癡迷“無(wú)用之用”的“追光青年”

文/張典標(biāo) 完顏文豪 黃小雨

在黑暗中追尋千分之一秒間的“閃爍”，這是林琳和伙伴的工作日常。即便疫情期間也是如此。

37歲的林琳是北京師范大學(xué)天文系講師。2020年，她和25歲的北京大學(xué)天文系博士生張春風(fēng)、35歲的中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)助理研究員王培等聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)天眼FAST開展的一項(xiàng)“追光”研究，同時(shí)入選《自然》雜志和《科學(xué)》雜志年度十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

他們追的“閃爍”是快速射電暴。它在幾毫秒內(nèi)釋放的能量相當(dāng)于5億個(gè)太陽(yáng)的能量，這是已知宇宙中無(wú)線電波段最強(qiáng)的爆發(fā)現(xiàn)象。自2007年第一次被“看見”以來(lái)，快速射電暴迅速成為天文學(xué)界“網(wǎng)紅”。全世界的許多天文學(xué)家對(duì)此知之甚少，為它著迷。

如今，林琳和伙伴走在了研究領(lǐng)域最前列。快速射電暴很狡猾，能不能“追”得上相當(dāng)程度上還是“靠天吃飯”。不過，有意思的是，此次他們的研究入選，是因?yàn)闆]有“追”著。

“靠單干出成績(jī)的時(shí)代過去了”

回想起“追光”的那幾天，作為論文第一作者的林琳，還記得縈繞在腦中的那種不真實(shí)感。

那是2020年4月28日早上5點(diǎn)多，林琳被自己兩歲的兒子吵醒，迷迷糊糊中看到手機(jī)上一條快報(bào)消息：3個(gè)小時(shí)前，銀河系內(nèi)的一顆磁星開始活動(dòng)。

“追光人”展示發(fā)表在《自然》的論文，圖中從左到右分別是王培、林琳和張春風(fēng) （圖/北京師范大學(xué)官網(wǎng)）

正是林琳一直“盯”著的那顆星！她立馬一個(gè)激靈抖擻起來(lái)。按照現(xiàn)有的理論推測(cè)，快速射電暴可能來(lái)自于磁星活動(dòng)，而磁星活動(dòng)伴隨著X射線及伽馬射線的高能量電磁輻射爆發(fā)。

林琳立即聯(lián)系了天眼FAST重大優(yōu)先項(xiàng)目協(xié)調(diào)人，申請(qǐng)緊急用天眼“監(jiān)視”那顆星。3個(gè)小時(shí)后，天眼盯著那顆磁星看了1個(gè)小時(shí)。同一時(shí)間內(nèi)，美國(guó)的費(fèi)米衛(wèi)星也觀測(cè)到了來(lái)自這顆磁星的29個(gè)伽馬射線暴。按理論模型，這意味著有29個(gè)快速射電暴。

拿到天眼數(shù)據(jù)的那個(gè)早上，張春風(fēng)“焊”在電腦前，他要從海量數(shù)據(jù)中挖出“閃爍”。“難度相當(dāng)于在15千米長(zhǎng)的路上找到一只身長(zhǎng)只有5毫米的黑螞蟻。而這條路上布滿了千萬(wàn)只各種各樣的螞蟻干擾你。”

第一次處理完數(shù)據(jù)，已經(jīng)是幾個(gè)小時(shí)后。張春風(fēng)沒敢緩氣，反而更緊張，他沒有找到任何快速射電暴的痕跡。而有消息稱，在另外一個(gè)時(shí)間，加拿大CHIME望遠(yuǎn)鏡和美國(guó)的STARE2望遠(yuǎn)鏡都探測(cè)到了來(lái)自那顆磁星的一個(gè)快速射電暴。張春風(fēng)的心一直懸在空中。

經(jīng)過反復(fù)檢查，張春風(fēng)還是沒找到那只“螞蟻”。沒多久，王培團(tuán)隊(duì)的獨(dú)立分析也做出了同樣的判斷。張春風(fēng)的心從緊張立馬變成興奮，“就像過山車一樣”。

這是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)！這次磁星爆發(fā)活動(dòng)只產(chǎn)生了一個(gè)快速射電暴。

“不會(huì)錯(cuò)的！”張春風(fēng)的自信來(lái)自于天眼。中國(guó)天眼的靈敏度是目前單口徑望遠(yuǎn)鏡中最高的，能發(fā)現(xiàn)別的望遠(yuǎn)鏡所看不到的微弱東西。

從2020年4月28日觀測(cè)到5月8日投稿，他們只花了10天。團(tuán)隊(duì)成員分屬不同單位，甚至林琳、張春風(fēng)和王培等人此前壓根沒見過面。

“這次是集團(tuán)沖鋒的勝利，天文學(xué)靠單干出成績(jī)的時(shí)代已經(jīng)過去了。”王培解釋，過去受限于設(shè)備和歷史條件，每個(gè)人都在自己的一畝三分地里單干，現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)要求對(duì)天體進(jìn)行多個(gè)層面的研究，而這絕不是一個(gè)人能做到的。這篇文章的合作者既有來(lái)自中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)、南京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)等10多家國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，也有來(lái)自國(guó)外的科研機(jī)構(gòu)。

