杜月嬌

“宇宙一度又燙又稠密，億年前終于爆了炸等著瞧……地球開始降溫，自養(yǎng)生物來起哄，穴居人發(fā)明工具，一切由大爆炸開始……星系形成時間比唱完這支歌還要短，元素在微秒間便形成了……”相信很多美劇迷對《生活大爆炸》這段歌詞一定不陌生，也對其中不斷爆出的科學(xué)理論知識充滿好奇。王然所從事的就是充滿玄妙的天體物理學(xué)，眼前的她，優(yōu)雅中透著知性，就是這樣一位溫柔如水的女性，在天體物理研究上卻可以有穿透堅(jiān)硬磐石般的韌性。她背后究竟有怎樣故事？記者帶您走近天體物理學(xué)家——王然。

探尋宇宙奧秘：

溪匯百川而成海

徜徉于溫柔的星空，很多關(guān)于生命的美好暢想也會隨之不斷迸發(fā)，對王然來說卻不盡是如此，在宇宙神秘的一隅存在著很多神秘的劇烈運(yùn)動，這些運(yùn)動怎么形成的？演變的過程是什么？她所從事的觀測研究便圍繞于此。從地球物理到天體物理，聽她娓娓細(xì)語講述一路走來與浩瀚星空結(jié)下的不解之緣，原本抽象晦澀的天體研究也變得有趣了。

2015年2月26日，國際頂級周刊《自然》刊登了以北大天文學(xué)者為主的國際團(tuán)隊(duì)的最新發(fā)現(xiàn)，吳學(xué)兵教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)一顆距離地球128億光年（紅移6.3）、中心黑洞質(zhì)量為120億倍太陽質(zhì)量的類星體。其光度為太陽的430萬億倍，比目前已知距離最遠(yuǎn)的類星體還亮7倍。

類星體是一種在極其遙遠(yuǎn)距離外觀測到的高光度和強(qiáng)射電天體，它的中心是質(zhì)量超過太陽質(zhì)量千萬倍的超大質(zhì)量黑洞，通過研究遠(yuǎn)距離高紅移類星體，人們可以窺知早期宇宙結(jié)構(gòu)和演化的信息，王然和她的團(tuán)隊(duì)目前正從事此科研項(xiàng)目的研究工作。

宇宙大爆炸理論認(rèn)為，遙遠(yuǎn)的星系都在向四周退行，都在離我們遠(yuǎn)去，由于宇宙膨脹，類星體發(fā)出的光線的光譜向長波方向移動，即為宇宙學(xué)紅移?！霸谝阎募t移6的最明亮的類星體中，大約30%有著明亮的塵埃輻射，其遠(yuǎn)紅外光度接近甚至超過低紅移宇宙中存在劇烈恒星形成活動的星系。也就是說，這些宇宙極早期的類星體寄主星系內(nèi)部存在著劇烈的恒星形成活動?！蓖跞荒托牡叵蛴浾哧U述她的觀測研究成果。據(jù)了解，她所從事的工作是相關(guān)科研領(lǐng)域第一次對大樣本的紅移6類星體的毫米波和射電輻射，以及寄主星系中的恒星形成活動水平給出了總結(jié)性的研究。

“求木之長者，必固其根本；欲流之遠(yuǎn)者，必浚其泉源?！弊隹蒲幸彩侨绱?，浩瀚無邊的天際充滿了無窮奧秘，開啟這一扇扇神秘大門沒有捷徑，只能從根源一點(diǎn)點(diǎn)探索起，逐步建立起自己研究領(lǐng)域的框架體系。從第一次“觸電”國際先進(jìn)射電天文臺，到第一次完成對類星體毫米波和射電輻射，并寄主星系中恒星形成活動作出總結(jié)性研究，王然一磚一瓦搭建起自己的“科研大廈”。

談及自己以博士研究生身份到美國國家射電天文臺進(jìn)行為期兩年的觀測研究時，王然言辭間充滿對恩師和母校的感恩。“當(dāng)時系里老師非常注重學(xué)科教育上與國際前沿科技的接軌。”科技要走出去，與世界尖端技術(shù)接軌，是相關(guān)科研項(xiàng)目得以細(xì)水長流的重要影響因素，多年國外學(xué)習(xí)、科研工作經(jīng)歷不僅讓王然有機(jī)會與國際前沿技術(shù)接觸，更教會了她在學(xué)術(shù)研究中以獨(dú)立的視角展開學(xué)術(shù)交流。“北大走出去的學(xué)生獨(dú)立性很強(qiáng)。”

2006?2008年間，王然曾以交流生身份來到美國，初到美國時，除了撲面而來的新鮮感，還需要克服語言、飲食、文化等各種不適應(yīng)，更不能忘記母校和恩師的重托，需要抓緊一切可以學(xué)習(xí)的機(jī)會，彌補(bǔ)國內(nèi)當(dāng)時在這一領(lǐng)域科研觀測方面弱項(xiàng)。在國際著名射電天文學(xué)家Chris L. Carilli博士的指導(dǎo)下，她曾多次申請到美國國家射電天文臺（NRAO）和法國毫米波天文臺（IRAM）的觀測時間，完成了對近30個紅移為6類星體（當(dāng)時能收集到的最大樣本）射電波段連續(xù)譜、塵埃遠(yuǎn)紅外連續(xù)譜的觀測。

