為什麼AI死活看不出誰長得好看？今天我們聊聊審美

知識 11-07

作為「慧眼」天文衛星首席科學家，張雙南除了研究黑洞、中子星這些奇異的天體，也饒有興趣地研究美學。他對美的研究比研製衛星的歷史還要長。發現美有什麼判斷條件嗎？張雙南用六個字來總結：「沒缺陷」「不常見」。

今天，張雙南將要給大家展示「慧眼」衛星的科學之美以及它如何給我們帶來宇宙之美。本文根據有意思博物館演講劇場——我是科學家特別專場【借你一雙「慧眼」，去看宇宙之美】現場演講整理。

張雙南演講視頻：

以下為張雙南演講實錄：

大家好，非常高興今天有機會跟大家交流。隨著剛才的合唱，我們團隊的成員已經把「慧眼」衛星激動人心的時刻展示給大家了，今天我還要給大家展示「慧眼」衛星如何給我們帶來宇宙之美。

中科院高能物理所的年輕科學家們表演的合唱《慧眼星願》

我從藝術、科幻和科學講起。

什麼是藝術？大家平常都說藝術來源於生活高於生活。簡單地講，藝術是對生活的審美創造。

什麼是科幻？科幻來源於科技，但是又高於科技，所以我把科幻叫做對科技的審美創造。

科學來源於自然，是我們對自然的觀察，但是高於自然——我們從自然裡面總結、發現科學規律，科學是對自然的審美髮現。

這裡有共同的兩個字叫做：審美。什麼是審美？怎麼審美？我們先從這個問題談起，講講我們的「慧眼」衛星是怎麼給大家帶來宇宙之美。

我們先看看怎麼審美。

人工智慧非常火，有一家公司造了一個人工智慧，讓它們取代評委進行選美。具體怎麼做的呢？如果你想成為女神或者男神，就把你覺得最好的照片寄給它，人工智讀取這些照片之後選出來它認為的男神和女神。

這是它選出來18到29歲年齡段的男神女神，大家都知道這個年齡段是最美的時候。從結果看人工智慧顯然不會審美，至少不像我們大部分正常人的審美。

那到底怎麼審美？

有一篇科學研究論文，叫做『基於大腦的審美理論』（Toward A Brain-Based Theory of Beauty），研究我們大腦的審美判斷。這篇論文被引用134次，被閱讀5萬餘次，屬於非常高引用的論文，影響力很大。

這篇論文研究的是藝術、音樂和景觀的審美有什麼共性，這是我們生活中經常出現的幾種審美——剛才的合唱給大家帶來的是藝術的審美，我的口琴演奏給大家帶來的是音樂的審美，秋天來了，我們會看到美麗的秋色，是景觀審美。

這些審美有什麼共性嗎？在我們大腦裡面產生什麼樣的情況呢？

演講嘉賓張雙南：《借你一雙『慧眼』，去看宇宙之美》

他們研究的結果是：不管哪一類的審美，都和我們大腦裡面一個叫做「情緒大腦」的地方非常有關係。做腦科學研究的人早就知道「情緒大腦」了：它負責快樂和獎賞，大家笑得很開心的時候，你大腦裡面這個地方就活動起來。他們研究的結果是，用眼睛看到的視覺美和用耳朵聽到的聽覺美，都會在大腦里的同一個地方發生反應。

還有一篇論文也非常重要，由神經科學家、物理學家、數學家一起寫的交叉學科論文。這裡強調一下，其中的數學家是菲爾茲獎獲得者，是在世的最有影響的數學家。這幾個科學家研究了另外一類的審美，我們把它叫做「通過理智或者理性的一種審美」----對科學的審美。他們發表的這篇論文，閱讀引用和社會關注度更高。非常著名的數學家阿提亞自己說：他發表的所有論文，包括他的數學論文中，這是閱讀量最大的一篇論文。

在這篇論文裡面，他們研究的是在數學家眼中哪個方程是最美或者最丑的。他們選取了倫敦地區的幾十位數學家，對60個數學方程進行美或者丑的排序。

這張圖是數學家們眼中公式的「顏值」分布。中間的部分是比較平庸的，不美也不醜；最左邊的和最右邊分別是最丑和最美的。他們首先得到一個結論：極美和極丑的數學方程很少。

他們又在這些數學家們審美的時候，同時掃描他們大腦裡面的活動，發現就在視覺美和音樂美活動的那個區域發生了活動——仍然是「情緒大腦」在活動。

視覺、聽覺和數學美的活動區域都是「情緒大腦」。因此他們的結論是：第一，審美是情感的活動，沒有情感不會帶來審美；第二，這個區域負責快樂和獎賞，美感給我們帶來快樂是獎賞；第三，極美和極丑的比例都非常低，中庸的比例比較高。

