王綬琯,1923年生,福州人,中國科學院院士,中國科學院國家天文臺研究員、名譽臺長;開創中國的射電天文學觀測研究,中國現代天體物理學的奠基者之一;對推動天體測量學發展作出了重要貢獻,研制出多種射電天文設備并取得重要研究成果。
造船的去學了天文
王綬琯是中國老一輩的天文學家,不過和那個時代的很多天文學家一樣,天文學并不是他的老本行。
那個時候,我考海軍學校,正好是在抗戰前夕。我是1936年,13歲時進的學校,馬尾海軍學校是培養軍官的學校。
當時有兩種應考的條件。我們那一屆招100個人--100個13歲的孩子,當然有的14歲,有的大一點--各省可以先自己考試,之后推薦人到南京考試;還有一個推薦來源是軍官,足夠級別的軍官可以推薦他的家屬、子女去應試。我是我叔父推薦去應試的。這就等于當時你不花學費可以進大學了。
我母親只有我一個孩子,我3歲的時候她就守寡了,最后她還是決定讓我去。學校在福建馬尾,我去學航海。
后來眼睛近視了,當時有一個說法,海軍軍官不能戴眼鏡,因為形象不那么威武嘛,所以近視的都去學造船。工程師嘛,戴個眼鏡沒關系。我們學造船的就跑到重慶學,畢業以后就到英國繼續學習。
在英國進修造船工程期間,王綬琯就讀的皇家海軍學院與著名的格林尼治天文臺僅有一墻之隔。從小對自然科學充滿興趣的他,開始自學天文學。
1949年,王綬琯投入天文工作的愿望愈發強烈,在一位摯友的鼓勵下,他下決心放棄造船,重新開始。他寫信向當時的倫敦大學天文臺臺長格里高利請教。格里高利很快接納了他。于是王綬琯在倫敦大學天文臺開啟了天文學之旅。
1953年,30歲的王綬琯抱著一腔愛國熱情回到中國。新中國百廢待興,在老一輩科技工作者的帶領下,王綬琯開始參與中國現代天體物理學的奠基工作。
當時,我們這一代人好像,這個也是有個空想,不知道科學怎么救國,但是總覺得應該(能)救國的吧。另外,我們國內也開始重建了,在1952年左右,紫金山天文臺張(鈺哲)臺長跟我也通信了,他應該說是我的帶路人。
當時還有個上海天文臺,本來是法國的,也給紫金山接管了。原來昆明的天文臺還留著。還有個青島的小天文臺,是德國人占領著,所以都歸紫金山管。我們有三老,張鈺哲先生,李珩先生,還有陳遵媯,都是抗戰以前就是研究員了。我回來以后什么也沒有,就是重建。
如今的小菜一碟,過去做不到
1955年,中國科學院接到國家下達的任務--授時。國家建設急需地圖測繪,而地圖的測繪需要精確授時的配合。當時,我國在這方面的研究,與國外差距很大。當張鈺哲找到王綬琯時,王綬琯毫不猶豫地把自己的研究方向從“天體物理”轉到了“天體測量”,和已在上海的幾位同志一道,全身心地投入工作,并于1957年圓滿地完成了任務。
到了紫金山不久,(我們)把望遠鏡修了,這樣大家都很高興。我的天體物理工作,也想把一些課題做一點。當然,隊伍什么都還沒有開始,吳有訓先生就到了,有一個緊急任務,說國家需要時間信號。
王綬琯在中國科技大學講課。
大家都知道,太陽每天中午經過南北線,這就是個時間的標志,太陽過南北線就叫做中午,所以古代這個時候,就在午門放一個炮。
到了現代,比如說50年代,這個時間就要求得很精確了,因為最重要的就是測繪要做東西,測地圖。
測地圖要靠測天上的星來知道地下這個地方的相對位置,要畫全國的地圖,你就得有個非常精確的時間。到底精確到什么程度呢?在不同的地方,時間得準確到百分之一秒。現在說起來這簡直是小菜一碟,現在都知道千萬分之一秒了,當時我們做不到。
我們做不到,我們國家沒有地圖,資源就很難開發了。還有打仗什么的,地圖也畫不出來。過去是帝國主義,不同的國家在不同的地方,他做了也不給你,那么就七零八落的。所以,測繪部門就緊急地向科學院要求要準確時間。這個準確時間,當時是歸天文館的。所以,吳(有訓)副院長就找到張(鈺哲)臺長要求解決這個問題。
張臺長跟李(珩)先生就讓我去做這件事了。我又沒做過,當時誰也沒做過。以前我那么迷天文物理什么的,那個時候倒是很受感動。所有人,大家都在建設了,那就真的是國家說什么就做什么了。