換個角度探尋：

水到而后渠成

“感覺自己是很幸運(yùn)的，能夠一路學(xué)習(xí)和鉆研自己喜歡的專業(yè)?！蓖跞徽Z氣從容又不失溫柔地回答記者提問。小時候，和很多孩子一樣，王然也對神秘的天文宇宙極為向往，讓她尤為印象深刻的是爸爸買給她的望遠(yuǎn)鏡，雖然只是個玩具，但探索未知宇宙的求知種子卻已悄然萌芽。現(xiàn)在，她也會在假期約上朋友、帶上家人到郊外看看星空，這既是一種放松自己心情的生活方式，也為科研打開了另外一扇窗戶。

2015年7月14?16日，東亞活動星系核研討在吉林長春如期舉行，這是繼韓國濟(jì)州和日本札幌成功舉辦后的第三次會議。王然說“這樣的會議對我們來講是一個窗口，和國際同行聚在一起，互相討論學(xué)習(xí)，或者做學(xué)術(shù)研究上的合作。針對不同問題從不同視角做分析，大家在分享自己學(xué)術(shù)成果的同時，也很有可能與其他人的成果碰撞出新的火花。”

古希臘哲學(xué)家芝諾曾說過：知識就好像一個圓，已知的在圓內(nèi)，未知的在圓外，知道的越多，這個圓越大，圓越大，未知的就越多。王然也有同感：“越往里走，越覺得這個世界越廣闊，未知的東西就越多。”2008?2011年間，王然又展開了對紅移6類星體的分析CO譜線觀測研究，發(fā)現(xiàn)并證明了這些宇宙極早期的類星體寄星系中，存在著大量的分子氣體成分，這些分子氣體為黑洞吸積以及星系恒星形成提供了必須的原料。同時，CO譜線的發(fā)現(xiàn)也成為這些系統(tǒng)中存在著劇烈恒星形成活動的有力證據(jù)，也為類星體寄主星系的動力學(xué)質(zhì)量給出了重要的限定。乘勝追擊，王然又在2011年成功申請到歐洲南方天文臺赫歇爾空間望遠(yuǎn)鏡對弱發(fā)射線類星體和紅移6類星體塵埃輻射兩個項(xiàng)目的觀測時間。

很多事情的堅(jiān)持源于內(nèi)心的最初堅(jiān)持，在前行路上遇到各種困境阻礙自然也是常態(tài)，制勝的關(guān)鍵取決于團(tuán)隊(duì)實(shí)力和魄力。ALMA毫米波射電望遠(yuǎn)鏡作為美國國家射電天文臺、歐洲南方天文臺、日本國家天文臺等多個國家聯(lián)合制造的世界上最大的亞毫米波和毫米波地面望遠(yuǎn)鏡陣列。在早期試驗(yàn)觀測階段，面對1年中僅有600個小時的寶貴觀測時間的境況，要想在全世界范圍內(nèi)已經(jīng)提交的900多份觀測申請中脫穎而出，不僅需要強(qiáng)硬的科研實(shí)力做支撐，也需要強(qiáng)大的抗壓能力做保障。值得高興地是，王然和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了第一期的觀測，且在5個紅移6類星體的寄主星系中發(fā)現(xiàn)了明亮的[CII]輻射。endprint

浩瀚無邊的宇宙藏有太多未知的奧秘，王然對紅移6類星體以及其寄主星系共同演化過程的研究發(fā)表在天文學(xué)雜志（The Astronomical Journal）、天體物理學(xué)雜志（The Astrophysical Journal）等國際一流學(xué)術(shù)期刊上。也曾多次被自然（Nature）雜志的文章引用，并因此在2010年獲得國家射電天文臺“Jansky fellow”博士后研究基金及職位，這是國際射電天文界最具競爭力的博士后研究職位。

“從最開始出國交流，就抱著一定要回國的心?！痹趪獾倪@些年，王然與北京大學(xué)類星體研究團(tuán)隊(duì)也一直保持密切合作和交流，她渴望將自己這幾年在類星系演化領(lǐng)域的研究，以及在毫米、射電波段的觀測經(jīng)驗(yàn)介紹給北京大學(xué)的學(xué)生們，號召更多感興趣的同學(xué)加入到自己的研究團(tuán)隊(duì)中，為祖國培養(yǎng)射電天文領(lǐng)域的后備人才。

