——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
他頭發(fā)半白,身材瘦削,骨子里卻常常要和西方主流的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)“唱唱反調(diào)”;他言語溫和,還常常愛笑,自己也奇怪學(xué)生們?yōu)槭裁磳?duì)他個(gè)個(gè)言怕;他衣著樸素,騎著一輛破舊的自行車在校園里穿梭,腦袋里卻思考著宇宙起源和結(jié)局這樣的大問題……
他就是中國(guó)科學(xué)院院士、中科院高能物理研究所研究員、清華大學(xué)教授李惕碚,中國(guó)首顆X射線天文衛(wèi)星“慧眼”背后的“靈魂人物”。
“慧眼”全稱硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱HXMT),于15日發(fā)射升空。為了這顆衛(wèi)星能夠立項(xiàng),李惕碚奔走呼吁長(zhǎng)達(dá)近20年。他的心中裝著中國(guó)自然科學(xué)發(fā)展的大圖景、大目標(biāo),這注定是一條不平坦的道路。
哲學(xué)的啟發(fā)
生于1939年,李惕碚還在小學(xué)時(shí),就被馬克思主義哲學(xué)迷住了。
新中國(guó)成立之初,全社會(huì)都在普及馬克思主義,一本名叫《學(xué)習(xí)》的雜志逐期介紹了馬克思主義的啟蒙讀物《社會(huì)發(fā)展簡(jiǎn)史》,十來歲的李惕碚一下就被吸引住了:“原來人類社會(huì)的不同階段都可以用科學(xué)理論來解釋,這簡(jiǎn)直是不可思議!”
少年時(shí)代的震撼讓這位科學(xué)家永生難忘。就是從那一刻起,哲學(xué)的種子在他心中深深扎根,成為他漫長(zhǎng)而曲折的科學(xué)研究之路上的一道風(fēng)景,一種指引。
中學(xué)時(shí)代,李惕碚被量子力學(xué)中的哲學(xué)爭(zhēng)論所吸引,決定考大學(xué)時(shí)一定要學(xué)物理系。高中快畢業(yè)時(shí),清華大學(xué)的工程物理系剛剛開辦,主攻原子能科學(xué)技術(shù),李惕碚義無反顧地選擇了這個(gè)系:“第一,研究原子能,量子力學(xué)是基礎(chǔ),滿足了我對(duì)前沿物理和哲學(xué)的雙重興趣;第二,當(dāng)時(shí)以為可以去造原子彈,為中國(guó)人爭(zhēng)氣。”
1957年,李惕碚步入了夢(mèng)寐以求的清華校園,然而,“三年困難時(shí)期”也接踵而至?!按蠹叶汲圆伙栵??!睘榱死斫鈴?fù)雜的社會(huì)現(xiàn)實(shí),李惕碚花了大量的時(shí)間閱讀哲學(xué)經(jīng)典。
就在這段時(shí)間,李惕碚接觸到影響他一生的書——列寧的《哲學(xué)筆記》。“這本書對(duì)我震動(dòng)非常大。我也在讀黑格爾、康德,但是列寧學(xué)習(xí)的方法跟我完全不一樣。他在書上畫了很多符號(hào),有時(shí)寫上‘胡說’,有時(shí)批注‘很好’,完全是在和作者進(jìn)行平等的交流和爭(zhēng)論。后來,我也學(xué)他的方法,在書上做筆記畫符號(hào),叉呀鉤呀驚嘆號(hào),我也用這個(gè)方法來學(xué)習(xí)物理?!?/p>
大學(xué)時(shí)代形成的學(xué)習(xí)方法和思維習(xí)慣造就了李惕碚之后數(shù)十年科學(xué)研究的風(fēng)格。他從不迷信任何學(xué)術(shù)觀點(diǎn),反而總是想要“挑挑毛病”。事實(shí)上,他的很多科研成果都是建立在挑戰(zhàn)前人結(jié)論的基礎(chǔ)上,例如在1980年代建立了銀河伽馬射線的統(tǒng)計(jì)模型,首次給出銀河宇宙線產(chǎn)生高能伽馬射線的定量估計(jì),并指出國(guó)際普遍接受的2CG星表所發(fā)現(xiàn)的宇宙伽馬射線點(diǎn)源約有一半是不真實(shí)的,經(jīng)過多年的爭(zhēng)論后,這一模型的正確性才被觀測(cè)證實(shí)。
“我總想做一點(diǎn)新的東西,特別是做出跟西方主流不一樣的東西,尤其是在長(zhǎng)期的爭(zhēng)論之后,最后證明我對(duì)了,這是特別讓人愉快的事情?!崩钐桧照f。
發(fā)現(xiàn)新“大陸”
