專訪中國天文界的「老朋友」，Gerhard B?rner教授

是什麼機緣讓Gerhard B?rner教授堅持與中國合作三十餘年？熟知中國三代天文學家的他如何評價中國及中國天體物理研究？德國物理學發展對中國有何啟示？他對今天的年輕人有何建議？聽中國天文界的老朋友Gerhard B?rner教授娓娓道來。

採訪、編譯 李穎（清華大學）

編輯 丁家琦

Gerhard B?rner教授自1973年起任教於馬克斯-普朗克天體物理所（MPA），1983年起兼任慕尼黑大學物理學教授，1984年兼任蘇黎世大學客座教授，1986年在馬克斯-普朗克天體物理所創建宇宙學專業。Gerhard B?rner教授曾出版一系列宇宙學、天體物理學暢銷書籍，以及教科書《早期宇宙——觀測事實和理論猜測》（The Early Universe: Facts and Fiction）。

Gerhard B?rner教授作為首批訪華的外國專家之一，2000年與景益鵬院士創建了馬普青年夥伴小組，這是馬克斯-普朗克天體物理所與中國科學院的首個合作組織。他致力於中德學術合作多年，為表彰其對中國科學，尤其是天文學發展的傑出貢獻，他於2011年被授予中華人民共和國國際科學技術合作獎。

本文根據2017年1月16日採訪編譯、整理而成。

圖1. Gerhard B?rner教授（第一排左二）榮獲中國國際科學技術合作獎，拍攝於2011年1月。

問：您能用幾句話簡單介紹您的研究領域嗎？

答：我的博士論文是在維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）及漢斯-彼得·杜爾（Hans-Peter Dürr）的指導下完成的，論文中我嘗試描述彎曲時空（尤其是恆定曲率的de Sitter時空）中的量子場。1968年完成博士論文後我留在馬克斯-普朗克天體物理所一年，之後前往日本京都大學基礎物理學研究所從事博士後研究工作一年，然後前往美國紐約的城市大學及華盛頓特區的美國宇航局戈達德太空飛行中心做了兩年博後。博後期間我開始研究中子星、緻密物質的屬性、脈衝星模型、X射線源。1973年起我開始任教於馬克斯-普朗克天體物理所。當我開始定期給慕尼黑大學的學生授課時，我發現學生都想寫宇宙學及其相關方向的論文。於是在學生的支持下，我逐漸將我的研究領域轉變為宇宙學。

問：您已撰寫多本科學書籍，您最喜歡的是哪一本？為什麼？

答: 其中兩本書是我個人的最愛：一本是宇宙學教科書，書名是《早期宇宙——觀測事實和理論猜測》（The Early Universe: Facts and Fiction），該書專業性強，讀者是研究生及自然科學其他領域的科研人員。我喜歡這本書，因為這是我第一次認真嘗試解釋宇宙中的天體物理學與基礎粒子理論的複雜關係。

另一本是暢銷書——《奇幻宇宙》（The Wondrous Universe），闡述了當代的宇宙觀點以及原子、基礎粒子的世界。我喜歡這本書，因為在該書中我有機會寫下我個人對科學、宗教的看法及個人的哲學理念。

問：您認為寫書是一種怎樣的體驗？

答：寫書不像你想像的那麼有趣，過程是很孤獨的，而且通常是一個漫長的過程。當然了，一旦寫完，感覺還是不錯的。

問：在您長期的科研生涯中，天文界哪些進展讓您印象深刻？

答：於我而言印象最深刻的科研成果莫過於宇宙微波背景輻射的測量。精確的測量結果決定了宇宙的模型，而這在30年前我剛開始宇宙學研究時只能是個夢想。

問：您認為未來二十年天體物理學將會實現哪些突破？

答：我相信未來的主要突破將會是觀測性的成果：探知星系形成的早期階段的詳盡信息，或許也可能通過引力波實驗了解引力的本質。

問：您初次來訪中國是什麼時候？您對中國的第一印象如何？

答：我初訪中國是在1979年9月至12月間，總共兩個半月。我初次見到中國是在中俄交界，當時我乘坐西伯利亞大鐵路火車前往中國，看到火車加了一節餐廳車廂，幾個廚師正在準備各式各樣的美食——與前幾天在西伯利亞吃的麵包和豆湯大不相同！這是個不錯的開始，但是接下來幾周我發現與我的預想不同，中國與歐洲真是大相徑庭！1979年中國剛對外開放不久，中國的發展伊始。即使在北京（我前六周在北京），汽車也非常少，到處都是擁擠的自行車、馬車、人力黃包車。每個人都穿著相同的衣服：深藍色夾克、寬鬆褲。