2013年，伴隨貴州平塘縣的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡主題圈梁合龍，世界最大的單口徑天文望遠(yuǎn)鏡全面進(jìn)入設(shè)備安裝階段，F(xiàn)AST是我國天文望遠(yuǎn)鏡建設(shè)領(lǐng)域的重大突破，預(yù)計(jì)在2016年投入使用，將在未來20?30年保持世界一流設(shè)備的地位。近年來，政府投資在建的天文臺、望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目不斷增多，這也給越來越多優(yōu)秀天文學(xué)者以信心，王然自然也是其中一員。雖然說，現(xiàn)階段中國在天文觀測方面的硬件設(shè)施還難以與世界上一些地區(qū)相抗衡，但如果在實(shí)際觀測中真的需要用到相關(guān)天文觀測臺，王然多年留學(xué)經(jīng)歷也為她積攢了豐富的資源，硬件設(shè)備并不足以成為她科研觀測道路的主要阻礙。

回國后，王然提到自己面臨的一個大挑戰(zhàn)是師生角色的轉(zhuǎn)變和互換，一方面自己還要繼續(xù)在黑洞和寄主星系的共同演化上做相關(guān)課題研究，另外一方面，她現(xiàn)在也開始帶學(xué)生，既要站在科研者的角度踏踏實(shí)實(shí)搞觀測研究，還要站在教書育人角度輔導(dǎo)學(xué)生投入到科研中?！皬谋究频讲┦垦芯可谔祗w物理科研方向的啟蒙老師，吳學(xué)兵老師給了我很大的幫助，包括在師生角色轉(zhuǎn)換、科研學(xué)術(shù)上的指導(dǎo)?！?/p>

堅(jiān)持做好自己：

水利萬物而不爭

天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙間的一切物質(zhì)都在運(yùn)動中，遙遠(yuǎn)的星系同樣在遠(yuǎn)離我們而去，例如北冤星系團(tuán)大約以每秒21600公里的速度飛奔而去；武仙星系團(tuán)約以每秒10300公里的速度離開我們；后發(fā)座星系團(tuán)約以每秒6700公里的速度離開我們。

這些星系為什么要離開我們？我們又是怎么知道它們在運(yùn)動的呢？第一次聽到這樣的疑問還是在王然本科加入青年天文協(xié)會的時候。其實(shí)了解、學(xué)習(xí)甚至鉆研這個專業(yè)，對絕大多數(shù)人來講最重要的是興趣，只有投入其中才會發(fā)現(xiàn)里面待探索的有趣問題非常多，只有處于這個狀態(tài)時才能學(xué)習(xí)到更多知識。王然對自己學(xué)生的要求也是如此。“興趣是第一生產(chǎn)力”，現(xiàn)在，王然正帶領(lǐng)自己的科研團(tuán)隊(duì)做“紅移6類星體寄主星系的演化特征”的研究?！八麄兒彤?dāng)年我剛?cè)ッ绹鼋涣魃鷷r年齡差不多，團(tuán)隊(duì)兩個人都是“90后”的孩子，接受力很強(qiáng)的年紀(jì)。”王然談到自己所帶的兩個博士，眼睛里溫柔之光點(diǎn)點(diǎn)閃爍?！捌鋵?shí)，感覺自己就像是他們的姐姐一樣，他們很多想法都很棒，是我們團(tuán)隊(duì)里所需要的新鮮血液?！?/p>

宇宙形成初期，第一代恒星、星系、和黑洞的形成被列為是美國第6個十年天文計(jì)劃（The Astro2010 Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics）的三大首要目標(biāo)，預(yù)計(jì)在2010?2020年間重點(diǎn)展開對此三個項(xiàng)目的觀測研究。未來3年內(nèi)，王然和她團(tuán)隊(duì)的科研課題也基于此展開對超大質(zhì)量黑洞和星系的形成與演化的科研觀測。牛頓曾說過：如果我比別人看的遠(yuǎn)一些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏?。比起?dāng)年王然自己一個人“單刀赴會”勇闖美國、歐洲等世界知名天文臺爭取最佳觀測時間，現(xiàn)在王然所帶的學(xué)生無疑是幸運(yùn)的，她已經(jīng)憑借多年觀測經(jīng)驗(yàn)以及人脈資源積累，為他們打造了一支底氣十足的團(tuán)隊(duì)。

“眼下還是有挺多事情要忙的。ALMA對J1319+0950，J1044-0125，J0129-0035 三個源[CII]和塵埃連續(xù)譜的成圖觀測已于2015年11月完成。我們將開始進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。同時推動ALMA對樣本中其他源的[CII]、塵埃連續(xù)譜、以及CO（6-5）譜線的觀測?！痹谕跞恍睦铮綄の粗且患苡心ЯΦ氖虑?，尤其能夠和一群志同道合的人在一起努力，就更讓她著迷?！拔冶容^喜歡這樣的氛圍”，她說。

水有很多形狀，蒸而變?yōu)橛?；冷而結(jié)成雪、化為霧；又或凝結(jié)成一面如晶瑩明鏡的冰，不論其變化如何，仍不失其本性。王然，也有著如水般的溫柔，如水般的堅(jiān)韌，低處成湖，高處成瀑。她，享受著當(dāng)下，也創(chuàng)造著未來。endprint