這些研究都支持一個很可能的結論：我們大腦做審美判斷的時候，判斷的條件存在而且唯一。否則不會幾類完全不同的審美最後導致大腦同一區域產生活動。

但是他們沒有告訴我們這個條件到底是什麼。我們用標準的三段式的科學方法來進行研究，首先要進行歸納，把各種視覺美、聽覺美、科學美放在一起總結共性。總結好的話，就有可能得到了大腦做審美判斷的條件。如果你認為這個條件是對的，就進一步開展科學的實證，科學很重要的一點就是要實證。

實證包括兩個方面：證實和證偽。

第一步是證實，找更多你認為美的例子，逐一檢驗是不是符合你前面歸納總結出來的條件，如果發現有一些例子不滿足的話，說明這個條件還不是很完善，你要回去修改這個條件。

第二步是證偽，是要找出不符合美的條件。你前面找了大腦審美判斷的時候需要的條件，然後找不符合判斷條件的審美對象，逐一檢驗它是不是美。不符合條件如果你覺得仍然美，就說明這個條件並不合適，要修改。經過很長時間的修改之後——比如說我，做了30來年這件事情——就有可能發現我們大腦對美的判斷條件。

我發現了兩個條件，用六個字來總結：「沒缺陷」「不常見」。我需要做一下解釋，什麼叫做「沒缺陷」「不常見」。

「沒缺陷」是用「你的」價值觀來判斷的，和別人沒有關係。什麼叫做「沒缺陷」？通常用來表達的有可能是實用的事情，但是更多的是精神層面的。比如我說這個劇場是「沒缺陷」的劇場，為什麼呢？滿足我演講的條件，大家坐在裡面聽得也挺好。但是這個劇場美不美是另外一回事，我們還不知道。精神方面經常講的是某件事情很自然、很合理、很完整、很真、甚至很善良，符合我們價值觀，我們就說是「沒缺陷」。

「不常見」是由於「你」個人的經歷導致的「你」個人的見識所決定的。如果這個審美對象或者這個審美對象的某個特質對你來講是「不常見」，就滿足了「你的」審美判斷的第二個條件。我們日常用什麼樣的語言來表達「不常見」？通常我們用別樣、不一樣、特別、出色、出眾、清新、不俗、個性等等，「洋氣」對中國人來講是特別重要的一個「不常見」。和這個相反的是什麼？是「常見」：土氣、市儈、平常、山寨等等。

很顯然，我們能夠舉出所有我們認為「美」的例子都符合「沒缺陷」「不常見」，這是「證實」。但是我剛才講了，科學研究很重要的一步要做「證偽」，也就是舉反例，問有沒有不符合這個條件的情況出現，也就是有不符合「沒缺陷」「不常見」的美嗎？

相信當我說「沒缺陷」作為美的判斷標準的時候，在座的很多人尤其是學過藝術的都會想到，美學理論很重要的研究對象就是「斷臂維納斯」，「斷臂維納斯」被稱為「殘缺美」的代表作。「殘缺」就有缺陷呀，所以大家都覺得缺陷會帶來美。

真的是這樣嗎？

「斷臂維納斯」真的給我們帶來「缺陷之美」嗎？並沒有。它是雕塑，雕塑沒有實用功能，雕塑的斷臂不是缺陷，哪個女孩子為了追求更美去斷臂的？藝術家沒有人干這個事兒，普通人也沒有干這個事，在人類歷史上就從來沒有發生過一次為了追求美而故意斷掉一隻手臂的。所以，雕塑的斷臂是因為雕塑沒有實用功能，並不是缺陷。

有人說距離產生美。距離的確產生美，我有時候把眼鏡摘下來看到周圍都是美女。為什麼距離產生美，因為距離掩蓋了缺陷。我進來之前化妝師堅持要給我化妝，哪怕稍微化一點也要化，為什麼呢？她要把我的缺陷給掩蓋住。

有人說有愛就有美。中國人都知道「情人眼裡出西施」這句話，我經常在朋友圈裡面看到年輕的父母們曬孩子的照片，長牙了站起來了會笑了，誰家的孩子不長牙誰家的孩子不站起來誰家的孩子不會笑？但是在你的眼裡，你的孩子所發生的每一件事情都是極端「不常見」，因為你愛你的孩子，你會發現他的「不常見」。你的孩子很調皮，到人家家裡搞得雞飛狗跳，朋友煩的不得了，你卻很開心：我孩子調皮是因為聰明。你的愛就會使你忽略他的缺陷，這是原因。

