科苑人物

武向平: 迎接第一缕曙光

  • 在天山的皑皑白雪中,一位中年男子头戴军帽,身着一袭短袖军装挺拔地站立着。他的双拳有力地紧握着,嘴角透着自信、淡然和喜悦。照片中这般英姿飒爽的不是军人,而是中国科学院院士、天体物理学家、中国科学院国家天文台研究员武向平,他身后白茫茫的一片是他十余载一直坚守的“宇宙第一缕曙光探测”基地。

    武向平平日里操的是笔杆子,用的是计算机,打交道最多的是天文数据,而他却有着一份浓浓的军人情结。在中科院的奥运园区,无论严冬盛夏,只要不出差,武向平总是在清晨的第一缕曙光出现前开始工作。他收藏了不少军用物品,比如军用水壶、饭盒、背包和睡袋,这都成了他不可或缺的日常“装备”,“研究项目经常要出差,有了这些东西,我随时就可以走”。尽管工作繁忙,武向平一直坚持亲自打扫办公室,并将出差用的衣服和用品整齐地码放在办公室的柜子里。即便闲暇时刻,他也严阵以待。

    热心科普,宇宙并不神秘

    “天文台的武院士作了场《来自星星的你》的讲座,会场里观众爆满!”校园里,学生的交谈不禁引起了笔者的兴趣。“院士谈韩剧?这么时髦呀!”“是呀,武院士讲得可好了!”抱着试试看的念头,笔者给这位“时髦”的院士发去了邮件,想一探究竟。武向平竟爽快地接受了此次采访。

    今年年初,热门韩剧《来自星星的你》激起了一股“天文热”——“虫洞是怎么回事?”“真的有外星人吗?”韩剧中的都教授迷倒大批粉丝,而在一系列的科普讲座上,武向平所到之处也都引起了不小的轰动,每次讲座结束后,总有一群听众把他团团围住。今年在国科大、云南大学等学校,武向平以《来自星星的你》中提到的虫洞、黑洞、白洞等天文术语为引,拉开了一场场天文科普讲座的序幕。而在此之前,武向平科普的足迹早已遍及了全国各地的众多高校和中学。

    “大家会问各种各样的问题,比如广义相对论怎么检验,有没有黑洞和白洞,太阳能活多久……做科普,一定要讲观众感兴趣的话题。”为了备好课,武向平还破例看了这部时髦的韩剧。武向平用诙谐的言谈和通俗直白的解答让天文术语不再那么晦涩难懂,把广袤无垠的宇宙呈现在nba赌注平台|官网-app下载:人的面前。

    “学生们对天文学都很感兴趣,我真的很欣慰,因为拥有好奇心是做学问的基础。其实,宇宙并不神秘,只是传播这些知识的途径实在是太少了。”从西安电子科技大学物理专业的学士,到电磁场理论和微波技术专业的硕士,武向平从没想到自己会和天文学打一辈子的交道。然而,正是在聆听了一场天体物理学的讲座后,武向平的人生发生了转折,他被天体物理学的魅力深深征服,毅然投身天文物理学的研究。正因此,武向平深知科普的意义所在,他希望教育资源能够适当地向科普倾斜,培养青少年对科学的好奇心,科学家更要义不容辞地承担起科普的重任。“科研很重要,科普也很重要。”他认为做科普就是要让一些复杂的东西变得通俗易懂,用形象的语言来描述科学家正在做的事情。

    21CMA,一个“神奇”的项目

    “宇宙中第一代发光天体(如恒星、黑洞)是何时诞生的?宇宙中各个地方的第一代发光天体是同时诞生的吗?我们能否真的看到来自宇宙深处第一批恒星的光芒?我们能否看到宇宙从黑暗走向光明的整个过程?”探寻宇宙黑暗时代的奥秘是天文学甚至自然科学里极其吸引人、同时又极富挑战性的课题,更是武向平等众多天文学家迫切希望解答的问题。面对这个世界难题,武向平与同事提出了用一定数量规律排列的天线阵探测红移在10以上的极其微弱的中性氢辐射信号,以获得宇宙大爆炸后黑暗时代结束时的宇宙信息。这种探测宇宙最早发光天文信息的新方法,对宇宙的形成和演化研究具有重要意义。

