追星者苟利軍：我與中國天文學共成長

　　編者按：今年是「五四運動」100周年，一百年前的年輕人，用他們的愛國心、民族情深刻地改變了中國。一百年後，新一代年輕人也在改變著這個國家，從科研到藝術，從教育到平凡崗位，為國家甚至為整個世界，貢獻著智慧、熱情、心血。他們的成長也與這個時代緊密相連，他們是這個時代的「新青年」。

　　「人們常常對親眼可見的宇宙繁星感興趣，但黑洞卻一直掩藏於黑暗和未知中，作為學者我們有責任用科學與思想去撥開太空深處的迷霧，藉助黑洞了解更多的自然奧秘。」

苟利軍

　　在西北小縣城長大，考入南京大學天文系，赴美求學，歸國效力，天體物理學家苟利軍如今是國家天文台恆星級黑洞研究創新小組負責人。回首自己的求知之路，苟利軍說自己是幸運的，參與並見證了這些年中國天文學的蓬勃發展。

　　推開國家天文台研究員、中科院大學天文學教授苟利軍的辦公室，一個不大的空間里堆滿了書籍，書桌後一幅「四維虛空」的書法古拙又有趣，書桌的正面對是一塊寫滿密密麻麻公式的大白板。

　　不同於人們對物理學家不苟言笑拘謹的刻板印象，苟利軍個性隨和，愛好廣泛，辦公室牆上掛著NBA金州勇士隊庫里的球衣，平時堅持每周踢一次足球，「權當鍛煉身體，」苟利軍笑著說自己踢球水平一般。在平時科研和帶教學生的工作之外，苟利軍閑暇時還愛做科普，翻譯天文相關書籍、兼任《中國國家天文雜誌》執行主編、出去做科普講座，苟利軍樂意將自己的研究向公眾普及，「基礎學科的研究也許一輩子都出不了大成果，但其中一點點進展都能給人們生活帶來深遠影響，所以讓公眾了解我們的工作，也是有意義的。」

　　苟利軍對天文最初的好奇，就是源自於你我小時候對於星空的好奇。「幾年前《Nature》雜誌的一位天文編輯來北京訪問國家天文台，就說他曾經做過簡單的調研，大約90%的孩子都會對星空感興趣，還有一類東西小朋友會感興趣，就是恐龍。」不過對於星空奧秘好奇的滿足源於一本已經停刊了的雜誌《飛碟探索》，各類獵奇的宇宙探索故事中夾雜著一些天文發現的消息，就是在這些零碎的信息中，當時還是孩童的苟利軍第一次看到了「黑洞」，「雜誌上說黑洞的破壞力很大，這不僅讓我感到新奇，也有些害怕。我父親也不懂天文學，但他後來還是幫我查了，再一知半解地告訴我。這就算開啟了我心裡那道通向宇宙星空的大門吧。」

　　苟利軍說，如今自己出去做科普講座，也常常碰到小朋友緊張地問地球會不會被黑洞吸進去，或者其它看似非常簡單的問題。他自己都是很樂意並且認真的去回復，因為好奇的萌芽需要愛護和扶持。

　　中學階段，苟利軍了解到南京大學天文系，便心嚮往之。第一次高考由於太過緊張，苟利軍的成績只達到了師範類院校的錄取分數線，但他不願放棄自己的天文夢想，「我的父母很開明，儘管他們很想讓我去學一些非常實用的專業，但是他們最終支持了我的決定，復讀一年後，終於踏進了南京大學的校門。」

利用LAMOST發現新的系外行星族群--熱海星

　　在很多普通人的印象里，天文學似乎是個浪漫的學科，仰望星空，探索宇宙。可對於天文系的學生來說，日常生活里更多的卻是數學、物理、計算機等基礎學科的枯燥學習，「其實天文學是個冷門並且小眾專業。」苟利軍說，「很多學生因為興趣而來，但在學習中卻發現與自己想像中差別很大，有的中途轉了專業，有的在畢業時轉做了其他工作。」苟利軍畢業時，班級里一共15個學生，包括他只有3個繼續留下來從事天文學研究，更多的人轉投了包括計算機的其它行業。

