人文科普:“九旬院士”葉叔華:天文是一輩子的浪漫事業(yè)
發(fā)布時間:2023-06-01
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    葉叔華院士前往上海天文臺辦公室(3月18日攝) 

記者張建松攝?


  在一年一度的上??萍脊?jié),有一項向科學(xué)家致敬、表達對科學(xué)家精神尊崇與弘揚的傳統(tǒng)節(jié)目——“科學(xué)家走紅毯”。今年,我國首位女天文臺臺長、94歲高齡的中國科學(xué)院院士葉叔華手捧鮮花,精神矍鑠、微笑慈祥地第一個走上了紅毯。

  面對受到明星般的夾道歡迎,葉叔華說:“今天是我第一次走紅毯,有點緊張。但看到這么多年輕人,真的很開心。我要趁著還能走得動,為中國科技再多做點事!”

  自從1951年進入上海天文臺,在長達70年的時間里,葉叔華用天文承載浪漫,用實干詮釋初心,至今仍在每天工作。全球五分之一的人口共用的“北京時間”,在她的主持下誕生。宇宙中,有一顆小行星是以她的名字命名。

  她還是我國天文地球動力學(xué)研究領(lǐng)域的奠基人之一,開創(chuàng)性地提出建設(shè)中國甚長基線射電干涉測量網(wǎng)(VLBI),倡導(dǎo)并建成上海65米射電望遠鏡,推動我國成為世界最大望遠鏡列陣(SKA)的創(chuàng)始國,推動上海建設(shè)SKA數(shù)據(jù)中心。


  32歲挑起建立中國世界時系統(tǒng)的重擔(dān)?

  盡管時間已經(jīng)過去了70年,葉叔華至今仍清楚地記得,1951年11月19日她到上海徐家匯觀象臺(現(xiàn)上海天文臺)第一天報到的情景。

  “當(dāng)時新中國剛成立不久,百廢待興,徐家匯觀象臺還處于軍管狀態(tài),大門緊閉。我過去拍了拍門,只聽見里面有人大聲問:誰?干什么的?我回答是來報到參加工作的。然后門縫一開,一個帶著刺刀的槍就伸了出來,真的嚇了我一大跳。不過解放軍雖然管得嚴,但報到還是挺順利的?!比~叔華說。

  徐家匯觀象臺由法國傳教士建立,早在1844年就開始了天文測時和報時工作,是我國最早開展近代授時工作的天文臺。葉叔華進入徐家匯觀象臺的第一份工作是觀測恒星,計算恒星時,作為上海天文臺發(fā)播時間的依據(jù)。以后,她又根據(jù)前后三個月的觀測,定出發(fā)播時號的誤差,再把結(jié)果寄給國際時間局,參加全球合作。

  測時是一項枯燥細致的工作。觀測者需要一邊操作中星儀目不轉(zhuǎn)睛地跟蹤恒星,一邊需要記錄,跟星的好壞直接影響了觀測精度。中星儀是一個龐大的設(shè)備,身材嬌小的葉叔華操作起來十分困難,于是她加了一塊木板,站在上面跟蹤觀測恒星,無論寒暑、一絲不茍。當(dāng)年的辦公條件十分艱苦,沒有地方吃飯,她就把報廢的汽油桶當(dāng)成餐桌,在上面吃午飯。

  篳路藍縷的艱苦生活,并沒有阻擋葉叔華追求天文科學(xué)的熱情。有一次,國際時間局來信詢問:為什么徐家匯的測時結(jié)果每個月都有波動?帶著這個疑問,葉叔華逐步檢查計算步驟,最后發(fā)現(xiàn)原來是一個修正值沒有加進去。以前,大家覺得數(shù)值較小,未加以考慮。后來隨著觀測精度提高,加不加就有影響了。這個修正值,20多年都沒有人注意到,細心的葉叔華從這些枯燥的數(shù)字背后,逐漸領(lǐng)悟到科學(xué)研究的真諦。