為什麼「沒缺陷」「不常見」會帶來美感？因為審美是以自我為中心的感性行為，「沒缺陷」符合我的價值觀，符合我的價值觀就是對我的獎賞，「不常見」又體現自我優越感，自我優越感給我帶來快樂。我常常見到朋友圈裡大家發很多照片，都是這兩個原因。獎賞和快樂使我們大腦裡面「情緒大腦」這部分活躍起來，給我們帶來美感。這就很容易理解發朋友圈的行為了。

我也一樣，到各個地方旅遊的時候會拍照片發朋友圈，特別希望朋友說照片很美。曬照片的目的是什麼？是得瑟，不是分享。我問過曾經到過喜馬拉雅山頂的一些朋友：你到山頂最想乾的是什麼？他說我最想拍一張照片發朋友圈，可惜沒信號。白乎乎的一片，有啥美的？啥也看不見，不就是得瑟嗎？得瑟我到了那個地方你沒去，自我優越感。

剛才講了「沒缺陷」「不常見」就是美，這是審美兩個要素的一種組合。但我們大腦還會做各種其他判斷：審美對象「沒缺陷」，但是「很常見」，這就是俗；如果有一點缺陷，但是這個缺陷也很常見，這就是丑；如果有缺陷，但這個缺陷很「不常見」，那你第一次看到這個缺陷的時候，你會被「丑哭」，因為太可怕了；如果完全沒有缺陷完全不常見，那你會有美哭的感覺。當你第一次看到這樣「美哭」的事物時，可能你也會用「美爆」「美炸」等等，反正就是美的不得了的東西。「不得了」體現在哪？體現在你第一次看到。

我們可以看到大腦審美的這兩個要素的各種組合，就告訴我們平時所做出的各種審美的判斷：美、俗、丑、丑哭和美哭。

2017年的諾貝爾物理學獎授予了對激光干涉引力波天文台和發現引力波作出了決定性貢獻的三位物理學家，這三位物理學家是韋斯、索恩和巴里什。

索恩這個人很有意思，前一段時間有一個電影《星際穿越》非常火爆，他就是這個電影的科學顧問。我一開始講科幻就是對科技的「審美創造」，這裡我要講一點《星際穿越》這個電影，讓大家看看「審美創造」在這個電影里怎麼實現的。

這是這部電影裡面我特別喜歡用的一幅照片。這是一個什麼場景呢？父女深情相擁仰望太空，他們在想什麼？看看身後荒涼的情況，人類對地球已經折騰成這樣子了，人類是否永遠在地球上生存下去？如果不能的話，茫茫的宇宙當中有沒有我們人類新的家園？這個思考促使父親做了「星際穿越」，到了黑洞裡面去，最終拯救了人類。這一切都是從這個照片開始的。

旁邊兩張照片分別是父親要出發的時候與女兒告別的場景，以及父親完成任務回到地球之後找到他女兒的情景。由於穿越的原因，他仍然很年輕。但是女兒已經比他老得多了，他們再一次深情相擁。電影里父女之愛的情懷讓我潸然淚下，我特別喜歡講電影里這個地方，世界上所有的父女之愛都是這樣的。

電影另外一個主題是關乎人類的未來——地球已經不適於人類繼續生存下去了，要找人類未來的家園。這個主題讓我心潮澎湃。

作為美國的大片，英雄救美是少不了的：教授布蘭德讓他的女兒到黑洞裡面去獲得黑洞的量子數據並傳遞給地面上的科學家父親，父親就可以把這個理論搞對從而拯救人類了。在所有的美國大片裡面，當女一號遇到危險的時候，男一號必須要挺身而出。所以當女一號女布蘭德準備到黑洞裡面去的時候，男一號庫珀一把把她推開，自己一頭扎到黑洞裡面去了。英雄救美的情節讓愛穿越時空，他到黑洞裡面去了，他們的愛仍然在宇宙當中迴響。我們知道電影的最後一個場景是男一號再一次出發去找女一號。

這個電影還有一個更重要的情懷----科學的情懷。電影最主要的場景是穿越了黑洞視界之後，在黑洞的中心獲得量子數據。為什麼冒著這麼大的危險還要到黑洞中心去獲得量子數據？因為科學在黑洞中心是崩潰的。為什麼崩潰呢？我們今天最好的科學理論是相對論和量子力學，尤其是廣義相對論和量子力學，在黑洞中心，統統失效。這個地方密度無窮大、引力無窮大，所有的物理量都是無窮大，現有的科學理論不能使用。但是要想拯救人類，讓人類離開地球到另外一個地方去，必須要有辦法操縱引力，而要實現操縱引力，就必須把量子力學和廣義相對論統一，這就必須要獲得那個地方的數據，再和科學理論去對比，才能發現正確的科學理論。