　　但對於苟利軍來說，通過望遠鏡了解遙遠天體或者宇宙運行背後的物理規律，這讓他更為喜歡。2001年憑藉專業上的優秀表現，苟利軍前往美國賓夕法尼亞州立大學讀博，2007年隨後進入哈佛大學讀博士後。「天文學是一門觀測驅動的學科，必須有好的設備，比如中國目前通用型望遠鏡的最大口徑是2.4米，而美國在上世紀20年代就有2.5米口徑的望遠鏡，歐美國家起步早，他們在天文學領域的研究是非常領先的，」苟利軍說在哈佛的5年時間讓他開拓了視野，也堅定了其繼續科研的信心。

　　不斷地努力也取得收穫。2012年，苟利軍回到國內加入中國科學院國家天文台，成為了國家天文台恆星級黑洞研究創新小組的負責人。

　　對於自己的研究，苟利軍打了個形象的比喻：「我們就好比是在給黑洞畫像，黑洞有太多的謎題等待我們去探索，藉助黑洞可以讓我們了解更多的自然奧秘，比如我們之前藉由兩個黑洞合併才首次證實引力波的存在，最近天文學家們得到首張黑洞的『照片』，也能讓我們更深入地理解愛因斯坦的廣義相對論。」

　　儘管起步晚，但這些年，因為中國經濟和航天的迅速發展，中國天文的發展也十分迅猛。苟利軍說：「我在哈佛的研究課題就是關於黑洞觀測的，但當時和國內科研人員聯繫不多，其中一個重要原因是國內缺乏相應的觀測數據，在2年前，2017年6月我們國家剛剛發射了自己的首顆X射線天文衛星『慧眼』，從這個例子也可以看到我們的天文學正在快速追趕發達國家。」

　　「慧眼」衛星是我國首顆X射線太空望遠鏡，它能穿過星際物質塵埃的遮擋「看」宇宙中的X射線源，詳細研究黑洞和脈衝星，並監測伽馬射線暴。「慧眼」可以對宇宙天體高能事件實現全天時、大範圍觀測。

　　回到國內，苟利軍感慨短短几年中國對外學術交流變化巨大，「還在南京大學讀書時，感覺國際學術交流還比較稀罕。回到北京後，國際間的學術交流已經稀疏平常。中國如今對天文學的發展也很重視，國家天文台作為國內最大的天文研究機構，吸引了很多國外的頂尖學者和科學家來訪，他們也想來看看中國的巨大變化。還有很多已經在國外大學拿到教職身份的中國學者也選擇回到國內發展，在中國有更多更好的機會。」

　　「天文學研究的發展已經不同於原來單打獨鬥的模式，而是進入了全球性更大、更深的交流，需要很多國際和機構協同合作。中國的研究水平在飛速發展，所以一些重大天文合作項目中，也出現了中國的身影。」

TMT-30米口徑光學望遠鏡

　　苟利軍介紹，比如正在美國夏威夷建造的30米望遠鏡（Thirty Meter Telescope，TMT） ，TMT將把望遠鏡靈敏度和空間解析度等技術指標提高到前所未有的程度，其強大的洞察宇宙的能力必將引發天文學研究的跨越式發展，並在揭示暗物質和暗能量的本質、探測宇宙第一代天體、理解黑洞的形成與生長、探察地外行星等前沿科學領域做出重大突破性發現。TMT的研發團隊主要包括美國和加拿大56所大學和國立研究機構，中國科學院國家天文台在其中扮演著非常重要的作用，包括後端探測、鏡面磨製等多項合作。

平方公里陣列射電望遠鏡(SKA)

　　正在澳大利亞和非洲建造的下一代超級射電望遠鏡——平方公里陣列射電望遠鏡（SKA）也有中國的身影。SKA是人類有史以來建造的最龐大的天文設備，將開闢人類認識宇宙的又一新紀元。它由大量小單元天線組成，彙集形成巨大的接收面積從而獲得極高的靈敏度，將以千公里的基線獲得極高的空間解析度、以納秒級的採樣獲得精細的時間結構。中國SKA科學團隊由11個科學研究課題以及150多名天文學家構成，是SKA建造的主要成員國之一。該項目是中國繼國際熱核聚變實驗堆計劃以後，迄今為止參與的第二大國際大科學工程。

