世界上望得最远的“科学天团”

  【人才强国新征程】

  黄暖的灯光，白色的枕头堆，醇郁的咖啡……在北京东城一家网红咖啡馆里，一群人围着笔记本电脑在聊天。

  快速射电暴的高时间分辨率探测，是他们正在讨论的话题。

  他们，到底是何许人也？

  这群时常到咖啡馆开展“头脑风暴”的人，是中国天眼首席科学家李菂率领的科研团队。

  作为“大国重器”，中国天眼（FAST）是世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。抬眸所及，便是亿万光年以外的宇宙空间。

  2020年1月11日，FAST建成并通过国家验收正式开放运行。2023年1月12日，由两院院士投票评选的2022年中国十大科技进展新闻在京揭晓，“中国天眼FAST取得系列重要进展”位居榜首。

“从追赶到超越的一次尝试”

  脉冲星、中子星、快速射电暴、中性氢宇宙……这些拗口的科学名词，因为FAST的成果连续发布，日益走入大众视野。

  “FAST提高了公众对天文的关注度。”一见面李菂就笑着坦承，“其实我们的研究目前‘毫无实际用处’，对普通人的生活没有任何直接的影响。”

  作为有史以来最大的射电望远镜，500米口径的FAST相较于排名世界第二的望远镜，灵敏度是其2.5倍以上，巡天速度是其10倍以上。

  “FAST让中国在无线电波段拥有了世界上最先进的设备。”李菂介绍，“宇宙一切诞生都有微弱的回响，FAST使我们能非常好地捕获这样的回响。”

  在很多领域，FAST都具备超强“发现力”，可以验证很多科学规律，在引力理论、星系演化、恒星、行星乃至物质和生命起源等方面，都具备突破性的科研潜力。

  作为世界上望得最远的“科学天团”，李菂团队的科研工作，注定要在科学“无人区”中跋涉。

  “我们所做的事，不光是领先世界，而且要领先历史。”李菂说，“在天文这种‘远离现实’的基础研究领域，只有人类迄今为止没有做过的事情，才是值得做的事情。”

  李菂在21世纪初提出并命名了中性氢窄线自吸收方法，多个国际同行团队开始尝试探测其塞曼效应，都未成功。正式运行3年以来，FAST展现出无与伦比的灵敏度，在2021年首次测到高置信度的中性氢窄线自吸收塞曼效应，揭示了微弱的星际磁场，为解决恒星形成三大经典问题之一的“磁通量问题”提供了重要的观测证据。北京时间2022年1月6日，国际学术期刊《自然》杂志以封面文章形式，发表了这一重大科学成果。

  “这一结果比较好地反映了著名天文学家南仁东先生说的一句话——中国天眼是中国天文从追赶到超越的一次尝试。”李菂说，“生逢盛世，我们必须努力做出能够跟这个时代和国家的发展步伐所匹配的科学成果。”

“好奇心是驱动科研的原动力”

  探索未知的科学前沿，等待科研人员的往往不乏压力、挫折、迷茫，甚至是绝望。那么，什么样的动力才能支持他们在这条险峻的道路上执着前行？

  “科学探索要不断打破过往的认知局限。”李菂说，“好奇心是驱动科研的原动力。”

  “当然，从单纯感到好奇到实现科研突破之间，会有一段漫长的路要走。”李菂认为，从事前沿探索的科研人员聪明程度其实都差不多，能否取得突破性成果，更主要的是靠专注和勤奋。

  每天从睁眼就开始思考科学问题，李菂有意识地模糊生活与工作的边界。工作累了，他就刷一下视频网站，追追美食探店的短视频。这容易被当成工作狂，虽然他自己不承认。

  “人生的最终结果是分离，我们总要为这个世界留下点什么。”李菂说，“我们从事的工作，很像是在科学旷野中为后人确立一个个路标。参与天眼建设，超出我对人生最美好的想象。”

  在李菂影响下，团队成员也都痴迷于坐在“冷板凳”上钻研科学问题。

  “李老师工作起来太拼了，以至于我们也不好意思‘摸鱼’。”90后团队成员牛晨辉说。

  为了调动大家的好奇心，李菂常在周末约请团队成员一起到咖啡馆里开展“头脑风暴”。他表示：“‘讨论’这个过程，与独立思考是不能互相替代的。”

  “我们每次去的店都不同，都是李老师在网上找的人气高、有特色的店，每次大家都是抱着探宝的心情去聚会。”团队成员、国家天文台副研究员王培说。

  在咖啡馆里的交流，氛围很轻松。“李老师会提出各种想法，我们很多时候会跟不上节奏，这也就促使大家回去后赶紧去查资料、读文章。”牛晨辉说，等自己豁然开朗后，往往会收获一个新的研究方向，写出新的文章。

  在2022年9月27日起举办的“奋进新时代”主题成就展上，“天眼观苍穹”互动展项前始终排着长队。像潺潺雨声、像汽船鸣笛、像心脏跳动……参观者在“中国天眼”FAST模型前，通过耳机聆听经过技术处理的来自宇宙深处的脉冲星声音。

  “点燃更多人探索宇宙奥秘的好奇心，传播科学精神，是一线研究者的莫大快乐。”李菂说。

“在人类的知识边界上拓展前行”

  “我们主要的工作，就是处理FAST观测到的数据。”牛晨辉说，“FAST可以同时观测天上的19个点，如果把所有数据都存下来，硬盘瞬间就满了。所以我们必须要通过编程，做出专业化的选择，再对这些信号进行细致梳理。”

  “我们团队的各类观测项目，一年大概有上千个小时的数据要处理。”李菂说，“科研工作的常态，其实是比较枯燥的。所以，在探索未知的同时，我们要想办法把科学做得有趣。”

  “李老师经常把大家聚在一起，骑自行车在北京城内到处转。像鲁迅、老舍、茅盾、宋庆龄等文化名人的故居，我们都去过。”王培说，“骑行的过程中，大家既放松了头脑，也提高了审美水平。在没有目的性的游游走走中，也往往会有新的想法被激发出来。”

  也许正因如此，这个团队把极为专业、晦涩的科研做得生动有趣、深入浅出。“为了便于大众理解，我们不仅将快速射电暴机制转化成音乐，还将相关研究成果以《千里江山图》的风格绘制成图，其中山脉河流的形态都来自FAST传回的真实数据。”王培说。

  FAST正式运行3年来，其获取的数据催生了100多篇高水平学术论文，其中涉及的最活跃的前沿领域是快速射电暴。

  2022年，李菂团队通过FAST的“多科学目标同时巡天”优先重大项目，发现了迄今为止唯一一例持续活跃的重复快速射电暴FRB20190520B。北京时间2022年6月9日，该成果发表于《自然》杂志。

  “快速射电暴这个领域是很年轻的。在设计、建设FAST望远镜的时候，这个领域都还没有成形。”李菂介绍，2019年夏天，尚在FAST调试期间，团队就通过自主研发的实时后端，成功捕获了一个极端的快速射电暴爆发活跃期。

  “在一个半月的监测期内，我们获取了1652个脉冲。这个数量，超过了此前14年中，所有其他先进望远镜正式发表的快速射电暴爆发事件的总和。”王培说，“由于FAST设备本身的优势，以及团队对科学的执着探索，我们在人类的知识边界上又往前走了一步。”

  “这是一件多么美好而有趣的事。”李菂眼中，仿佛有星光闪烁。

  （本报记者 罗旭）