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中国的天文研究离顶尖有多远

类别:未解之谜 日期:2015-8-6 10:26:57 人气: 来源:

  近观冥王星、发现“超级地球”,最近的国际天文界本已好事频频,8月2日我国贵州平塘开始安装世界最大口径球面射电望远镜,又使世界的目光聚焦中国。有专家说:这台望远镜的安装,使我国的天文学真正有了一个站界前沿的机会。日前,青年报记者走访大学地球与空间科学学院焦维授,听他对这一系列事例细说一二。

  “超级地球”确实不算什么突破性发现

  发现了类地,是否意味着距离人类寻找地外生命更近了一步?

  地球堂兄?NASA 你可别忽悠人了

  美国航天局(NASA)日前宣布:“我们发现的这颗(开普勒452b),是最接近于被其他人称为家园的。”消息一出,立刻引发各家轰轰烈烈的报道。提及此,大学地球与空间科学学院教授焦维新轻咳一声说:“NASA,是在忽悠老百姓。”

  焦维新说:“报道都有些问题,问题在两方面。一是大家对这一发现的意义搞不清楚,另外就是把这个‘超级地球’太地球化了,实际上远没有达到报道所说的像孪生兄弟那样的程度。”开普勒望远镜采用的观测方法是凌星法,“凌星观测是根据光的强度做出判断,判断有没有、距离有多远,和我们看到的日食、月食现象是一样的。新发现的这颗距离地球1400光年,用人类目前飞得最快的新视野飞船到那儿去,需要两三亿年。利用凌星法观测距离那么远的一颗星,说大小、有没有水等等测得非常准,没有太多根据。在近太阳系里,我们利用三角的方法可以比较准确地测出一些的距离和大小,但是距离太远测量的准确度常低的。”

  在太阳系外发现一颗类地是多么令人兴奋,望向茫茫太空时很多人生发出不再孤单的感慨,焦维新却说:“实际上这个发现对太空探索来说没有质的变化。”这让记者想到新浪网上的一句话:这类无数个,多找到一个算得了什么。焦维新说:“这个说法很贴切,感叹得有道理,‘超级地球’确实不算什么突破性发现。”

  寻找地外生命,“我们都相信并且盼望”

  贵州平塘FAST500口径射电望远镜的建设安装,有说这个大家伙将对寻找地外生命起到很大的作用。焦维新说:“我们建立地面大型望远镜也好,发射航天器到其他环绕测量或者着陆测量也罢,寻找地外生命都仅仅是科学目标之一,不是主要目标,更不是唯一目标。其实射电望远镜的观测用途非常多,它可以接收目前飞速最快的新视野飞船的信号、也可以接收来自太阳爆发发出的射电辐射,还可以监测飞机,对国防工作发挥作用。最后才用于接收地外文明的信息。”

  外星人一直是大众感兴趣的话题,发现了类地,是否意味着距离人类寻找地外生命更近了一步?焦维新回答:“其实不那么简单。地外生命是一个古老的科学问题,也是最感兴趣的。人类向地外发射了大量探测器,太阳系内的八颗基本了解清楚了,包括大的卫星,飞行器也曾经着陆和测量过。NASA曾经对火星探测提出了四大科学目标,其中一项就是探测火星上有没有水和生命,恐怕探测类地都有这个任务。”

  寻找地外文明在上世纪60年代初就已经被提出,到如今半个世纪的时光飞逝,人类并没有收到任何来自地外文明的信息,这么长时间的投入是否有意义?对于这个问题,焦维新的回答仍然淡定,他说:“虽然没有发现地外文明,但是在寻找过程中射电天文学的发展取得了重大的突破,这在推动人类进步、拓展人类视野方面做出的贡献是巨大的。如果没有这种探索,这方面的进步也会不足。”

  粗略了解一下近四十年来的诺贝尔物理学授予情况就会发现,其中有十项和天文学有关,而这十项中又有六项出自射电天文学,可以不夸张地说:射电天文是诺贝尔物理学的摇篮。时常思索和的科学家们是否相信地外生命的存在?焦维新说:“我不但相信,而且盼望。寻找地外生命是科学上的一个巨大挑战,如果我们能了解哪些有高级的地外生命,就可以更进一步了解生命的起源。”

  说到这里,记者想起家中小孩对于此的一个问题:为什么在寻找地外生命时,要以地球人有水才有生命的认识作为标准?万一生命有各种形态呢?小孩说那是他心中关于天文最大的疑问。

  焦维新听后笑了,说小家伙的问题挺有水平,他之后的解答非常详细:“水是生命的必要条件,确实是根据地球上的经验来说的。细胞在繁殖过程中要有溶液参与,除了液体水之外,液态的甲烷、乙烷也可以。我们在土星的卫星泰坦表面就发现了含有液态甲烷和乙烷的湖,但是没有发现生命迹象。液态甲烷和乙烷的温度范围比较窄,在零下几十甚至零下二百摄氏度,水的温度范围是0至100摄氏度,这个范围是很宽的。那么低的温度对生命没有好处,当然这也夹杂了地球人的认识。这样看,我们不能完全否定如果没有液态水而有其他液态存在时生命存在的可能性,但至少可以这样说,比较起来,液体水更适合生命,所以我们把有没有液体水作为寻找地外生命的一个重要条件。”