  “欽若昊天,敬授民時”。古今中外,對時間精確、統(tǒng)一的度量是一個國家頭等大事。新中國成立后,國家對高精度的授時工作有迫切需求,尤其是測繪部門。因為當(dāng)時全國僅有三分之一的面積進行過精度較低的測量,而且成果質(zhì)量參差不齊,測繪基準(zhǔn)不統(tǒng)一,致使許多省與省之間的地形圖都不能拼接。

  高精度的測繪工作需要高精度的“時號”。當(dāng)年我國主要使用蘇聯(lián)時號,中蘇兩國面積都很廣闊,如此遠距離接收蘇聯(lián)時號很不穩(wěn)定,測繪部門迫切希望能用上中國自己發(fā)播的時號。在國家需求推動下,徐家匯觀象臺購置了儀器、增添了人手,授時工作有了很大提高,但一時還是滿足不了需求。

  1955年,在一次工作會議上,測繪部門人員將蘇聯(lián)與徐家匯時號改正數(shù)得出的精度結(jié)果進行了逐項比對,結(jié)果還是蘇聯(lián)的改正數(shù)比較好。相關(guān)負責(zé)人心里急了,忍不住大聲說:“測繪界不會使用徐家匯公布的數(shù)據(jù)的,不用你們的結(jié)果還好,用了你們的結(jié)果,反而把我們的工作搞壞了?!?/p>

  葉叔華聽到這番話,心里既委屈又難堪,也更加認識到自己工作的重要性、迫切性。不服輸?shù)乃迪聸Q心,決不能做得比蘇聯(lián)差。她和同事們一起晝夜奮斗,不斷在測時、收時和播時工作中進行改進,使徐家匯發(fā)播的時號穩(wěn)定度(精確度)不斷提高。

  1957年,中科院數(shù)理化學(xué)部專門在上海召開授時工作會議進行鑒定,結(jié)果認為徐家匯發(fā)播的BPV時號精確度好于正負0.003秒,已滿足國內(nèi)大地測量、航海、航空、工礦等各界進行測繪的需要。但還需要在中西部建立新的授時臺,以滿足全國各地都能收到播時訊號。此外,還需要盡快建立中國自己的世界時系統(tǒng),不再依靠國際時間局或蘇聯(lián)的時間系統(tǒng)。

  1958年,32歲的葉叔華挑起了建立中國世界時系統(tǒng)的重擔(dān)。由于當(dāng)時中國測時臺站的數(shù)量與國際時間局和蘇聯(lián)系統(tǒng)相差太遠,葉叔華采取一種獨辟蹊徑的數(shù)據(jù)處理方法,解決了技術(shù)難題。

  此后,在全國5個天文臺的通力合作下,1965年上海天文臺主持的“綜合時號改正數(shù)”通過國家級技術(shù)鑒定。鑒定委員會一致認為,我國的綜合世界時的精確度已達到國際先進水平。1966年初,正式作為我國的世界時基準(zhǔn)向全國發(fā)送,這就是后來的“北京時間”。

  回憶起那一段激情燃燒的青春歲月,葉叔華感慨地說:“剛開始并不完全理解國家為什么一定要搞自己的時間標(biāo)準(zhǔn),但從長遠看,這項決策非常英明。一項事業(yè)會改變?nèi)说某踔裕d趣也是可以改變和培養(yǎng)的,關(guān)鍵在于你真正了解事業(yè)的意義所在。然后在其中找到自己的定位,幾十年如一日地勤勉工作,作出自己的貢獻?!?/p>

出席第四屆世界頂尖科學(xué)家論壇的葉叔華院士

圖源?news.dayoo.com


? ? ? 胸中有韜略的天文學(xué)家?