電影裡面男一號在快要到黑洞中心的時候掉入了一個五維時空，在五維時空里把他和仍然在地球上等待父親回來的女兒進行通訊，用引力波的形式把黑洞里獲取的數據傳遞到地球上，讓女兒可以探尋最終統一引力和量子理論的最終的理論，這樣就可以操縱引力，實現人類大轉移。

《星際穿越》里的這個科學情懷讓我「量子糾纏」。

《星際穿越》的審美創造到底是怎麼做到的？

首先一個原則就是科學顧問索恩教授和電影的導演之間做了一個約定，約定電影的任何內容都不能違反物理學規律和我們對宇宙的知識。因為我們在認識物理學和宇宙方面有了很大的進步，這就確保了電影在科學上面是嚴謹的。當然，我們還有很多物理規律和宇宙的知識不理解，不理解可以發揮，但是發揮必須來自真正的科學，不能隨便亂編。這就給藝術創造留下了合理的空間，既確保了電影的科學嚴謹又給藝術創造留下來空間，這是這個電影的審美創造原則。

演講嘉賓張雙南：《借你一雙『慧眼』，去看宇宙之美》

回到大腦審美的兩個要素，第一個要素是「沒缺陷」，《星際穿越》在哪個方面是「沒缺陷」的？

第一它傳遞的是正科學。黑洞、蟲洞、五維時空、引力波、量子引力、終極科學理論、潮汐力、相對時間等等，是正確的科學理論，或者是科學正在探索的部分，雖然不知道它是正確還是錯誤，但是基於堅實的科學傳遞的正科學，不是胡編的東西。

第二傳遞的是正能量。是什麼正能量？關於人類的命運、關於父女之愛、關於英雄救美、英雄不死、大團圓、人類最終成功星際移民，傳遞的是正能量。

正科學和正能量就是《星際穿越》的「沒缺陷」。

《星際穿越》還有「不常見」。它的「不常見」體現在各種懸念和包袱，懸念從一開始就有，包袱從一開始就有，甚至電影結束了，有些包袱已經抖出來了，我們還沒有理解。這就是為什麼從2014年後一兩年，我到處去解讀《星際穿越》——它給你設了很多懸念、很多包袱，這些都是它的「不常見」，包括父女經歷的各種怪事，如何去黑洞如何從黑洞逃出來如何隔空傳遞信息，在五維時空裡面信息到底怎麼傳到地球上來的——很多懸念和很多包袱。

另外，電影里有很多黑科技對我們來講也是「很不常見」的，比如說利用蟲洞發現引力波，利用蟲洞進行穿越，非常高的巨浪，用引力波傳遞信息，還有漂亮的不得了的絢麗的黑洞等等。各種黑科技給我們帶來了「不常見」的體驗。這部電影非常的成功，是科幻電影審美創造的典範，它在科學和人文情懷做到了極致，做到極致當然就是「不常見」。

它最終給我們帶來的是「完全沒缺陷」「極端不常見」的審美體驗，可以說這個電影是一個美哭的電影。這就是為什麼這部電影創造了當時全球票房的第一，能夠跨越文化跨越地域，在哪裡都得到非常高的讚美。

在電影當中是怎麼「發現」的引力波？他們聽到了引力波的信號，在天文觀測設備上發現時空發生了畸變。他們發現48年前出現了一個蟲洞，引力波的信號通過那個蟲洞傳遞過來，引力波就是時空的畸變，通過蟲洞發現了引力波。穿過這個蟲洞，電影上面飛船瞬時可以到達遙遠的黑洞，瞬時回來，實現穿越。這就是為什麼男一號回來之後還很年輕，地球上的人們已經非常老了，他女兒已經老得在病房裡面了。然而現實里，天文學家還沒有發現蟲洞，所以科學研究不能依靠科幻。

索恩2017年獲得諾貝爾物理學獎，他到底是怎麼探測到引力波的？給大家做一個簡單的介紹。

科學家們用的是激光干涉引力波天文台，簡稱LIGO，來探測引力波。這個探測器是在沙漠的兩條四公里長的管道，當引力波到達的時候，兩個真空管道一個變長一個變短，如果探測到了這個變化就探測到了引力波。在真空管道裡面，激光來回地反射，用激光測距。激光測距是今天人類常用的一個測距手段，原理上並不複雜。

