黃暖的燈光，白色的枕頭堆，醇郁的咖啡……在北京東城一家網(wǎng)紅咖啡館里，一群人圍著筆記本電腦在聊天。
快速射電暴的高時(shí)間分辨率探測(cè)，是他們正在討論的話題。
(資料圖)
他們，到底是何許人也？
這群時(shí)常到咖啡館開展“頭腦風(fēng)暴”的人，是中國(guó)天眼首席科學(xué)家李菂率領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)。
作為“大國(guó)重器”，中國(guó)天眼(FAST)是世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。抬眸所及，便是億萬光年以外的宇宙空間。
2020年1月11日，F(xiàn)AST建成并通過國(guó)家驗(yàn)收正式開放運(yùn)行。2023年1月12日，由兩院院士投票評(píng)選的2022年中國(guó)十大科技進(jìn)展新聞在京揭曉，“中國(guó)天眼FAST取得系列重要進(jìn)展”位居榜首。
位于貴州省平塘縣的“中國(guó)天眼”。新華社發(fā)
“從追趕到超越的一次嘗試”
脈沖星、中子星、快速射電暴、中性氫宇宙……這些拗口的科學(xué)名詞，因?yàn)镕AST的成果連續(xù)發(fā)布，日益走入大眾視野。
“FAST提高了公眾對(duì)天文的關(guān)注度。”一見面李菂就笑著坦承，“其實(shí)我們的研究目前‘毫無實(shí)際用處’，對(duì)普通人的生活沒有任何直接的影響。”
作為有史以來最大的射電望遠(yuǎn)鏡，500米口徑的FAST相較于排名世界第二的望遠(yuǎn)鏡，靈敏度是其2.5倍以上，巡天速度是其10倍以上。
“FAST讓中國(guó)在無線電波段擁有了世界上最先進(jìn)的設(shè)備。”李菂介紹，“宇宙一切誕生都有微弱的回響，F(xiàn)AST使我們能非常好地捕獲這樣的回響。”
在很多領(lǐng)域，F(xiàn)AST都具備超強(qiáng)“發(fā)現(xiàn)力”，可以驗(yàn)證很多科學(xué)規(guī)律，在引力理論、星系演化、恒星、行星乃至物質(zhì)和生命起源等方面，都具備突破性的科研潛力。
作為世界上望得最遠(yuǎn)的“科學(xué)天團(tuán)”，李菂團(tuán)隊(duì)的科研工作，注定要在科學(xué)“無人區(qū)”中跋涉。
“我們所做的事，不光是領(lǐng)先世界，而且要領(lǐng)先歷史。”李菂說，“在天文這種‘遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)’的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，只有人類迄今為止沒有做過的事情，才是值得做的事情。”
李菂在21世紀(jì)初提出并命名了中性氫窄線自吸收方法，多個(gè)國(guó)際同行團(tuán)隊(duì)開始嘗試探測(cè)其塞曼效應(yīng)，都未成功。正式運(yùn)行3年以來，F(xiàn)AST展現(xiàn)出無與倫比的靈敏度，在2021年首次測(cè)到高置信度的中性氫窄線自吸收塞曼效應(yīng)，揭示了微弱的星際磁場(chǎng)，為解決恒星形成三大經(jīng)典問題之一的“磁通量問題”提供了重要的觀測(cè)證據(jù)。北京時(shí)間2022年1月6日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志以封面文章形式，發(fā)表了這一重大科學(xué)成果。
“這一結(jié)果比較好地反映了著名天文學(xué)家南仁東先生說的一句話——中國(guó)天眼是中國(guó)天文從追趕到超越的一次嘗試。”李菂說，“生逢盛世，我們必須努力做出能夠跟這個(gè)時(shí)代和國(guó)家的發(fā)展步伐所匹配的科學(xué)成果。”
李菂(前排左一)和團(tuán)隊(duì)成員在討論科學(xué)問題。受訪者供圖
“好奇心是驅(qū)動(dòng)科研的原動(dòng)力”
探索未知的科學(xué)前沿，等待科研人員的往往不乏壓力、挫折、迷茫，甚至是絕望。那么，什么樣的動(dòng)力才能支持他們?cè)谶@條險(xiǎn)峻的道路上執(zhí)著前行？
“科學(xué)探索要不斷打破過往的認(rèn)知局限。”李菂說，“好奇心是驅(qū)動(dòng)科研的原動(dòng)力。”
“當(dāng)然，從單純感到好奇到實(shí)現(xiàn)科研突破之間，會(huì)有一段漫長(zhǎng)的路要走。”李菂認(rèn)為，從事前沿探索的科研人員聰明程度其實(shí)都差不多，能否取得突破性成果，更主要的是靠專注和勤奮。
每天從睜眼就開始思考科學(xué)問題，李菂有意識(shí)地模糊生活與工作的邊界。工作累了，他就刷一下視頻網(wǎng)站，追追美食探店的短視頻。這容易被當(dāng)成工作狂，雖然他自己不承認(rèn)。
“人生的最終結(jié)果是分離，我們總要為這個(gè)世界留下點(diǎn)什么。”李菂說，“我們從事的工作，很像是在科學(xué)曠野中為后人確立一個(gè)個(gè)路標(biāo)。參與天眼建設(shè)，超出我對(duì)人生最美好的想象。”