  退休后写科普,发现其中大问题

  回答完孩子的问题,焦维新眼光关注了一下将要升入二年级、一直守在旁边的小孙女,我们突然进入了一个离开的话题:“退休后我一直在写科普书,给中小学生。前一段这个小孙女拉着我要给我讲月球,我发现原来这么小的孩子对天文也感兴趣,所以给学龄前的儿童写科普书也是我的计划。”

  在焦维新的叙述中,退休后的他已经出版了十余本书,在写作过程中,他也发现了不少问题。“开始写科普书,没有出版社愿意接,觉得赚不到钱。辗转找了几家,知识产权出版社的一位编辑非常感兴趣,他觉得大学教授、专家写科普是一条子,我列的书目他都要出。后来其中一本被评为科技部50本优秀科普书,但也不见什么宣传和反响。”因为写书,焦维新经常到书店看,他发现科普书很多,但净是几大未解之谜之类,“这不是让人系统了解知识的书,”另有一类工程性太强,比如载人飞船,这类工程有的是钱请科学家,“这种书说它专业专业工作者不会看,说它科普吗,一般老百姓又看不懂,就是工程的象征。”

  写科普书是焦维新的一种,实际上从经济效益来说是赔本的买卖,但他觉得孩子们看了能受益,是老教授的一种责任。焦维新最抱希望的一本书名叫《太空诗画》,他挑选了300余张精美的太空图片,配以唐诗,那是给孩子们的礼物。“我平时就有写诗的习惯,以前讲课讲到结尾也会配几句诗,把一堂课的内容做一个概括。比如讲到月食坑,配一首诗:满目萧然遍地坑,茫茫月海水无踪。纵使吴刚难酿酒,嫦娥后悔到月宫。课堂气氛就活跃了。”

  除了写书,焦维新还是中国老科学家巡回团的,四年时间,已经走了数不清的城市。“每次给孩子讲,看到孩子们听得那么专心,笑得那么开心,事后还围着我签名,我很有点当明星的感觉。”孩子对课外知识的渴望很高是焦维新直观的感受。一次在重庆,陪同的一位科协工作人员身边坐了一个小男孩,一直捂着肚子,他就问,小朋友是不是肚子不舒服啊?男孩说:“不是,我要小便。”那快去吧!“可是我舍不得离开。”

  一次科普可能影响一个孩子今后的发展道,对他树立一个远大理想起到作用,“但是整个社会科学的氛围还是差的,所以提高全民科学素质的还很漫长。”说到这里,焦维新不禁有些感慨。

  嫦娥计划和环月探测

  写书,实际上并不起始于退休以后,在大学担任教职时焦维新已经有四本书出版,而且是到现在还在为北大地球与空间科学学院的师生们所使用的教材。

  焦维新1965年考入大学,他说这是他幸运的地方,因为晚一年就是“”开始,上大学变得不可能,但不幸在于本该好好学习的年华被“”冲击。毕业后焦维新留校,很长一段时间都只是助教身份,普通物理学全部过但轮不到他上台讲课,因为大家认为这一批大学生没有好好学过知识。直到1983年,学院开设空间探测课,这是一门新课程,老教授们也没讲过,焦维新才被为。

  课程第一年请的是空间科学院的老师来讲,第二年由焦维新全面接手,“2002年我出版了我的第一本书《空间探测》,这也是这门课的第一本教材,之前一直是从文献中找资料。现在这本书仍然是教材之一。”

  90年代焦维新还开过一门名为太空探索的通选课,之后又开设了科学、空间天地学课程,这方面的书都是焦维新所写。“这是四门出来的课程,虽然受了大累,但也有大乐。”焦维新说。

  焦维新研究的强项也和自己的教学内容有关。最早搞空间探测技术,后来还有空间天地学。我国要发展月球探测,在学术领域进行研究的阶段,焦维新就参与其中。在一次学术会议上,焦维新提出两个,一是把月球探测计划命名为嫦娥,理由是世界上众多空间探测项目都是以大众最熟悉的事物命名,比如阿波罗,“我国当然是嫦娥奔月最为妇孺皆知,我想以此命名可以更让人关注,之后就被采纳了。”

  焦维新提出的第二个是在机器人登陆月球前,应该先做环月探测。“那时探测工作都是工科院校组织的,像大学、哈工大,他们的报告中几乎一色机器人。我就说即便用机器人,也应该先了解机器人落在什么地方,探测什么地方,所以我们第一步应该进行环月探测。而且环和绕两个字比起来,环比绕更合适,环有轨道,绕好像会跑远。这个也被接受了。”

  “我们在太空研究方面为人类做出的贡献太少”

  对于自己所从事的学问,焦维新的看法很朴实,他说:“研究太空、天文学问题表面上来讲离人们的生活比较遥远,不像发射一颗应用型卫星马上能见到实效,比如气象型卫星能预报风云变幻;我国刚刚发射的北斗卫星可以实现全球性的定位,但是太空问题、天文学研究可以极大地丰富人们的知识,开阔人们的视野,这也是人和其他生物的不同。不断探索的是人类的特质,如果我们总是坐在地球上研究,不发射航天器,不进行深空探测,不是相当于坐井观天吗?”