索恩從80年代就開始帶領團隊做引力波的探測，直到2017年才獲得諾貝爾獎，他們用了30多年的時間才終於實現了引力波探測，原因就在於需要建造一個地球上有史以來最精密的距離測量儀器。

當1916年愛因斯坦預言引力波應該存在的時候，愛因斯坦同時說：人類永遠也不可能探測到引力波，因為要探測引力波需要儀器的精密程度，人類永遠也不能做到的。不是說今年做不到50年做不到100年做不到，愛因斯坦說永遠也做不到。但是這批天文學家們表示不服，堅決不信這個邪。他們堅持做了幾十年，做成了地球上最精密的儀器，可以測量到極小的距離的變化。

我剛才給大家講引力波到達時LIGO的兩個管道一個變長一個變短，到底變了多少？變了米。我們頭髮絲是米，比頭髮絲小1萬倍是原子的大小，比原子再小10萬倍是原子核的大小，比原子核再小1000倍，才是米。他們要的是米，要探測的是比原子核還小1000倍的這麼點距離的變化。

這個團隊花了幾十年的時間，一千名科學家用了美國科學基金會歷史上最大的一筆錢，建造了這個探測器，終於達到了這個精度。2016年2月11日，團隊當時的負責人（索恩教授多年前已經退休）宣布愛因斯坦100年前預言的引力波終於被人類聽到了。

這個視頻就給大家看一下，「聽到」的引力波到底是什麼。

這是兩個黑洞，綠的是兩個黑洞相互繞轉的時候發出來的引力波，引力波向外傳遞，兩個黑洞因為相愛變成了一個黑洞。這件事發生在13億年之前，13億年之前產生的引力波一直向地球旅行，最近終於到達了我們的地球，讓地球有了一點點的變化。實際上變化是非常小的，在這個探測器裡面，人們終於「聽到」了引力波的信號。

我為什麼用「聽」？大家可以看到這種距離的變化是振動，非常類似於聲音的傳播。我說話的聲音各位聽到了，並不是我的吐沫星子跑到你的耳朵裡面去了，而是我說話的時候推動了我附近的空氣振動，我附近空氣分子的振動推動了它前面分子的振動，這個振動傳到了你的耳朵裡面，讓你的耳膜發生了振動，你就聽到聲音了。剛才給大家看的那個視頻也是一樣，是引力波讓空間有了一個振動，這個振動最終傳到了引力波探測器上面，被探測到了。所以引力波探測器是人類的助聽器，可以聽到宇宙的聲音。

2016年2月11日美國這個團隊宣布發現引力波的時候，我非常地激動，在朋友圈裡連續兩天分別發了兩個東西，第一個是一首詩《引力波和糾纏態》，第二個就是一篇文章叫做《美猴王駕到引力波的八卦終於可以說了》。我在這個題目上把引力波的探測叫做「美猴王駕到」，而這個「美」就是我們審美的「美」，我把它叫做美猴王，美猴王的意思是猴年當年最「美」的科學事件。

探測到引力波怎麼會變成很「美」的一個科學事件了，這跟審美又有什麼關係呢？為什麼發現引力波我把它稱為美猴王？

再看看我們審美的兩個要素，從科學家的角度，當我們知道引力波被探測到時候，我們覺得非常的美。

演講嘉賓張雙南：《借你一雙『慧眼』，去看宇宙之美》

審美第一個要素「完全沒缺陷」，看看它是怎麼體現出來的。它驗證了引力波的探測原理，這點非常地重要。當引力波終於被發現之後，這個團隊的另外一個負責人，麻省理工學院的教授韋斯，他是最早的發起人，最後他和索恩合作做了引力波的探測。他說：我終於可以睡著覺了！這麼多年我真的睡不著覺，我不知道這個探測原理對還是不對，我忽悠了一千多個人跟著我幹了30多年，如果這個原理是不對的，怎麼給別人交代？他終於可以睡著覺了，說明這個探測原理是對的。同時，它驗證了廣義相對論的引力波預言。愛因斯坦1916年根據他的廣義相對論預言了引力波，100年之後終於被探測到了。據我所知，這是人類歷史第一個科學發現距離他的預言時間這麼長，用了一個世紀的時間。

審美第二個要素，「極端不常見」。幾十年的努力，地球上最精密的距離變化測量儀器，幾十年來發表的第一篇正式的有科學結果的論文，我從來沒有見過任何一個科學團隊，搞了幾十年還沒有解散，也沒發表什麼像樣的論文，第一篇科學論文就獲得了諾貝爾物理學獎，而且這篇論文有上百個單位參與，上千位作者。當時是春節期間，所有人的手機大概都被這個事件刷屏了。還創造了五個「第一次」，是不是非常「不常見」？第一次直接聽到引力波；第一次利用一種從來沒有被探測到的信號探測宇宙；第一次真正發現了兩個黑洞在一起的系統；第一次聽到了兩個黑洞的併合；第一次發現了兩個大約30倍太陽質量的黑洞，這也是完全的意外。