1963年從清華工程物理系畢業(yè)時(shí),李惕碚被分配到原子能研究所云南高山宇宙線觀測(cè)站,就此走上了基礎(chǔ)研究的道路。
1980年,李惕碚第一次走出國(guó)門,到英國(guó)做訪問學(xué)者?!爱?dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)剛剛才有計(jì)算機(jī),我要跑到科學(xué)院計(jì)算所去做計(jì)算,程序要一個(gè)孔一個(gè)孔打到紙帶上去;到了英國(guó),電腦已經(jīng)有操作系統(tǒng)了,還有機(jī)會(huì)接觸到前沿的數(shù)據(jù)?!崩钐桧栈貞浾f。
面對(duì)這么好的條件,同時(shí)又和非常優(yōu)秀的外國(guó)學(xué)者共事,李惕碚如饑似渴地學(xué)習(xí)和工作著。不過,當(dāng)節(jié)奏過于緊張時(shí),他也找到了一種獨(dú)特的排解壓力的方式——看恐怖片?!爱?dāng)時(shí),國(guó)內(nèi)的恐怖片很少,國(guó)外的恐怖片,像吸血鬼、僵尸這類的,挺吸引人,還能轉(zhuǎn)移緊張感?!?/p>
不過,恐怖片的橋段只是這位“不接地氣”的學(xué)者為數(shù)不多的一個(gè)“趣談”,他的腦子里大部分時(shí)間都裝滿了各種各樣的科學(xué)問題。從英國(guó)回來后,他開始認(rèn)真思考,如何讓中國(guó)在高能天體物理領(lǐng)域趕超世界前沿?
在他的推動(dòng)下,中科院高能所開始嘗試用高空氣球搭載硬X射線探測(cè)器,到大氣層之上進(jìn)行觀測(cè)?!懊绹?guó)一個(gè)氣球上的硬X射線儀器要花幾百萬甚至上千萬美元,而我們的球載探測(cè)器作為科學(xué)院的重點(diǎn)項(xiàng)目,也只獲得幾十萬人民幣的支持,怎么去和美國(guó)比?”李惕碚指出,在硬X射線這個(gè)波段天體觀測(cè)成像尤為困難,這是造成探測(cè)器代價(jià)昂貴的主要原因?!坝布霾黄?,中國(guó)人想都不要想,這就逼著我們?nèi)?chuàng)造新的成像方法。”
于是,李惕碚和自己在科學(xué)道路上多年的老搭檔吳枚研究員一起,著手在數(shù)據(jù)處理方程的海洋中開辟新的航道,想利用現(xiàn)有的不能成像的儀器來實(shí)現(xiàn)成像。“我們倆差不多在同樣的思路上前進(jìn),整條思路都是我們互相討論、互相補(bǔ)充形成的?!崩钐桧照f。
1992年,李惕碚和吳枚正式建立了直接解調(diào)方法。與西方在上世紀(jì)70年代發(fā)展起來的復(fù)雜和昂貴的編碼孔徑成像技術(shù)相比,這種方法利用技術(shù)成熟、造價(jià)便宜的準(zhǔn)直探測(cè)器(非成像探測(cè)器)的掃描數(shù)據(jù),就可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度和高分辨率的成像,技術(shù)優(yōu)勢(shì)十分明顯。
1993年,李惕碚提出了基于直接解調(diào)方法的硬X射線調(diào)制望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想。這是一個(gè)“野心勃勃”的空間科學(xué)計(jì)劃:完成人類首次硬X射線成像巡天,發(fā)現(xiàn)大批黑洞,深入研究中子星和黑洞強(qiáng)引力場(chǎng)中的動(dòng)力學(xué)和高能輻射過程。如果及時(shí)實(shí)現(xiàn),中國(guó)將在一個(gè)重要的基礎(chǔ)科學(xué)前沿實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展。
赤子的“牢騷”
然而,讓李惕碚沒想到的是,從提出建議到正式立項(xiàng),這一等就是18年。
在為項(xiàng)目奔走呼吁的漫長(zhǎng)過程中,李惕碚坦誠(chéng)自己“發(fā)了一些牢騷”,項(xiàng)目進(jìn)度一拖再拖,科學(xué)新發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇一窄再窄,一位科學(xué)家的滿腔熱忱都化作了無盡的焦急和遺憾。
