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癡迷“無用之用”的“追光青年”

2020年12月25日 15:05
來源:新華每日電訊

  在黑暗中追尋千分之一秒間的“閃爍”,這是林琳和伙伴的工作日常。即便疫情期間也是如此。

  這種“閃爍”神出鬼沒,稍縱即逝,肉眼還瞧不著!熬拖衿岷诘纳掷锿蝗怀霈F一道閃光,你不知是狼,是貓頭鷹,還是陌生人揮動的手電筒!绷至照f,“雖然免不了讓人害怕,卻又緊緊勾著他們的好奇心!

  37歲的林琳是北京師范大學天文系講師。今年,她和25歲的北京大學天文系博士生張春風、35歲的中科院國家天文臺助理研究員王培等聯合研究團隊利用中國天眼FAST開展的一項“追光”研究,同時入選《自然》雜志和《科學》雜志年度十大科學發現。

  他們追的“閃爍”是快速射電暴。它在幾毫秒內釋放的能量相當于5億個太陽的能量。這是已知宇宙中無線電波段最強的暴發現象。

  自2007年第一次被“看見”以來,快速射電暴迅速成為天文學界“網紅”。它從哪來,誰也說不清,還有人說是外星人發的信號。全世界的許多天文學家對此知之甚少,為它著迷。

  如今,林琳和伙伴走在了研究領域最前列?焖偕潆姳┖芙苹,能不能“追”得上相當程度上還是“靠天吃飯”。

  不過,有意思的是,他們的研究入選,是因為沒有“追”著。

  “靠單干出成績的時代過去了”

  回想起“追光”的那幾天,作為論文第一作者的林琳,還記得縈繞在腦中的那種不真實感,“可能就像打了一劑興奮劑”。

  那一陣,她常拍自己的臉,擔心是不是什么時候啪一下自己醒了,就沒這回事了。

  那是4月28日早上5點多,林琳被自己兩歲的兒子吵醒,迷迷糊糊中看到手機上一條快報消息:3個小時前,銀河系內的一顆磁星開始活動。

  正是林琳一直“盯”著的那顆!她立馬一個激靈抖擻起來。

  磁星的磁場強度是地球的千萬億倍,足以把原子擠成鉛筆狀,是已知密度僅次于黑洞的特殊天體。按照現有的理論推測,快速射電暴可能來自于磁星活動,而磁星活動伴隨著X射線及伽馬射線的高能量電磁輻射暴發。

  就像條件反射一樣,林琳聯系了遠在美國的天眼FAST重大優先項目協調人張冰,提出“插隊”,申請緊急用天眼“監視”那顆星。

  “天眼觀測項目排得很緊湊,插隊就是從別人那里摳時間!奔辈尻犂碛傻脡蛴。

  當時,她告訴張冰,這是一次大暴發,出成果的可能性非常大,越早觀測越好。

  3個小時后,天眼盯著那顆磁星看了一個小時。同一時間內,美國的費米衛星也觀測到了來自這顆磁星的29個伽馬射線暴。按理論模型,這意味著有29個快速射電暴。

  拿到天眼數據的那個早上,張春風“焊”在電腦前,他要從海量數據中挖出“閃爍”!半y度相當于在15公里長的路上找到一只身長只有5毫米的黑螞蟻。而這條路上布滿了千萬只各種螞蟻干擾你,長的有40厘米,短的只有1毫米!睂ふ仪f分之一的緊張感,“和當年千米體測踩在起跑點的感覺一樣”。

  第一次處理完數據,已經是幾個小時后。張春風沒敢緩氣,反而更緊張。他沒有找到任何快速射電暴的痕跡。

  是快速射電暴太亮,天眼被“亮瞎了眼”,“燒”壞了?還是天眼沒捕捉到?還是自己搜索出了問題?有消息稱,在另外一個時間,加拿大CHIME望遠鏡和美國的STARE2望遠鏡都探測到了來自那顆磁星的一個快速射電暴。張春風的心一直懸在空中。