所以，這個引力波的探測事件是「完全沒缺陷」、「極端不常見」，把它稱為「美哭」的科學事件是完全可以的。

截止到2017年8月14號，這個團隊已經「聽」到了五例黑洞併合的引力波的優美聲音。但是，其他的天文學家，包括造望遠鏡的這些人，沒有「看」到這兩個黑洞併合在一起產生引力波——沒有看到任何的光信號產生或者電磁波信號產生，一個也沒有。他們在那裡聽，我們這些人死活看不到東西。

在LIGO 「聽」到引力波之前，天文學家們建了很多天文望遠鏡，中國也有很多。但望遠鏡是看宇宙的，看到的是非常安靜的、一點聲音都沒有的宇宙，不能聽。以前天文學家都是聾子，他們從來沒有給你們聽過宇宙的聲音，只是給你們看照片，說這個漂亮那個漂亮，因為我們聽不到，我們是聾子。

終於，LIGO可以聽到引力波的雷鳴了，兩個黑洞併合在一起的雷鳴。但是我們把望遠鏡指過去，什麼信號也看不到。難道我們就是看不到引力波併合在一起的閃電嗎？聽到了雷鳴看不到閃電，難道天文學家又變成瞎子了？

天文學家是非聾即瞎嗎？

這就是有缺陷，所以不能稱我們做的事情是完美的。這個情況好像在傍晚的沙灘上聽到了美妙的歌聲，每一位都想看到她，特別想看到發出這樣美妙歌聲的女神到底長得什麼樣。

2017年10月16日有一個全球大新聞，這個新聞說：終於看到了。

這張圖是「我是科學家」發的一篇文章，介紹天文學家為什麼那麼開心。當時全球各地同步做了新聞發布，在美國馬里蘭地區甚至一天做了兩次新聞發布。我記得當時「我是科學家」的吳歐主編問我了一句話，說你們天文學家不就是看到信號了嗎，咋這麼開心咋這麼激動？我們非常開心非常激動。原因在於這是人類第一次同時聽到和看到一次宇宙深處的劇烈爆發現象。任何時候第一次都是不得了的，在那之前是非聾即瞎，而這次我們耳聰目明了，終於證明了我們看到的兩個中子星相愛結合迸發出的雷鳴的電閃。

這個事件被評為2017年的頭號科學突破，叫做「中子星併合宇宙大會合」。全球天文學家狂歡，參加了這件事情的科學家都在狂歡。有多少人參加了呢？這是一個創記錄的全球空間和地面望遠鏡的大聯測。三組引力波探測器，美國的兩個歐洲的一個，三個都聽到引力波信號的聲音。成堆的天文望遠鏡加入了對這個事情的觀測。

從去年8月17號開始觀測，發現了這兩個中子星併合產生的引力波信號，全球的天文學家就開始觀測。中國幹什麼了？中國處於北半球。這個現象發生在南半天球，所以我們北半球的望遠鏡看不到它。中國在南極有一個望遠鏡，南極望遠鏡加入了觀測，也看到了。中國在空間還有一個望遠鏡，就是中國的「慧眼」天文衛星。當時天上一共有七個空間天文望遠鏡對這個引力波事件進行了觀測，我們中國的「慧眼」衛星是其中一個。

我給大家介紹一下「慧眼」衛星的歷史。

上世紀70年代到80年代的時候，我們希望能夠在太空中觀測宇宙、研究宇宙，但是我們國家當時還沒有條件造天文衛星。那時候的科學家們就自己造了非常大的氣球，把天文儀器帶到大氣層的頂部做觀測。我在1984年的時候開始參加這樣的實驗。

很多年之後，1993年科學家們提出來我們國家應該造一個天文衛星來做這件事情，因為在氣球上做觀測非常的困難。從1993年提出，經歷了18年，到2011年這個項目才得到了國家的支持才正式開始研究，經歷了非常長的時間。在這個過程中，有二、三代科學家的努力。當時提出這個項目的科學家是我研究生的導師李惕碚院士。