“中國(guó)近代很落后,我們這一代人,受到錢三強(qiáng)、何澤慧、王淦昌等老一輩科學(xué)家很深的影響,真正希望推動(dòng)中國(guó)的自然科學(xué)走向世界前沿。”正如李惕碚所言,他的牢騷里沒有摻雜任何個(gè)人的恩怨得失。
2010年,在王淦昌紀(jì)念文集首發(fā)式上,李惕碚在發(fā)言中深情地回憶起這位“兩彈一星”的元?jiǎng)讓?duì)HXMT項(xiàng)目關(guān)心和垂問的往事,聯(lián)想到王先生1940年就提出了探測(cè)中微子的實(shí)驗(yàn)方法卻無法在中國(guó)實(shí)現(xiàn),只能無奈地“讓別人去做”,兩代科學(xué)家面臨科學(xué)機(jī)遇喪失時(shí)同樣的心痛是那么令人動(dòng)容。
李惕碚也從老一輩科學(xué)家身上汲取了克服困難的勇氣和韌勁。不管是學(xué)術(shù)爭(zhēng)議,還是經(jīng)費(fèi)得不到落實(shí),他從來沒有放棄過。而文革期間,我國(guó)高能實(shí)驗(yàn)物理的重要奠基人張文裕先生的一番教誨讓他銘記至今:“先生用自己的經(jīng)歷說明,即使在歐美國(guó)家,基礎(chǔ)研究也不容易受到重視,需要耐心地說服政治家和出資人。他勉勵(lì)我們既要保持熱情,又要有耐心,不要過于著急?!?/p>
HXMT衛(wèi)星終于在2011年正式立項(xiàng),之后歷經(jīng)5年艱辛,最終研制成功。雖然已從研制工作一線退下,李惕碚談到發(fā)射上天時(shí),連說自己很緊張,“就像當(dāng)年放氣球一樣,每一次發(fā)射之前都很緊張。”
隨著國(guó)外硬X射線望遠(yuǎn)鏡陸續(xù)升空,HXMT衛(wèi)星已經(jīng)失去了很多新發(fā)現(xiàn)的機(jī)遇,但是李惕碚對(duì)這顆衛(wèi)星仍然寄予很大的期待:“它還是建立在直接解調(diào)的新方法的基礎(chǔ)上,而且比起當(dāng)年的設(shè)計(jì),功能大大擴(kuò)展了,目前是這個(gè)領(lǐng)域里能量范圍最寬、分辨率最好的望遠(yuǎn)鏡,很有希望獲得重要的結(jié)果?!?/p>
“深刻”的嚴(yán)師益友
在爭(zhēng)取HXMT立項(xiàng)的過程中,圍繞這顆衛(wèi)星的需要,許多李惕碚的學(xué)生先后被派遣出國(guó)學(xué)習(xí)、交流、取經(jīng),他們回國(guó)后分別承擔(dān)起衛(wèi)星各個(gè)關(guān)鍵部分的設(shè)計(jì)和研制重任。這一點(diǎn)也讓他倍感欣慰:“在這么長(zhǎng)的研制過程中,一支非常好的技術(shù)和科學(xué)隊(duì)伍成長(zhǎng)起來?!?/p>
不過,這個(gè)團(tuán)隊(duì)里幾乎每一位他的學(xué)生,提到“李老師”,第一個(gè)反應(yīng)就是“害怕”。
“我們怕他,主要是覺得自己還不如老師勤奮努力,在他面前感到慚愧?!盚XMT衛(wèi)星有效載荷總設(shè)計(jì)師盧方軍說。
“他那么大年紀(jì)了,平常走得比你還晚,事情做得比你還快,大年初一一個(gè)人就跑到辦公室開始工作了,你說你壓力大不大?”HXMT衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師宋黎明談到嚴(yán)師,不由回想起一則往事,“有一次討論,我說,目前在數(shù)據(jù)分析這個(gè)領(lǐng)域,我們可能是國(guó)內(nèi)做得最好的。他馬上把我批評(píng)了一通,認(rèn)為把眼光放在國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)太低了,要到國(guó)際上去爭(zhēng)第一。他對(duì)我們要求非常高,不允許我們有半點(diǎn)驕傲?!?/p>
李惕碚對(duì)此也有所耳聞?!翱赡埽液退麄兂苏勌煳恼勎锢?,很少閑扯,顯得不太平易近人吧。有一次,我問一個(gè)學(xué)生關(guān)于她的一個(gè)同學(xué)的婚戀傳聞,結(jié)果惹得那個(gè)學(xué)生驚呼:李老師,你也關(guān)心這種八卦呀?好像我完全不食人間煙火似的?!?/p>
李惕碚和老搭檔吳枚常常因?yàn)閷W(xué)術(shù)問題上的分歧,吵得不可開交,隔著幾間辦公室都能聽到。雖然爭(zhēng)論起來互不相讓,但在吳枚看來,李惕碚是一個(gè)深刻的人?!八窈芏啻笪锢韺W(xué)家一樣,在方程還沒有解出來的時(shí)候,就能洞見到結(jié)果大概是什么樣子,這就叫深刻?!?/p>
