浩瀚星空就像一首诗谜,藏着生命和宇宙密码。数千年来,解开它成为无数天文学家的心结。武向平就是其中之一。
全国政协委员、中国科学院院士武向平
光明背后
位于国家天文台一楼的办公室,进门左手书柜上,两顶头盔并排而卧,体现着主人的军旅情怀。
语速快、走路快、思维跳跃快……如果不告诉你对面坐着的是全国政协委员、中国科学院院士,一定会有人误把武向平当作一位依然处于军训期间的在读博士,反应敏捷、行动迅速。
他不得不快。
要知道,作为中国科学院国家天文台研究员,他研究的天体物理学,观测对象的距离动辄以光年计算。
他不得不保持精力充足。
过去十年,他的主战场——21CMA基地——在距新疆乌鲁木齐有4个小时车程、海拔超过2700米、人迹罕至的天山深处。
这是一处绝佳的低频观测台址。
基地处于南北天山之间,四周环绕着海拔3000米以上的群山,形成天然屏障阻挡来自周边的电磁辐射。
这也是一处让科研工作者和工人叫苦不迭的修行场。
2003年基地建立以来,极端最低气温零下49度。国家天文台一楼走廊墙上的照片显示,2008年8月盛夏,北京这边正在开奥运会,武向平那边却是大雪纷飞。这里似乎一年只是由两个月的夏季和十个月的冬季组成,每年冬末夏始,经常风沙弥漫,瞬时风力甚至达到12级。
金庸的武侠小说中,无论是风轻扬,还是中神通,绝顶武林高手都注定面临孤独。
科学研究不是小说,这里没有大杀四方的独孤九剑、九阳神功,只有不断面临的挑战——初春,武向平和他的团队,正迎来了一次“大考”:2017年,包括中国在内超过10个国家合作的国际大科学工程、全球最宏伟的射电天文设备“平方公里阵列”(简称SKA),历经10年多筹备,即将进入正式签署法律文本阶段。
SKA将是世界上最大的天文学研究工程,初步预算超过65亿欧元。计划分两个阶段建设,2024年和2030年分别完成。
哲学家经常说的三句话是,我是谁?我从哪里来?我要到哪里去?
这也是SKA要问的三个问题。只是这次,它追溯得更要久远。
SKA的五大科学目标中,第一项叫“宇宙黎明和黑暗时期探测”。
武向平团队是我国唯一在该领域有10年经验的先行者。21CMA所追求的科学目标就是“宇宙第一缕曙光探测”。
武向平解释说,宇宙大爆炸理论已经被大量可靠的天文观测证实,研究者两次获得诺贝尔物理学奖。137亿年前的大爆炸之后,宇宙经历过一段漫长的黑暗时期。直到有一天,在宇宙的深处诞生了第一代发光天体,逐步照亮了整个宇宙。科学家最想知道的是,宇宙是怎么从黑暗走向光明的?
当然,它的难度也是世界级的,甚至可以称得上是宇宙级的。
“相当于在海面上行船,测量海面上哪朵浪花是由10万米深的海底下面一块石头产生的。”
武向平进一步解释说,宇宙大爆炸发生后,物质由高温、高密状态随着膨胀不断冷却,逐步进入平静而特殊的宇宙黑暗时期。黑暗时期主要物质成份是暗物质、中性的氢和氦,不存在真正的发光天体,惟一称得上光源的是逐渐降温的微波背景辐射和微弱的中性氢辐射。这就是我们要抓捕的来自遥远宇宙深处的神秘信息。
科学理念
2月25日晚,北京海淀文化馆小剧场内举行了一场别开生面的辩论会。现场座无虚席,通道挤满了观众,27万网民通过网络直播观看了辩论。
参加者不是学生菁英,而是三位科学家。
正方孙小淳虽然是中国科学院大学人文学院的教授,但他本科毕业于南京大学天文系——中国最好的天文系之一,1993年获得了中国科学院自然科学史博士学位,典型文理修养兼通的学霸。
反方张双南也很强,现在是中国科学院高能物理研究所研究员,现在科技界争论正酣的“中国是否应该建超大规模对撞机”话题,这个所是核心力量。他本科毕业于清华大学工程物理系,后来拿到了英国南安普敦大学物理系博士学位。
辩题也很吸引人——“阴阳五行”等传统哲学观点是否应该写入《中国公民科学素质基准》?
两个小时激辩,火花四溅,甚至在外地出差的武向平也几乎同步知道了这个事儿。
一个现场观看了辩论会的记者,给武向平发了一则消息,请他评价这场辩论,并请他表明自己的观点、立场。
武向平的立场有些出乎这位记者意料。他既不同意,也不反对任何一方的观点。即使两位科学家都是他中国科学院同事,这种看似“和稀泥”的态度,也太不“武向平”了。
武向平说:“基督教在西方盛行多年,没有因为大爆炸宇宙学的建立科学家就否定基督教的上帝创世说,自然科学与宗教和平和谐地相处着。龙在中国盛传几千年,没有必要今天非要用自然科学的手段否定龙的存在。同样,阴阳五行也盛行民间多年,是我们的文化之一部分,没有必要非要用自然科学的手段否定它的价值和存在。自然科学,要尊重文化和历史,崇尚和谐共存,各自追求自身的价值和完美,大可不必互撕。”
提高科学素养,培养科学精神,正是武向平一直以来倡导的。
捕获引力波信号就是国际社会对科学精神价值的很好证明。
1959年,美国马里兰大学教授J·韦伯根据广义相对论提出一个设想,如果引力波真的存在,它将能提供宇宙中有关黑洞和其它天体的信息,进而提供观测、理解早期宇宙的一种方式,这些都是传统天文学根本做不到的事。
从提出到2015年、2016年连续捕获到引力波,经过了半个世纪。期间,科学家屡次遭遇诘问,甚至有人阻止财政向这些项目拨款。
幸运的是,科学家们通过计算和分析,认为这个方向是可行的,于是在更新和提高探测器的灵敏度上下足了功夫。目前的探测器已经属于第二代了,而第三代地面探测器甚至第四代的宇宙原初引力波探测器都在研制之中。
“从事科学研究一定会遇到挫折、甚至是失败,追求卓越科学目标更是一个漫长的过程,这是科学研究的自然规律。”作为中国SKA的首席科学家,武向平说,最重要的是科学目标清晰,持之以恒地坚持,淡泊和远离名利地位。
全国政协委员、中国科学院院士武向平
8:2原则
武向平的办公室内,最多的就是书、文字资料。每说到一个兴奋点或者疑难处,他就立即跑到书架前,翻找资料证明他的观点。
此外,这位曾获得中国科学院自然科学奖一等奖、国家自然科学奖二等奖、何梁何利奖等重要奖项的院士,办公室里只有一幅奖状,因为是同事刚刚拿回来的。