  經過反復檢查,張春風還是沒找到那只“螞蟻”。沒多久,王培團隊的獨立分析也做出了同樣的判斷。張春風的心從緊張立馬變成興奮,“就像過山車一樣”。

  這是一個新發現!30個磁星暴發活動只產生了一個快速射電暴。

  “不會錯的!”張春風的自信來自于天眼。中國天眼的靈敏度是目前單口徑望遠鏡中最高的。加拿大CHIME望遠鏡和美國的STARE2望遠鏡能看得廣,而天眼能看得更細更深,能發現別的望遠鏡所看不到的微弱東西。

  從4月28日觀測到5月8日投稿,他們只花了10天。團隊成員分屬不同單位,甚至林琳、張春風和王培等人此前壓根沒見過面。

  “這次是集團沖鋒的勝利,天文學靠單干出成績的時代已經過去了!蓖跖嘟忉,過去受限于設備和歷史條件,每個人都在自己的一畝三分地里單干,現在隨著技術發展和趨勢,對天體需要有多個層面的研究,而這絕不是一個人能做到的。這篇文章的合作者既有來自中國科學院上海天文臺、南京大學、中國科學院紫金山天文臺、廣西大學、河北師范大學等十多家國內科研機構,也有來自國外的科研機構。

  11月4日,《自然》同時刊發了包括這篇文章在內的三篇研究論文。三篇文章合力說明了“閃爍”的背后可以是磁星。王琳說:“前兩篇國外文章在‘閃爍’和磁星之間搭了‘一座橋’,而我們借助于天眼的研究進一步說明了這座橋的一些特征!

  入選《自然》和《科學》年度十大科學發現,對她來說其實是水到渠成的事。

  “機遇來敲門,我們剛好抓住了!彼z毫不掩飾自己當初腦子里想的是“我終于有一些工作能被寫進教科書了”。對她來說,這是對好奇心的最好獎勵。

  科研的“癮”與“追光人”的浪漫

  林琳對天文最初的好奇來自一本叫《千億個太陽》的書。高中讀的這本書的具體內容,她早已忘了,只記得自己被神秘宇宙的“引力”捕獲,陷了進去。

  而張春風迷上星空,是因為《十萬個為什么》里一張圖片——藍色海王星上有一個顯眼的黑斑。為什么是藍色的?黑斑是什么?好奇的種子在那一刻被埋下。張春風的手機里現在還存著那張圖,但他早已弄明白最初的問題。不過,新問題一次次勾著他的好奇心,又一次次把好奇心“喂”大。

  王培屬于半路出家。他原本從事核物理理論研究,他覺得自己所在的領域受制于地面實驗條件,已經停滯逾十年。照此下去,即使把自己所有文章一把火全燒了,對世界也沒有任何影響。

  但很多天體卻是現成的實驗室,能實現地面所不具備的極端條件。通過天文觀測,有可能解決物理學的基本問題。于是2014年,王培博士畢業進了中科院國家天文臺。

  在他看來,科研并不是一件苦差事?蒲杏珊闷嫘尿寗,只要有好奇心,加上有解決問題的本事,一路做下去,只會是一個驚喜接一個驚喜,最終形成“好奇心—驚喜—更大的好奇心”的正向循環,而不是苦澀和枯燥。

  林琳也享受好奇心帶來的那種“對科研上癮”的感覺。她把科研看成是“通關打怪”和“荒野探險”兩種樂趣的結合,“上了這條船,你就不想下來了!

  然而,并不是每次觀測都會找到那只“螞蟻”。有趣的東西,一直做也會疲勞。

  林琳把科研的“低光時刻”比成“堵車”。她覺得,每條道都可能堵車,那就不能一堵就想換道。不如一條道走到“亮”。

  林琳活得像個小孩,對什么都好奇。每天走的老路,她也能發現新東西。她時常提醒學生:“天文觀測沒有發現任何有趣的痕跡,這很常見。茫然沒有任何幫助,只能保持良好的心態和持續的好奇心!

  有人問她,研究天文會不會陷入“人生無意義”的虛無感?畢竟相比宇宙,人是如此的渺小和短暫。她反問道,渺小的人可以理解深遠的宇宙,不正說明人是偉大的嗎?再說,有那么廣闊的星空等著你研究,哪還有閑工夫虛無?