吳枚不愛聽學(xué)術(shù)報(bào)告,而李惕碚聽完后,三言兩語對(duì)吳枚一講,就能把他的注意力吸引過來。“他能從紛繁復(fù)雜、眾說紛紜之中找到要害,并知道從哪里突破。這就好比在地里刨白薯,他等于是把白薯刨出來、洗干凈,擱在我面前,我當(dāng)然一看就知道這是好東西?!眳敲墩f,“我們合作得多,很多東西都是受他的啟發(fā)?!?/p>
敢挑戰(zhàn)愛因斯坦
HXMT衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)出色地?fù)?dān)負(fù)起工程組織、望遠(yuǎn)鏡研制和科學(xué)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù),這也使李惕碚在最近十余年有機(jī)會(huì)騰出手來跟蹤宇宙學(xué)的進(jìn)展。
2003年,美國(guó)探測(cè)宇宙微波背景輻射的衛(wèi)星WMAP發(fā)布了宇宙組分:暗能量73%、暗物質(zhì)23%、普通物質(zhì)4%。當(dāng)學(xué)界為宇宙學(xué)從此成為“精確科學(xué)”而歡欣鼓舞時(shí),李惕碚則根據(jù)多年實(shí)驗(yàn)觀測(cè)工作的經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其中存在系統(tǒng)誤差。在重新分析了WMAP的原始數(shù)據(jù)后,李惕碚于2009年公布了新的結(jié)果:暗能量68%,暗物質(zhì)27%,普通物質(zhì)5%。然而,挑戰(zhàn)權(quán)威的代價(jià)是,這個(gè)結(jié)果在國(guó)內(nèi)外專業(yè)刊物上都發(fā)表不了,只能放到網(wǎng)上。2013年3月,歐空局宣布了性能遠(yuǎn)高于WMAP的微波背景衛(wèi)星Planck得到的宇宙組分:暗能量68.3%、暗物質(zhì)26.8%、普通物質(zhì)4.9%,與李惕碚組的結(jié)果幾乎完全相同。
李惕碚說:“從WMAP和Planck的數(shù)據(jù),我們還得到了一個(gè)更重要的結(jié)果:微波背景溫度分布的四極矩在誤差范圍內(nèi)為零,它表明極早期宇宙幾乎不存在溫度和密度漲落。這不但與建立在廣義相對(duì)論基礎(chǔ)上的大爆炸宇宙學(xué)不相容,也完全違背了量子場(chǎng)論對(duì)于真空漲落的預(yù)期?!?/p>
這一次,李惕碚要挑戰(zhàn)的是以愛因斯坦、霍金為代表人物的宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型。在這個(gè)深入人心的主流模型中,宇宙誕生于一次大爆炸,將在不斷地加速膨脹中最終走向大撕裂?!皭垡蛩固乖谔岢鰪V義相對(duì)論的時(shí)候,只知道有物質(zhì),不知道有暗能量,整個(gè)宇宙只有相互吸引的力,沒有相互排斥的力,所以他創(chuàng)造的廣義相對(duì)論的引力理論適用于黑洞這樣的天體系統(tǒng),卻不能用于描述宇宙?!?/p>
經(jīng)過數(shù)年的醞釀,對(duì)于宇宙的構(gòu)成、起源、演化及歸屬問題,李惕碚給出了完全不同的回答。不過,他指出,這種新的模型是否正確,還需要天文觀測(cè)來檢驗(yàn),按照現(xiàn)在的發(fā)展態(tài)勢(shì),五到十年之內(nèi)應(yīng)當(dāng)可以判定誰是誰非。
人類實(shí)現(xiàn)“超越愛因斯坦”的目標(biāo)需要持續(xù)的努力。“在中國(guó),從發(fā)展高空氣球到發(fā)射空間天文衛(wèi)星,這個(gè)過程匯聚了兩代人近40年的努力?,F(xiàn)在,通過HXMT項(xiàng)目成長(zhǎng)起來的研制和科學(xué)隊(duì)伍,以及他們?nèi)〉玫目臻g探測(cè)器國(guó)產(chǎn)化的優(yōu)異成績(jī),也是我們實(shí)現(xiàn)最終的科學(xué)目標(biāo)的可貴基礎(chǔ)。”李惕碚說。
(原載于《新華每日電訊》 2017-06-19 06版)
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