圖2. Gerhard B?rner教授正在為數百位學生及教師作報告。Gerhard B?rner教授的右邊是李啟斌教授［原北京天文台台長（1987-1998），2003年去世］。該照片於1979年11月拍攝於中國科學技術大學。

當時我和其他外國專家住在友誼大酒店，酒店至頤和園的路上到處是小村莊和玉米地。清晨，在早餐及授課前，我經常漫步于田間，享受寧靜的田園風光。每天有一些被遴選出來的天文學家聚在一起，到友誼大酒店的教室聽我作報告。當時我的授課內容是相對論天體物理學、X射線源、黑洞吸積等等，上課形式是一天授課、一天討論，交替進行。我每講一句，這句話就翻譯成中文，所以每次授課會花費很長時間，但是聽眾非常有耐心。在北京授課六周以後，我開始遊覽中國，包括桂林、杭州、合肥、南京、上海。當然還有許多有趣的經歷值得一一列舉，但是暫時先說到這裡吧。

問：您為什麼在過去幾十年為加強中德合作投入這麼多的時間與精力？迄今為止，中國取得了哪些進展？

答：原因很多。其一，我一直著迷於中國文化，能夠親身體驗樂意之極。其二，我是（德國）第一個長期與中國同事共事的天文學家，我有獨一無二的機會帶他們全面地了解當代天體物理學。說來也奇怪，最初與他們討論時，我發現他們所有的研究幾乎都局限於星系的旋渦結構的計算，這是受到早年間從美來華的林家翹教授的幾場報告的影響。與這些躍躍欲試、勁頭十足的同事探討天體物理學的各種新想法非常棒。他們很多人成為了好友。後來與第一批從華來慕尼黑的博士生（其中有莫厚俊教授）合作非常愉快，取得新發現之時更是歡欣不已。就這樣我與中國的情緣不斷加深，能夠見證中國天文學不斷發展我很欣慰。

圖3. 2010年中國科學院頒獎典禮

問：您一定結交了不少中國天文科學家，可以列舉一些嗎？

答：當然了。我與莫厚俊相識多年。上海交通大學的景益鵬院士是我的好友，我們已經認識近30年了。還有一些同事，是在我初次來訪時認識的：擔任北京天文台台長多年的李啟斌、中國科學技術大學許多同事、天津師範大學的夏曉陽、鄧祖淦、周又元等, 還有同我一起在1979年騎車環遊北京的鄭偉（現任空間望遠鏡研究所首席研究員）。當然還有許多人也應提及。一言以蔽之，我熟知中國三代天文學家。

圖4. 首次成立中德上海天文台合作組織，右三為Gerhard B?rner教授，右四為景益鵬院士。

問：德國在第二次世界大戰以前領銜全球物理學，但是戰後幾十年德國才重返世界領先地位。您對中國政府發展基礎學科有什麼建議嗎？

答：在納粹統治時期，許多德國一流科學家，猶太科學家或有猶太血統的科學家移民到美國。這對於德國物理學界是個巨大損失，於美國則是大有裨益。戰後德國重回世界一流水平，但是仍無法企及德國在二戰前的世界領先地位。據我目前所知，中國正在流失大量的拔尖學生，他們也都流向美國。在美國有許多科學家是亞裔，他們從事的基礎學科研究已達到世界頂尖水平。如果能夠將這些中國科學家留在國內，那幾乎可以肯定中國的基礎科學將領先世界。