  “其實科研不全是外人想象的無聊、枯燥和虛無!币咔槠陂g,林琳原本有了更多專心科研的時間。然而,幫忙照顧孩子的父母回老家之后,林琳只能哄孩子睡著之后再開始做科研。盡管并不是每次都順利,但她也不覺得帶孩子消磨了她的科研熱情!爱吘鼓阍谡疹櫤⒆拥臅r候,腦子是不停的,照樣可以想星辰大海!

  這是一個為人母的天文學家的“浪漫”。

  “追光人”的浪漫常被低估。幾年前,在國外做博士后時,有一次值班趕上衛星觀測到伽馬射線暴發,那天正好是她母親生日,林琳興沖沖地告訴母親那個暴發的特點,還說這是屬于母親的“birthday(生日)暴”。

  張春風曾把“星星的指紋”光譜圖案放進玻璃里,也把“星星的聲音”磁場脈沖轉化為電音送人。有人說他不解風情,他得意地說:“光譜多美,脈沖多好聽!這是來自宇宙的禮物,不浪漫嗎?”

  在王培看來,沉浸于“浪漫”之中的天文學家,在生活的一些方面難免顯得有些笨拙。王培就因為穿衣打扮跟不上潮流,被媳婦“嫌棄”。

  上學的時候,王培就佩服那些滿頭白發還不退休的科學家,幾十年如一日沉浸在科研的世界里,卻充滿活力與激情。游戲娛樂這些“輕松模式”大家都愛,為什么這些白發科學家選“艱難模式”?入行越久,他越能嚼出沉浸其中的味道,以及它所帶來的智識上的滿足感,“這是其他娛樂無法比擬的”。

  “現在的年輕科學家面臨的誘惑比以前更多了,不少人掙錢去了!比欢谕跖嗫磥,仰望星空、慢慢變老,也是一件很浪漫的事。

  “進入這行多少都會保持好奇初心,能夠享受那份獨有的浪漫!绷至照f,“那些所謂的精致的利己主義者,在這待不住!

  可以“直線超車”的時代

  一次向學生介紹這次科研時,林琳說團隊是“站在巨人的肩膀上”!熬奕恕本褪翘煅跢AST。

  上了年紀的天文學家很羨慕林琳這一代年輕人。北京師范大學天文系主任仲佳勇記得,幾十年前想做研究,國內沒設備,只能去國外申請,有時還得花錢。如今的年輕天文學家趕上了可以“直線超車”的時代。

  “綜合國力穩步上升,國家對基礎科研投入越來越大,年輕人的后顧之憂越來越少,加上有這么好的設備,F在可能不是彎道超車,而是‘直線超車’的時代!蓖跖嘤X得自己這一代天文學家很幸運,“過去一些天文學科研領域被別人牽著鼻子走,現在至少在快速射電暴的研究上,咱們走在了最前沿!

  今年疫情期間,FAST團隊克服影響,依然滿負荷工作。張春風說:“這也是對我們青年科研人員的督促。前沿科學競爭非常激烈,哪能有歇腳偷懶的想法。天上的星星可不歇!

  “這次參與項目的成員中有超過一半的人是年輕科學家!彪S著越來越多年輕人進入,林琳漸漸感到一種“時不我待”,“有那么多的好設備,更需要年輕人用起來,做出更好的科研”。

  林琳發現身邊的人對天文學這種“無用之用”研究的興趣越來越大,“這個研究有什么用”這樣的問題越來越少。十幾年前,她在南京大學學天文,遇見的一位出租車司機分不清“天文”和“新聞”的差別;甚至有親戚還請她預測明天的天氣,讓她哭笑不得。而如今,不少已經為人父母的朋友打電話請她幫小孩推薦天文望遠鏡。

  11月論文發表,12月入選《自然》和《科學》年度十大發現,林琳等人的生活沒有激起太多的波瀾。唯一讓林琳觸動的是,有一天孩子在電視上見到自己工作的畫面時,一下子就認出來了,要求反復看。

  “被孩子崇拜是我‘追光’的又一個動力!绷至照f,也許當時好奇心的種子也在他心里埋下了。(記者 張典標、完顏文豪, 參與采寫 黃小雨)

編輯:甘曉玲