其實我也沒有什么功勞。因為一開始百廢俱興,什么都是0.0,你做到0.1就是增加了無數倍。所以,我就做這個0.1吧。后來的三四五六七都是他們做的,我就做了這件事。到1957年就很快了,兩年就解決了這個問題。
告別測量,開始射電
20世紀50年代,射電天文還是一個新興的學科。1958年,蘇聯射電天文學團隊到海南島觀測日環食,與中方組成了中蘇聯合觀測隊,中國科學院副院長吳有訓決定以此為契機,引進射電天文技術,建立起中國自己的射電天文研究隊伍。
射電天文當時還算是新的學科,因為1932年人類才發現天上有無線電波。我們當時無線電技術也很落后,射電還沒有,蘇聯當時也可以幫我們,但幫我們的計劃是很慢的。
吳副院長就突破這個框,當時在海南島有一個日食,蘇聯人想到這里來參加,用射電技術搞射電天文的日食。吳副院長說,我們搞個聯合觀察隊。他就派了陳芳允先生--這是我們國家無線電的一個很重要的領軍人物,也是吳先生的學生--另一個是我,我們兩個人,一個射電一個天文,就把這個任務組織了。
王綬琯受命和電子學家陳芳允一道,組織中方團隊。這件事得到蘇方隊長莫爾強諾夫的積極配合。
那個觀測還比較成功,蘇聯人也非常好,所以那個射電天文就那樣,經過我們一些小的隊伍建起來。建起來以后,蘇聯人就留下一個小的儀器在這里,我們拿來做樣本去開展工作,也復制也做。然后就碰到“大躍進”了。一“大躍進”,年輕人都回到本單位“放衛星”去了,(隊伍)又空了。后來我們就招好多高中生,還有北京的學校,北大還有北師大,這個就“慷慨當年萬古名”了,當時北師大的萬古名來了,就這么開始了,我又變成搞射電天文了。
王綬琯從此告別了天體測量學,開始了中國射電天文的創建。
沒有最大,只有更大
天文,我們叫做觀測的科學,看不見的東西就根本沒法研究,而你要看見它,就得有望遠鏡,這個望遠鏡越大越好。新中國剛成立的時候,60厘米算最大了,后來“大躍進”的時候就做個2米的,在世界上也算不小的。這樣做出來以后,這個技術隊伍就出來了,蘇定強(天文學家)就是其中之一,還有一位現在也是院士,當時跟蘇定強一樣也是年輕人。
有一次他們兩個來找我,說這個2米望遠鏡現在做出來了,中國下一步該怎么走?當時我在學部里頭組織一個天文委員會,來策劃這些事。中國天文學會,包括天文界的,還有科學院里頭各個研究所的,我們自己盡可能多地投入吧,發動大家都來考慮這事。討論了多次以后,就篩選成4個望遠鏡,這4個現在都實現了,其中一個是LAMOST望遠鏡的前身。
我們跟蘇定強在一起商量的時候,就覺得天文有兩種望遠鏡,一種就是很大,很暗的東西都可以看見;一種望遠鏡視場很大,可以一下子看好多東西。兩個都挺重要,因為天上的東西很多,所以我們這幾個人集中注意力放到這個上頭,去想想看有什么。
后來我們就覺得,這里頭是有一個文章可以做。因為在當時,我覺得大視場的望遠鏡馬上就要變成非常重要的一個保障。為什么?因為大視場望遠鏡可以一下子看很多的天體,本來你一次測一個,現在一次可以測很多個,這件事情當時在英國、美國都有天文臺開始做實驗。
我們也開始做,但是我們條件太差,光纖自己就不能拉,但是這個(發展)跡象已經很明顯了。所以我們覺得,我們盡力去研究這個大視場的望遠鏡,等光纖發展起來的話,那個會變成非常重要的一個前沿工作了。
美國SDSS望遠鏡得到的結果,是世界上所有望遠鏡成果獲得率最高的。LAMOST望遠鏡設計就針對這個,比美國SDSS望遠鏡要提高10倍,但是我們設計的時候并不知道他們也在做這個。
把大視場望遠鏡設計成同時也兼有大口徑,這個是望遠鏡設計理論的問題,是換腦筋的問題,這個競爭不在于有沒有錢,而在于誰能夠解決這個問題。
2009年,LAMOST通過國家驗收鑒定,確定了其性能居世界天文望遠鏡中高光譜獲得率之首。(本文主要內容據騰訊視頻《王綬琯:癡迷天文七十載的科學老人》整理,有刪改)