問：您曾在日本、美國從事博士後研究工作，基於您的經歷，您認為日本、美國、中國之中哪個國家的天體物理學研究更勝一籌？為什麼？

答：這個問題很難回答。我只了解我的研究領域——理論天體物理學——的發展情況，我認為中國在這一領域不太亞於美國和日本。但是我的印象是中國在觀測天體物理領域是落後的。這一點讓人費解，因為中國像美國、日本一樣地為天文研究投入大量資金，比如建造望遠鏡等等。我認為原因是中國天文界從事大型實驗的科學家太少了。

問：就目前天文科研的發展而言，您認為中國與歐洲、美國有什麼差距？哪些領域是中國需要大力發展的？

答：在某些理論研究領域，中國天文學界的發展與其他國家持平，但是在觀測天文學領域，中國落後於歐洲和美國。主要原因在於中國的設備水平不高，以我之見是因為人手不足。中國需要更多天文學家。

問：您緣何對天文學、科學產生興趣？

答：最初，我在高中時對物理學，尤其是量子物理學理論非常感興趣，我想了解更多，因此決定學習物理學。對天文學產生興趣是因為後來我為脈衝星的發現、神秘的中子星、玄妙的黑洞著迷不已。

問：您從事科研多長時間？是什麼讓您孜孜不倦地致力於天文學研究？

答：自1966年讀博士開始，迄今為止我已經從事科研工作50餘年。我的研究主要是理論方面。天文學中有時候可以將理論模型與天空中的實際現象進行快速對比，與之截然相反的是，基本粒子物理學在理論與實驗相結合之前會經歷相當長一段時間。

我熱愛宇宙學是希望通過加深對宇宙的了解提高我們的認知，回答與人類存在相關的問題，比如，我們從哪裡來？生命是否有意義？

問：對於可能對天文學或科學產生興趣的年輕一代學生，您有什麼建議嗎？

答：天文學研究扣人心弦，我鼓勵年輕人加入。近年來該領域新建了許多觀測設備，發展迅速，而且天文學解決的是物理學最有趣的問題。年輕一代應該勇敢地堅持自己的想法，不僅僅做別人告知的事，更要獨立思考。

圖5. Gerhard B?rner教授及其夫人，拍攝於人民大會堂

在賽先生天文5月22日推送的《哈勃難道也是剽竊者？星系分類的變遷史》文末，有這樣一道測試題：

讀過本文後，你能分辨出下面的幾個星系在哈勃音叉分類系統里屬於什麼類型？

正確答案:

（A）橢圓星系 E4或E5;

（B）透鏡狀星系 S0或SB0;

（C）早型棒旋星系 SBa;

（D）晚型棒旋星系 SBb或SBc.

題目有些難，所以答出（A）橢圓、（B）透鏡、（C）旋渦或棒旋、（D）旋渦或棒旋的讀者都算對，我們已從中抽取了5位幸運讀者贈予《暗物質與恐龍》一書。感謝大家的參與！

專欄主持人毛淑德教授編後語：

賽先生天文自2016年4月11日開欄以來，除春節期間，平均每兩周推送一篇文章，迄今為止，共推送了37篇科普作品。其中，大多數文章涉及到天文學前沿知識介紹，內容幾乎涵蓋了天文學所有領域，包括星系、黑洞、系外行星、暗物質、暗能量、引力波和宇宙學等，當然也包括一些科學名人專訪。這些文章的撰稿人幾乎都是工作在科研一線的天文學家，每一篇都傾注了作者與賽先生編輯 （包括潘穎、馮睿，和後來的丁家琦、韓琨）以及苟利軍研究員和劉國卿博士的大量心血。每篇文章均是一改再改，雖然成稿並非盡善盡美，但至少是大家盡心儘力的作品。現在回想起來，這些科普文章雖然花了大家不少時間，但如果它們能夠真正影響到部分讀者，甚至使其中少數孩子和學生在不久的將來成長為「胸懷宇宙，讀天之文「的職業天文學家，那麼，一切付出都很值得！最後，非常感謝諸位天文同仁和讀者的支持與厚愛！

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