    20038月,在南北天山之间的乌拉斯台基地,从一顶简易帐篷开始,武向平把设想逐步付诸实践,着手搭建起了基地的一砖一瓦——“宇宙第一缕曙光探测”的大型低频射电望远镜阵列(21CMA)项目启动了!武向平和同事们致力于借助中性氢的21厘米辐射来探测早期宇宙,搜寻茫茫宇宙中第一代恒星的光芒并确定它们的诞生时刻,揭示宇宙从黑暗走向光明的历史。“宇宙第一缕曙光探测”项目拥有一个美丽的名字,更承载着武向平美好的期待和心愿。

    经历了一番艰苦创业,在天山深处,南北4公里、东西3公里的两条基线组成了21CMA基地阵列,其中共有81组、总计10287个天线。这是世界上最早建成并专门用于搜寻“宇宙第一缕曙光”的大型低频射电干涉望远镜阵列,在国际上率先获得了低频波段的宇宙图像。在21CMA基地建成之际,全世界给予了广泛的关注,国际权威期刊《科学》和《自然》都给予了关注和报道。“该项科学试验具有很强的探索性质,因而承担巨大的风险。”武向平深知这项研究的道路上注定困难重重。他说:“当初申请这个项目时,我就对评委们坦承过,成功的概率是51%,失败的概率是49%。所以我早就做好了长期攻坚克难的心理准备,从来都没有动摇过。”

    去天山,时刻准备着

    在着手实现21CMA项目之前,武向平主要从事理论天体物理研究,而“宇宙第一缕曙光探测”必须借助天文观测而不是纯理论的推测。“我从小到大都特别喜欢探险,一看到野外探险节目就心潮澎湃,这个项目让我实现了探险的梦想。”武向平笑着说,然而,这探索之路困难重重。几多风雨,几多颠簸,在追寻“宇宙第一缕曙光”的道路上,武向平都甘之若饴。

    21CMA的选址历时一年,最终选择了新疆天山海拔2650米高原上的乌拉斯台地区。武向平解释道,21CMA需要建在远离人类活动的地方,主要是为了避免城市电波污染以及各种潜在的干扰比如调频广播和电视台,所以选择在电波环境相对干净、人烟稀少的偏远地区进行无线电环境和地形测量。观测站四周海拔3000余米的群山作为天然屏障有效地阻挡了来自其他地区的电磁辐射,可这也意味着研究基地的自然环境极其恶劣,生活和工作条件异常艰苦。在这举目荒芜的高寒地带,武向平和他的研究团队一待就是10年。项目运行时,武向平每个月都有一周的时间要在实验基地度过。

    “经常有学生问我去野外是不是很浪漫,我只能告诉他们别的地方可能是,但在21CMA基地,真的非常辛苦。”每次到达乌鲁木齐后,武向平和同事们要历经4个小时的颠簸才能到达研究基地,中间还要途经一号冰川以及山石陡峭的被称为“老虎口”的风口,翻越海拔4280米的冰达坂。在基地建设之初,武向平曾孤身搭了顶帐篷住在野外,每天以方便面、罐头为食,除了夜晚不时听见野狼的嚎叫声,还要克服恶劣的气候和高原反应。有一次,道路阻塞,武向平不得不背着包徒步6个小时翻越4000多米高的达坂……

    尽管野外生存环境艰苦,武向平和同事们并没有畏惧退缩,而是苦中求乐。在武向平办公室外的走廊里,有许多工作人员在21CMA基地的照片,每个人的脸上都笑靥如花。他们自己动手设计搭建房屋,自力更生;在工作的间隙,他们欣赏着天山深处的雪景和高原。武向平告诉笔者:“在选址的路途中,望着前方一望无际的草原和白雪皑皑的山尖,听着《青藏高原》那些带有当地气息的旋律,真的很享受。”