  2007年以來,中國科學(xué)院VLBI網(wǎng)成為我國航天測控系統(tǒng)的一個分系統(tǒng),在中國人艱辛而浪漫的探索太空征程中,一路護航、大顯身手。今年5月15日,我國首個自主火星探測器“天問一號”成功著陸火星,我國星際探測成功實現(xiàn)從地月系到行星際的跨越,這一路上,就有VLBI網(wǎng)的鼎力相助。

  VLBI是“甚長基線干涉測量技術(shù)(very long baseline interferometry)”的縮寫。簡單來說,VLBI就是把幾個分布在各地的望遠鏡聯(lián)合起來,達到一架超大望遠鏡的觀測效果。

  我國VLBI測軌分系統(tǒng)以上海天文臺為牽頭總體單位,由國家天文臺密云站、上海天文臺天馬站、云南天文臺昆明站、新疆天文臺烏魯木齊站以及位于上海天文臺的VLBI數(shù)據(jù)處理中心(VLBI中心)組成。這個觀測網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的望遠鏡分辨率,相當(dāng)于口徑達3000多千米的巨大綜合口徑射電望遠鏡,測角精度可以達到百分之幾角秒,甚至更高。在國際上,我國是第一個將VLBI技術(shù)成功應(yīng)用于航天測控的國家。

  葉叔華是我國VLBI技術(shù)發(fā)展的開拓者和奠基人。從1973年提出建議到2003年VLBI網(wǎng)二期工程通過驗收,整整30年時間,她一直在是我國VLBI工程建設(shè)的主要負責(zé)人,在爭取立項和經(jīng)費支持、開拓和發(fā)展國內(nèi)外合作、工程組織管理和人才培養(yǎng)等方面,都起到了關(guān)鍵主導(dǎo)作用。

  回憶這段歷史,葉叔華說:“這是一種歷史的責(zé)任。一方面要為上海天文臺找出路,由于地理位置等原因,上海天文臺原先承擔(dān)的授時工作移交出去以后,作為一個老臺如何發(fā)展,必須尋找到一條更寬廣的道路。另一方面國際天體測量學(xué)發(fā)展日新月異,我們不能因循守舊。”

  上個世紀70年代末,世界天體測量出現(xiàn)了一些巨大改變。隨著光速被精確測量,光速已經(jīng)成為一個基本度量單位。隨著原子鐘的發(fā)明,測量時間頻率已經(jīng)變得更加容易且更精確。這些新技術(shù)新方法的出現(xiàn),使得天體測量從傳統(tǒng)意義上的角度測量轉(zhuǎn)化為距離測量。

  通過對國際天文學(xué)前沿的密切跟蹤,葉叔華敏感地覺察到:經(jīng)典儀器與方法前景有限,只有發(fā)展新型觀測技術(shù),才能在天體測量學(xué)立于不敗之地。經(jīng)過深入研究,她認定甚長基線干涉技術(shù)是當(dāng)時天文測量觀測中分辨率最高的技術(shù)。因為分辨率高,所以在天體測量和天體物理都可以用,前途不可限量。

  然而,當(dāng)時對于新興的VLBI技術(shù),即使在國際上也還處于探索階段,而且需要口徑25米以上的大型拋物線天線,造價高,技術(shù)難度也很大,遭到很多專家質(zhì)疑。但對于自己認定的事,葉叔華就像一枚釘子,釘在自己想要達到的目標(biāo)上,絲毫不退讓。

  對于提出質(zhì)疑的專家和領(lǐng)導(dǎo),她就跟在他們身后“軟磨硬泡”,用科學(xué)道理一個個耐心說服。沒有研制經(jīng)費,她就想辦法將天文口能夠動用的全部科研經(jīng)費投入進去……

  上個世紀80年代初,上海天文臺VLBI項目終于正式上馬,需要建造一個25米口徑的拋物面天線,當(dāng)時我國制造這樣大口徑天線并不容易。葉叔華不停地四處奔波、四處碰壁,最尷尬的一次,在北京一位處長辦公室里被“晾”了15分鐘。當(dāng)時的她,已擔(dān)任上海天文臺臺長,也是我國首位女天文臺長。

  后來,有人問葉叔華為什么如此執(zhí)著。她說:“我所做的一切,都是為了國家,必須全力以赴。只有所有的路都走絕了,才會放棄。如果覺得自己還沒有盡力,第二天起來就繼續(xù)去碰釘子,繼續(xù)努力。我覺得寧愿這樣做?!?/p>