  “而且,人类在探索初始并不知道航天器有多大用处,逐渐认识到原来可以给生活带来很多便利,继而向更远的地方探索,这确实是人类的进步。人类的进步不只体现在涨工资,生活质量提高了,生活富裕的同时,如果,界上也得不到应有的尊重。”

  回顾太空时代,最早是前苏联人认识了月球,接着美国人登上了月球,之后人类看到了太阳系中的火星、,前一段冥王星也可以看到了,科学取得了极大的进步。“我们国家在这方面为人类做出的贡献太少。应该说在科学技术,特别是太空科学方面美国、欧洲、俄罗斯是处于主导地位的。反过来说,我们的贡献微乎其微,我们只能利用别人公布的数据做一些研究,发表几篇文章,只是跟在别人后面做一些补充性的工作。”

  “我们经常以四大发明作为骄傲,可是已经几千年过去了。”说到此,焦维新颇有些遗憾。

  “回来待一年就落后一年”

  “我们的很多学生到欧美留学,很大一部分选择不回国。”为什么?“我和很多学生聊过。他们的想法是在那边可以得到卫星的第一手资料,做的是前沿性工作,而我们国家目前没有,回来待一年就落后一年。五年以后,外面的世界什么样子他已经不知道了。”确实,虽然回国也可以根据国外的数据进行研究,但那毕竟是别人嚼过的馍,再嚼味道也不香,而且很难获得顶尖的发现了。

  关于人才外流,大学听到的声音不少,有的甚至说得很难听。“我觉得也不能这么说,学生有学生的考虑。1978年就鼓励年轻有志气的人走出去,所以不管他选择留下还是回来,都会给我们国家带来好处。留下的经常回国做学术交流,回来的学到了世界性的科技知识,这都会对我国的航天事业有贡献。所以这个问题应该从发展人类文明的角度看待。”

  焦维新举例说:“像我们的空间物理技术研究所,从国外回来了四五个学生,都常优秀的人才,当年的博士论文都被评为优秀论文。他们回来后除了正常的工作学习外,一年半载会出去做一次访问交流,这样基本可以及时了解国外最新的发展水平。他们的文章也可以在国际相应的顶尖上发表,在一定程度上带动了我们国内的发展,同时也提高了自己的知名度。”

  “技术方面我们和发达国家差距很大”

  航天事业的发展要从的国情出发,我国有自己的特点。我国目前有自然航天工程、北斗,还有探月工程,“这三项工程完成以后会对我国从一个空间大国成为一个空间强国起到很大的作用,而在这些大工程接近尾声时,开展一些深空探测是完全必要的,也是可行的。”深空探测方面很多学者都有考虑,比如火星探测,2007年我国就立了项,进行了前期研究。“我记得嫦娥一号发射不久,我去参加科技部组织的一个论证会,就有火星探测、小探测、卫星的研究等等审查项目,但这些研究还停留在学者范围内,没有形成国家的计划。”焦维新说。

  人类探测月球从2007年进入了一个新的发展阶段,第一个发射卫星的是日本,接着是我国,第三个是印度,然后是美国。美国发射的卫星数量比较多,而且获得的也非常丰富。“印度卫星的特点是卫星一般,但它的仪器中一小半是美国航空航天局和欧洲空间局提供的,这些仪器都是当今世界上顶尖的。印度发现月球北极地区坑里有水就是美国的仪器。”如果把月球探测也作为深空探测,也是仅仅迈出了一小步,我们和发达国家还存在着不小的差距,“主要是技术。我们已经发射了那么多卫星,对月球本身的研究却只发表过一篇文章,这从投入产出来讲是不相配比的。这里面有多种原因,一是我们比较重视工程目标,对科学目标的选择重视不够;另外和我们整个的体制也有关系,国外对于技术可以做到集思广益,我们却还有很深的‘肥水不外流’的观念。”

  有一件事让焦维新最引以为傲,“我50多年没有离开教学,我一周最多时上9个课时。那时太空探索是热门课,学生选课不太容易选到。”北大对教师有评估系统,有学生给焦维新写的评语是:他是一个太空导游,让我们在欢笑中度过愉快的周末。被北大的学生评为十佳教师,“是我最看重的一个项,虽然一分金都没有,但是能得到北大师生的认可,我觉得很值得骄傲。”(文/王勉)

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