    做研究,要耐得住寂寞

    然而,21CMA项目的实施并非一帆风顺。“虽然21CMA是世界上最先建成的设备,但目前的研究进展和队伍建设已经逐渐落后。”由于后期的运行经费跟不上,现在21CMA基本处于非饱和运转状态,项目面对的最大困难就是运行资金和研究人员严重不足。与此同时,许多国家已经先后开展了类似“宇宙第一缕曙光”的探测,所投入的人力和财力远远大于21CMA

    科研,从来都不是一件简单的事。“做研究,一定要耐得住寂寞才行。”在采访过程中,武向平反复强调他这一科研信条。武向平坚持自己编写处理程序,针对“宇宙第一缕曙光探测”项目10年积累的大量数据进行理论研究和数据分析。“科学研究有一个基本的规律,就是知识的原始积累过程,这种积累也许需要一两代人才能完成,而最终突破性科研成果的获得都是这种积累的最终体现。在这个生活节奏日渐加快的社会,很多人急于求成,希望短期内出结果。但是做每一行都需要有耐心,科研工作者不应浮躁,而要沉下心来做研究。”武向平认为年轻人一定要“敢想,敢做,敢说话”,有梦就去追,一路更要坚持。

    虽然21CMA项目几度遭遇了现实的无奈,但武向平始终保持着积极乐观的心态,他相信在不久的将来,“宇宙第一缕曙光”一定会被看到,也许是在祖国西部的天山,也许是在世界的其他角落,科学探索虽有竞争,但绝无国界。“平方公里阵列”(Square Kilometer Array,简称SKA)是人类将要建造的最宏伟的射电天文设备,中国是SKA主要成员国之一,而21CMA项目是中国唯一一个在该研究领域积累了10年经验的探路者。武向平坚信不久后21CMA项目就会在国际射电天文学发展的大背景下迎来新的机遇和发展,而他一直都会朝着探索第一缕曙光的目标执着前进。

    人物名片

    武向平,天文物理学家、中国科学院院士、全国政协委员、中国科学院国家天文台研究员,从事宇宙学方面的研究,在理论天体物理和观测宇宙学等方面作出了出色的成绩:较早建立了星系团的强引力透镜统计理论,提出了在星系团中心存在致密暗物质核的思想;解释了利用微引力透镜效应寻找银河系晕暗物质实验所发现事例的成因,为认识银河系暗晕的物质构成起了积极作用;利用光学、X射线和引力透镜三种方法联合测定了诸多引力透镜星系团的中心质量,发现传统方法之偏离;利用星系群和星系团的X射线和光学观测资料系统地研究了其动力学特性,所建立的统计相关关系被广为采用;在新疆天山地区领导建设了用于“宇宙第一缕曙光探测”的大型低频射电望远镜阵列21CMA,成为国际上较早开启宇宙再电离探测的重大设备。曾获中国科学院自然科学奖一等奖、国家自然科学奖二等奖、中国青年科学家奖、2011年度何梁何利科学技术进步奖等。

    记者手记

    一晃,30年光阴过去了,武向平在理论天体物理和观测宇宙学等方面作出了出色的成绩。这一路走来充满艰辛,饱经风霜,未来的道路也会充满坎坷,可对于从事天体物理学领域的研究,武向平从来没有后悔过。当笔者询问如果给他重新选择的机会,是否还选择这个专业,武向平毫不迟疑地回答道:“我就是喜欢这个,会一直继续做下去。”

    在“宇宙第一缕曙光探测”项目中,无论是初期建设的“艰苦创业”,还是运行过程中的状况频出,武向平从不悲观失意,更没打过退堂鼓。“科研需要安安静静地去做,心要稳,不要浮躁。我们要用10年、20年,甚至更长的时间专心地干好一件事情”。

    这就是武向平,一位潜心于天文观测与研究的科研人员,一位热心传播宇宙奥秘的科普学者。他取得众多成就的人生路途,就是一段勇于冒险、乐于探索、甘于寂寞的精彩奋斗之旅!

    责编 :陈俊佑