2020年11月4日，《自然》同時(shí)刊發(fā)了包括這篇文章在內(nèi)的三篇研究論文。三篇文章合力說明了“閃爍”的背后可以是磁星。王琳說：“前兩篇國(guó)外文章在‘閃爍’和磁星之間搭了‘一座橋’，而我們借助于天眼的研究進(jìn)一步說明了這座橋的一些特征。”

科研的“癮”與“追光人”的浪漫

此次研究論文入選《自然》和《科學(xué)》年度十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，對(duì)他們來(lái)說，是對(duì)好奇心的最好獎(jiǎng)勵(lì)。

林琳對(duì)天文最初的好奇來(lái)自一本名為《千億個(gè)太陽(yáng)》的書。高中讀的這本書的具體內(nèi)容，她早已忘了，只記得自己被神秘宇宙的“引力”捕獲，陷了進(jìn)去。

而張春風(fēng)迷上星空，是因?yàn)椤妒f(wàn)個(gè)為什么》里一張圖片——藍(lán)色海王星上有一個(gè)顯眼的黑斑。為什么是藍(lán)色的？黑斑是什么？好奇的種子在那一刻被埋下。

王培屬于半路出家。他原本從事核物理理論研究，他覺得自己所在的領(lǐng)域受制于地面實(shí)驗(yàn)條件，已經(jīng)停滯逾10年。但很多天體卻是現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)室，能實(shí)現(xiàn)地面所不具備的極端條件。通過天文觀測(cè)，有可能解決物理學(xué)的基本問題。于是2014年，王培博士畢業(yè)進(jìn)了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)。

“其實(shí)科研不全是外人想象的無(wú)聊、枯燥和虛無(wú)。”張春風(fēng)曾把“星星的指紋”光譜圖案放進(jìn)玻璃里，也把“星星的聲音”磁場(chǎng)脈沖轉(zhuǎn)化為電音送人。有人說他不解風(fēng)情，他得意地說：“光譜多美，脈沖多好聽！這是來(lái)自宇宙的禮物，不浪漫嗎？”

上學(xué)的時(shí)候，王培就佩服那些滿頭白發(fā)還不退休的科學(xué)家，幾十年如一日沉浸在科研的世界里，卻充滿活力與激情。游戲娛樂這些“輕松模式”大家都愛，為什么這些白發(fā)科學(xué)家選“艱難模式”？入行越久，他越能嚼出沉浸其中的味道，以及它所帶來(lái)的滿足感。在王培看來(lái)，仰望星空，慢慢變老，也是一件很浪漫的事。

可以“直線超車”的時(shí)代

一次向?qū)W生介紹這次科研時(shí)，林琳說團(tuán)隊(duì)是“站在巨人的肩膀上”。“巨人”就是天眼FAST。

上了年紀(jì)的天文學(xué)家很羨慕林琳這一代年輕人。北京師范大學(xué)天文系主任仲佳勇記得，幾十年前想做研究，國(guó)內(nèi)沒設(shè)備，只能去國(guó)外申請(qǐng)，有時(shí)還得花錢。如今的年輕天文學(xué)家趕上了可以“直線超車”的時(shí)代。

“綜合國(guó)力穩(wěn)步上升，國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)科研投入越來(lái)越大，年輕人的后顧之憂越來(lái)越少，加上有這么好的設(shè)備。現(xiàn)在可能不是彎道超車，而是‘直線超車’的時(shí)代。”王培覺得自己這一代天文學(xué)家很幸運(yùn)，“過去一些天文學(xué)科研領(lǐng)域被別人牽著鼻子走，現(xiàn)在至少在快速射電暴的研究上，咱們走在了最前沿。”

去年疫情期間，F(xiàn)AST團(tuán)隊(duì)克服影響，依然滿負(fù)荷工作。張春風(fēng)說：“這也是對(duì)我們青年科研人員的督促。前沿科學(xué)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，哪能有歇腳偷懶的想法。天上的星星可不歇。”

令人開心的是，林琳發(fā)現(xiàn)身邊的人對(duì)天文學(xué)這種“無(wú)用之用”研究的興趣越來(lái)越大，“這個(gè)研究有什么用”這樣的問題越來(lái)越少。10年前，有親戚請(qǐng)她預(yù)測(cè)明天的天氣，讓她哭笑不得。而如今，不少朋友打電話請(qǐng)她推薦天文望遠(yuǎn)鏡。

此次論文入選《自然》和《科學(xué)》年度十大發(fā)現(xiàn)，林琳等人的生活沒有激起太多的波瀾。唯一讓林琳觸動(dòng)的是，有一天孩子在電視上見到自己工作的畫面時(shí)，一下子就認(rèn)出來(lái)了，要求反復(fù)看。

“被孩子崇拜是我‘追光’的又一個(gè)動(dòng)力。”林琳說，也許當(dāng)時(shí)好奇心的種子也在他心里埋下了。