2011年這個項目被國家批准。同一年，我們國家非常重要的科學家、物理學家，也是我們國家這個領域的奠基人何澤慧院士去世了，她也是我在高能所的指導老師。因此，這個衛星就命名為「慧眼」衛星，這個「慧」就是何澤慧的慧。何澤慧先生去世了，她的眼睛留在太空中，給我們帶來宇宙之美。我把何澤慧稱為「四高」女神：高顏值，大家可以看到她年輕的時候的照片，高智商，高情商，你如果和她談話非常地愉快，還有高品德。她的各個方面都完美無瑕，是「四高」女神，美的極致！

去年6月15號，這個衛星在酒泉衛星發射中心發射成功，這是我猴年的第二個願望。我猴年有三個願望，一個願望是發現引力波，另外一個願望是我們的「慧眼」衛星發射。當然「慧眼」衛星沒有在猴年發射，推遲了一點，不是我們的錯，因為本來要在猴年發射的，但是猴年的時候我們國家的運載火箭出了一點問題，推遲了。猴年我的另外一個願望，我們的團隊所做的另外一個空間儀器----「天極」望遠鏡，昵稱「小蜜蜂」，成功地發射運行了。我猴年的三個願望，兩個在猴年實現了，第三個去年也實現了。

今年新年賀詞，習主席在提到我們國家科技創新成就的時候，第一句話講的就是「慧眼」衛星遨遊太空。「慧眼」衛星不僅僅是我們團隊也是我們國家非常重要的進步。

給大家講了那麼多，「慧眼」衛星真實的情況怎麼樣？

這是「慧眼」衛星，全稱是硬X射線調製望遠鏡衛星，英文就是Hard X-ray Modulation Telescope，縮寫HXMT。大家看到下面是我們團隊的成員，排成的「HXMT」字形，剛才給大家唱歌的姑娘和小孩子們好多在陣列裡面，他們參加了衛星的研製也參加了衛星在發射場的調試和發射過程。

這個衛星上面沒有你熟悉的天文望遠鏡，你看到的天文望遠鏡通常有個圓頂，圓頂打開之後有一個鏡筒。我們這個望遠鏡是個不拍照片的X射線望遠鏡。不拍照片怎麼帶來宇宙之美？如果按照我前面給大家講的審美判斷，沒有照片你也可以欣賞宇宙之美了。

演講嘉賓張雙南：《借你一雙『慧眼』，去看宇宙之美》

首先給大家介紹一下「慧眼」衛星可以乾的幾件事情，比方說可以探測宇宙最劇烈的爆發，不是我們所熟悉的超新星爆發，超新星爆發的總能量不到伽馬射線暴的0.1‰。

慧眼衛星在伽馬射線暴探測方面有很大的能力。一個大質量的恆星演化形成黑洞，形成黑洞的過程中產生劇烈的伽馬射線爆發。或者兩個中子星併合在一起，產生一個劇烈爆發，都會產生伽馬射線暴，比超新星爆發亮至少一千倍。我們衛星已經確認探測到了100多個伽馬射線暴。這個能力在我們研製這個衛星的時候並不知道，是衛星已經研製結束，儀器已經裝到衛星上準備要運走的時候，我帶領團隊才開發出來的新能力，完全是一個意外。

利用這個能力，我們參加了引力波的閃電探測，不僅僅參加了剛才講的那個大新聞，之前我們已經參加過好幾次了，只不過有時候被LIGO 這個團隊忽悠了而已。為了保證你一直在跟著他的步調在有了引力波的時候立刻去觀測，這個團隊有一個秘密的四人小組，他們會在信號裡面注入一些人造的信號並且不告訴其他人，這個團隊另外一些人探測到引力波之後會告訴我們又發現引力波在哪趕緊去看，我們跟著去看了，過後，他們說這是演習。這一次雙中子星爆發是真的，我們也參加了，這個儀器是國際上伽馬射線能區靈敏度最好的，完整地監測了引力波爆發過程。儘管我們沒有探測到明顯的信號，但是我們對於伽馬射線能區的輻射給了最嚴格的限制，也是重要的科學成果。

科學研究，看到了信號是結果，沒看到信號也是結果。有時候沒有看到信號可能結果更加重要。因此，我們參加了全球的大聯測。

「慧眼」衛星參加了這麼一個歷史性的文章，這篇文章非常有意思。見過學術論文就知道，學術論文一般的題目下面是作者名字，作者名字下面是作者單位。這篇論文不是這樣，題目下面是70個合作團隊，其中一個合作團隊就是我們「慧眼」衛星（Insight-HXMT），另外還有一個合作團隊是南極上面的中國的望遠鏡團隊。我們「慧眼」衛星排第七，還是非常靠前的。這篇論文將近一千個研究單位3000多個作者。我們團隊的創始人，也是這個衛星的前任首席科學家李惕碚院士帶領我們團隊110位作者參加了這篇論文。