　　「我們這一代的研究者是非常幸運的，見證了這些年中國天文的大發展，」苟利軍說，「2016年被喻為『中國天眼』的500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）在貴州竣工，這是由國家天文台研究員、FAST工程首席科學家南仁東帶領團隊逾20年的預研、推動建設而成的。FAST是目前世界上最靈敏的單口徑射電望遠鏡，在試運行階段就探測到數十個優質脈衝星候選體，其中兩顆通過國際認證。而就在一個多星期前，剛剛通過了工藝驗收並且對全國天文學家開發觀測。」

500米口徑球面射電望遠鏡（FAST）

　　「另一項影響重大的就是大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡LAMOST，到今年3月，它成為世界上第一個獲取光譜數突破千萬量級的光譜巡天項目，標誌著LAMOST光譜發布正式進入千萬量級時代。天體在光學波段的光譜包含著豐富的物理信息，星系的光譜可以給出它們的距離、構成、分布和運動等信息、恆星的光譜可以確定它們的分布和運動、光度、溫度、化學組成等物理狀態。從大量天體的光譜觀測中還會發現奇異的天體和天文現象 ，將促進人類對銀河系天體有新認識。」苟利軍介紹。

LAMOST

　　除了科研工作、帶教學生，苟利軍還熱衷於科普天文知識，翻譯出版多本天文著作、兼任《中國國家天文》雜誌執行主編。與科普結緣是因為一次偶然的機會，2014年美國科幻電影《星際穿越》熱映，該電影的科學顧問、物理學家基普·索恩將天文通識、電影幕後的科學事實、有根據的推測和猜想寫進了同名科普書籍《星際穿越》中。苟利軍集結了其他幾位作者共同翻譯了這本書。

　　「當時的想法是借著電影熱度，把天文學領域、我的這個冷門課題介紹給大家，不然這永遠是一個無人問津的學科，讓大眾了解我們的工作也是很有意義的，」繼《星際穿越》之後，苟利軍又陸續翻譯了《黑洞之書》、《一想到還有95%的問題留給人類我就放心了》等天文科普著作。

　　電影《火星救援》上映後，苟利軍還在網路上與網友討論「火星上是否能種土豆」；引力波被首次直接探測到後，苟利軍寫下了傳播甚廣的科普文章《引力波，帶人類傾聽星辰大海之聲》；科學家們拍攝到首張黑洞照片後，苟利軍又寫下《人類首張黑洞照片為啥高糊？一文權威解答你最關心的8個黑洞問題》為讀者解惑。

　　在國家大力倡導科研和科普同等重要的當今，儘管在科普工作上投入的精力與收穫是不成正比的，但苟利軍覺得科普值得他如此投入，「我的研究觀測對象在宇宙深處，但我也希望把那些遙遠的奧秘和發現分享給大家。」

　　不時有讀者會問苟利軍，普羅大眾關注天文的意義在哪裡？「現代天文學更多的是滿足我們對星空的好奇感，也許一朝一夕間對大眾的實際生活沒有直接幫助，但從長遠的角度看，天文學可能對我們的生活有著深遠且重大的影響，」苟利軍引用了麻省理工校長在引力波探測發現之後曾感言，「儘管基礎科學對我們的生活不會產生太大的直接影響，但我們的社會要持續發展必須依賴於基礎學科，沒有基礎科學的支撐，任何的創新都是小打小鬧而短暫的。」

　　「作為一個70後，我幾乎是感受並見證了國家的改革開放的整個發展，從貧困單一到豐富多彩。很多熟悉的畫面都歷歷在目猶如昨日。回想過去的四十多年，感覺很美好並且很幸運，未來還有很多東西等待著我們去探索。」苟利軍說。

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