  在葉叔華的眼里,國家利益高于一切,這是她不斷攀登科學(xué)高峰的動力之源。在她的倡導(dǎo)和推動下,此后上海又建成了65米射電望遠鏡——“天馬望遠鏡”,從而使我國VLBI網(wǎng)的靈敏度提高至2.6倍以上。

  葉叔華曾經(jīng)說:“我平生做過最滿意的事情就是攀登計劃?!迸实怯媱澥菄摇鞍宋濉逼陂g基礎(chǔ)性研究的重大項目計劃。通過這一計劃項目十多年的實施,葉叔華把上海天文臺的天文地球動力學(xué)研究推到了全國,并培養(yǎng)了一大批人才。

  她不僅開創(chuàng)了我國天文地球動力學(xué)的研究,還倡導(dǎo)了“亞太地區(qū)空間地球動力學(xué)研究計劃”。落實這一計劃,需要尋求國際組織的支持。1995年,國際大地測量和地球物理聯(lián)合會在美國召開。葉叔華組織了一個討論會,各國專家針對這一計劃提出了很多問題,她“舌戰(zhàn)群儒”贏得了支持,國際大地測量協(xié)會確定由葉叔華領(lǐng)銜這項計劃。這是第一個由中國科學(xué)家主持的國際天文合作計劃。

 94歲的葉叔華院士在辦公室工作(攝于2021年3月18日)

新華每日電訊記者張建松攝


 天文是一輩子的浪漫事業(yè)?

  浩瀚星空,科學(xué)探索永無止境。步入鮐背之年的葉叔華,依然是老驥伏櫪、志在千里,絲毫沒有停下探索的腳步。她積極支持我國成為世界最大望遠鏡列陣(SKA)的創(chuàng)始國,推動上海建設(shè)SKA數(shù)據(jù)中心,推動我國天文觀測向太空、向月球不斷拓展。

  “每個人把自己的工作做好,都是一份很珍貴的貢獻!”這是葉叔華的話,也是她懸掛在自己辦公室的座右銘。

  她說:“這個社會由各方面構(gòu)成,有各方面的需要,每個人的處境都不一樣。但我們每個人的工作都是國家的一部分,如果每個人都能夠把自己的工作做好,這個社會就一定進步很快、國家就會更加強大?!?/p>

  強烈的社會責(zé)任感,還使得葉叔華高度重視青少年科普工作。她曾擔(dān)任中國科協(xié)副主席、上海市科協(xié)主席,并身體力行地組織科普活動、開展科普講座,投入了很多精力。

  “如果把科學(xué)家的工作認為是380伏的電壓,而普通大眾只能接受220伏,那么科普工作就是要把380伏電壓轉(zhuǎn)換成220伏電壓,讓普通大眾都能接受科學(xué)知識、提高科學(xué)素養(yǎng)?!比~叔華說,“青少年進行科普更大的意義還在于培養(yǎng)未來的科技人才,因為創(chuàng)造力在青少年身上?!?/p>

  作為一座國際化的大都市,上海一直沒有一座天文館,是壓在葉叔華心里40多年的一個結(jié)。在她和一些科學(xué)家持之以恒的推動下,上海天文館終于將在今年夏季正式開館,今后將成為天文科學(xué)普及和教育的重要場所。

  在葉叔華的心里,天文是一輩子的浪漫事業(yè),她希望讓更多的人了解這份浪漫。她說:“天文有助于拓寬一個人的世界觀宇宙觀。宇宙如此浩瀚,人只是滄海一粟,每一個人作為獨立的存在,都應(yīng)該珍惜自己短暫且唯一的生命。在有限的時間和空間里,盡可能地去做一些事情,做有價值的事情。人啊,總難免會遇到各式各樣的不如意,但與浩瀚的宇宙相比,這些真的微不足道也!” (記者張建松、李海偉、丁?。?/p>



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