在李菂影響下，團(tuán)隊(duì)成員也都癡迷于坐在“冷板凳”上鉆研科學(xué)問題。
“李老師工作起來太拼了，以至于我們也不好意思‘摸魚’。”90后團(tuán)隊(duì)成員牛晨輝說。
為了調(diào)動(dòng)大家的好奇心，李菂常在周末約請(qǐng)團(tuán)隊(duì)成員一起到咖啡館里開展“頭腦風(fēng)暴”。他表示：“‘討論’這個(gè)過程，與獨(dú)立思考是不能互相替代的。”
“我們每次去的店都不同，都是李老師在網(wǎng)上找的人氣高、有特色的店，每次大家都是抱著探寶的心情去聚會(huì)。”團(tuán)隊(duì)成員、國(guó)家天文臺(tái)副研究員王培說。
在咖啡館里的交流，氛圍很輕松。“李老師會(huì)提出各種想法，我們很多時(shí)候會(huì)跟不上節(jié)奏，這也就促使大家回去后趕緊去查資料、讀文章。”牛晨輝說，等自己豁然開朗后，往往會(huì)收獲一個(gè)新的研究方向，寫出新的文章。
在2022年9月27日起舉辦的“奮進(jìn)新時(shí)代”主題成就展上，“天眼觀蒼穹”互動(dòng)展項(xiàng)前始終排著長(zhǎng)隊(duì)。像潺潺雨聲、像汽船鳴笛、像心臟跳動(dòng)……參觀者在“中國(guó)天眼”FAST模型前，通過耳機(jī)聆聽經(jīng)過技術(shù)處理的來自宇宙深處的脈沖星聲音。
“點(diǎn)燃更多人探索宇宙奧秘的好奇心，傳播科學(xué)精神，是一線研究者的莫大快樂。”李菂說。
李菂與國(guó)際同行在“中國(guó)天眼”建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)(右二)。受訪者供圖
團(tuán)隊(duì)成員在咖啡館開展“頭腦風(fēng)暴”。受訪者供圖
“在人類的知識(shí)邊界上拓展前行”
“我們主要的工作，就是處理FAST觀測(cè)到的數(shù)據(jù)。”牛晨輝說，“FAST可以同時(shí)觀測(cè)天上的19個(gè)點(diǎn)，如果把所有數(shù)據(jù)都存下來，硬盤瞬間就滿了。所以我們必須要通過編程，做出專業(yè)化的選擇，再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行細(xì)致梳理。”
“我們團(tuán)隊(duì)的各類觀測(cè)項(xiàng)目，一年大概有上千個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)要處理。”李菂說，“科研工作的常態(tài)，其實(shí)是比較枯燥的。所以，在探索未知的同時(shí)，我們要想辦法把科學(xué)做得有趣。”
“李老師經(jīng)常把大家聚在一起，騎自行車在北京城內(nèi)到處轉(zhuǎn)。像魯迅、老舍、茅盾、宋慶齡等文化名人的故居，我們都去過。”王培說，“騎行的過程中，大家既放松了頭腦，也提高了審美水平。在沒有目的性的游游走走中，也往往會(huì)有新的想法被激發(fā)出來。”
也許正因如此，這個(gè)團(tuán)隊(duì)把極為專業(yè)、晦澀的科研做得生動(dòng)有趣、深入淺出。“為了便于大眾理解，我們不僅將快速射電暴機(jī)制轉(zhuǎn)化成音樂，還將相關(guān)研究成果以《千里江山圖》的風(fēng)格繪制成圖，其中山脈河流的形態(tài)都來自FAST傳回的真實(shí)數(shù)據(jù)。”王培說。
FAST正式運(yùn)行3年來，其獲取的數(shù)據(jù)催生了100多篇高水平學(xué)術(shù)論文，其中涉及的最活躍的前沿領(lǐng)域是快速射電暴。
2022年，李菂團(tuán)隊(duì)通過FAST的“多科學(xué)目標(biāo)同時(shí)巡天”優(yōu)先重大項(xiàng)目，發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴FRB20190520B。北京時(shí)間2022年6月9日，該成果發(fā)表于《自然》雜志。
“快速射電暴這個(gè)領(lǐng)域是很年輕的。在設(shè)計(jì)、建設(shè)FAST望遠(yuǎn)鏡的時(shí)候，這個(gè)領(lǐng)域都還沒有成形。”李菂介紹，2019年夏天，尚在FAST調(diào)試期間，團(tuán)隊(duì)就通過自主研發(fā)的實(shí)時(shí)后端，成功捕獲了一個(gè)極端的快速射電暴爆發(fā)活躍期。
“在一個(gè)半月的監(jiān)測(cè)期內(nèi)，我們獲取了1652個(gè)脈沖。這個(gè)數(shù)量，超過了此前14年中，所有其他先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡正式發(fā)表的快速射電暴爆發(fā)事件的總和。”王培說，“由于FAST設(shè)備本身的優(yōu)勢(shì)，以及團(tuán)隊(duì)對(duì)科學(xué)的執(zhí)著探索，我們?cè)谌祟惖闹R(shí)邊界上又往前走了一步。”
“這是一件多么美好而有趣的事。”李菂眼中，仿佛有星光閃爍。
責(zé)任編輯：Rex_29
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