說實話的。理想主義的人的特征是羞于把理想主義告訴你，南老師是人民科學(xué)家，也是功勛科學(xué)家，我能體會到他雄霸世界的野心，但他表現(xiàn)出來的是焦慮，這設(shè)計它能工作嗎？他的壓力還是非常大。

“宇宙的豐富多彩從來沒讓觀測者失望”

當(dāng)年，被南仁東拒絕后，李菂并沒有氣餒，而是時刻關(guān)注項目的進展。在他看來，趕上這樣歷史級項目的建設(shè)，可以用“一代人才有一次的機會”來形容。

2011年，中國天眼正式開工，2012年，李菂全職投入中國天眼項目的建設(shè)，每年有相當(dāng)?shù)臅r間甚至春節(jié)，是在貴州的山里度過的。李菂回憶，從開工前到竣工超過5年的時間里，他們都住在臨時板房里，板房內(nèi)沒有洗手間和洗澡間。貴州的冬天又濕又冷，經(jīng)常是從外面洗澡回到住處，頭發(fā)上就會結(jié)一層硬硬的冰碴。相比生活上的困難，科學(xué)工程上的難題才是更大考驗。2015年起，李菂擔(dān)任中國天眼副總工程師，不僅要參與主持主要工程系統(tǒng)的驗收，還要跟施工方、材料供應(yīng)方打交道。

李菂：2015年南仁東老師很不幸確診了肺癌，這一段工作我就完全缺乏相關(guān)的訓(xùn)練了，這個就是要在工作中間大量學(xué)習(xí)，很苦惱，你每天都在想，我怎么能夠合理在預(yù)算非常嚴(yán)格的限制下，它剛好能夠用，能夠達到它的指標(biāo)。

經(jīng)過10多年的立項準(zhǔn)備，5年半的艱苦建設(shè)，中國天眼建設(shè)團隊攻克了望遠(yuǎn)鏡超大尺度、超高精度的技術(shù)難題，最終讓中國天眼屹立在了世人面前。2019年，中國天眼在已經(jīng)建成但尚未驗收時，就已經(jīng)顯示出對宇宙深處信號強大而靈敏的捕捉能力。

李菂：2019年我們在一次漂移的掃描的過程中，一下看到了四個非常具有遙遠(yuǎn)距離特征的又非常亮的脈沖，這也是一個非常重要的發(fā)現(xiàn)，它是世界上第一個我們叫持續(xù)活躍的快速射電暴?？焖偕潆姳┑人降厍蛏系臅r候已經(jīng)很微弱了，但它來自銀河系以外，所以在它爆發(fā)的地方是非常亮的。它在千分之幾秒的時間里頭它能夠釋放相當(dāng)于太陽一年的能量，太陽一年的能量是什么概念？太陽一年釋放的能量可以夠整個現(xiàn)在的人類社會用電用一萬億年，而我們不知道它濃縮在這千分之一秒里頭，這樣一個宇宙爆炸是怎么來的。

由于是2019年5月20日發(fā)現(xiàn)的，按照慣例，李菂和他的團隊發(fā)現(xiàn)的這例快速射電暴，按照發(fā)現(xiàn)時間被命名為FRB20190520B，這是一個帶有些許浪漫色彩的命名。與此前其他國家發(fā)現(xiàn)的快速射電暴時有時無，或者只有在爆發(fā)窗口期才能探測到信號不同，中國天眼在后續(xù)跟蹤觀測中，每次都能收到來自FRB 20190520B的“射電情書”，有時候是十幾封，有時候是幾封，但從未間斷。也就是說李菂他們發(fā)現(xiàn)的這例RB20190520B，是迄今為止全球發(fā)現(xiàn)的唯一持續(xù)活躍的快速射電暴。由于這一發(fā)現(xiàn)，中國天文學(xué)界有關(guān)快速射電暴的研究成果，在世界權(quán)威雜志的比重越來越大。

李菂：中國天眼是2020年在這個方向發(fā)表了第一篇《自然》的論文，2021年整個領(lǐng)域有兩篇，我們占到了一篇，占一半。2022年到6月底不完全統(tǒng)計應(yīng)該一共有三篇，天眼有兩篇。我們從零星有現(xiàn)在到占據(jù)一個比較重要的權(quán)重，這就是中國天眼的深度觀測力量。

對中國天眼來說，2020年尤為值得紀(jì)念，1月11日，中國天眼通過國家驗收，開始進行全天候觀測。除了設(shè)備維護，一天可觀測22至23小時，產(chǎn)出了很多觀測數(shù)據(jù)。截至目前，僅基于中國天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星數(shù)量就超過了600顆，并在星際磁場測量、快速射電暴等研究領(lǐng)域取得重大突破。除了脈沖星和快速射電暴，李菂和他的天眼團隊還將在原子氫氣、尋找地外文明等方面繼續(xù)展開探索。在李菂看來，不停探索前所未知的世界，才能面對前所未有的困難，才能取得想象不到的答案。

記者：像這種發(fā)現(xiàn)在天體研究里面是不是也是存在很多偶然性？

李菂：當(dāng)然，我們的發(fā)現(xiàn)主要是偶然，但是基礎(chǔ)是整個人類的工業(yè)進步，這樣才能使我們看得更遠(yuǎn)，看得更廣，看得更深。我們感到非常幸福和幸運，每次你觀測能力好一點點，帶寬寬一點點，深度深百分之幾十就會比以前有革命性的發(fā)現(xiàn)，在上海天文館新館落成的時候我講過一句話，宇宙的豐富多彩從來沒讓我們觀測者失望過。