除了做伽馬射線暴的探測之外，我們也做別的觀測，比如說「活捉黑洞」就是我們的一個主要任務。

黑洞平時隱藏得很深，看不到它，中子星也是這樣，平時很難看到。它們脾氣很暴躁，一旦你給它扔東西的時候，物質到了黑洞或者中子星附近，立刻就會轉化成X線和伽馬射線輻射，這個時候看到它了，我們就要把它活捉住研究。

比如說黑洞附近有一個恆星，恆星是一個非常熱的氣體球，它的氣體會在黑洞強烈的引力吸引下往黑洞跑，跑到黑洞附近產生X線和伽馬射線。我們看銀河系裡面有很多黑洞和中子星經常都在干這個事情。平時看不到它，突然變得活動，我們就是要活捉它們，研究這些黑洞什麼時候活動，怎麼活動，怎麼發脾氣的，對於理解黑洞的性質甚至於檢驗廣義相對論理論都非常有幫助，「慧眼」衛星就是做這個工作的。我們用衛星對整個銀河系進行掃描，掃描的過程中如果這些黑洞和中子星發火了，我們就能看到。

「慧眼」是6月15號發射的，一個月之後我們對銀河系中心進行了掃描，這是掃描到的原始數據，再利用李惕碚院士等發展的成像方法，把銀河系中心的天圖就做了出來。我們不斷地做銀河系各個區域的天圖，就可以知道銀河系裡哪些黑洞什麼時候在活動，哪些中子星什麼時候做了什麼奇怪的事情。

除了活捉它們之外，還要仔細地研究它的性質。

比如這是某一個中子星，它在活動時候被我們捉到了，捉到之後就研究中子星的磁場有多強。地球表面的磁場一般是1高斯，1特斯拉是10000高斯。地球人造實驗室裡面能造的最強的磁場是10特斯拉。這些中子星的磁場理論上能夠達到上億特斯拉，但是直接測量非常困難，我們利用它們產生的X射線信號直接測量到了宇宙中最強的磁場，這是「慧眼衛星」目前很重要的一個成果。

這是我們看到的黑洞吸積盤周圍的一個新現象。我剛才講到，物質往黑洞跑的時候，不是一頭扎到黑洞裡面，而是在黑洞附近形成一個盤狀的結構，由於角動量守恆，這個盤就會發生振動，振動給我們帶來黑洞的信息。以前測量到的振動只在比較低能的X射線測到，這一次我們把這個振動測量到了100千電子伏。最近我們團隊研究發現，測量到的結果很難用以前的吸積盤振動模型來解釋，很可能需要用相對論噴流的特殊進動來解釋。黑洞附近會產生非常類似於產生伽馬暴時候的相對論的噴流，這些噴流的速度基本上是光速。我們看到了這麼有趣的現象。

最後給大家看一下「慧眼」天文衛星的「沒缺陷」「不常見」體現在什麼地方，為什麼我們覺得「慧眼」天文衛星，以及它的科學成果非常地美。

去年6月15日發射，8月17日在我們還沒有完成在軌測試，還在進行檢測衛星的時候，「慧眼」就參加了雙中子星併合引力波爆發的全球最大規模的多信使觀測，這個時候「慧眼」衛星才第一次對外發布了結果——本來我們應該在一年之後發布結果的，由於這個事件發生了，提前發布了我們的結果。而且我們利用了「慧眼」衛星建造之後才發現的伽馬暴的探測能力（在「慧眼」衛星建造之前我們不知道它有這個能力），對我們是一個驚喜，也是一個意外。

我們隨時準備活捉銀河系內的黑洞和中子星，這個方法是利用了中國科學家的科學思想設計的銀河系的巡天能力，對我們來講也是非常的「沒缺陷」，對於國際上來講也是一個「不常見」的行為。通過高精度的觀測，直接測量到了宇宙當中最強的磁場，這是極端不常見的一件事情。利用這樣強的磁場，可以研究在地球的實驗室裡面沒有辦法研究的一些科學現象。我們觀察到了黑洞附近准周期震蕩最高的X射線能量，也許這是第一次發現黑洞周圍的噴流產生出來的極端相對論的噴流在進動，這很可能是第一次的科學發現。

還有一系列的科學發現正在排隊新鮮出爐當中，我們的團隊不斷地在寫科學論文，包括國際上一些團隊也用我們的數據在寫科學論文。因此，「慧眼衛星」是我心中最美的那顆星，因為這個原因，我才把那首歌改成了《慧眼星願》，才有我們團隊在開始的時候給大家做了精彩的合唱表演。

謝謝大家。