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2015年的夏天,中國(guó)原創(chuàng)科幻小說(shuō)《三體》榮獲了有“科幻文學(xué)界諾貝爾獎(jiǎng)”之稱的“雨果獎(jiǎng)”,在國(guó)內(nèi)引起了極大的轟動(dòng)。作者劉慈欣從宇宙的視角展開(kāi)情節(jié),講述了地球文明在宇宙中的興衰歷程,從科學(xué)的角度審視人文,用人文的形式詮釋科學(xué),進(jìn)一步帶領(lǐng)讀者深入浩瀚深邃的宇宙中去認(rèn)知它的“尺寸”。
《三體》的大熱在民間掀起了一陣天體物理學(xué)的熱潮,書中的一些諸如“引力波”“暗物質(zhì)”“暗能量”“宇宙微波背景輻射”等宇宙學(xué)的專有名詞也引發(fā)了讀者們的極大興趣。
為此,當(dāng)記者把大眾對(duì)于天體物理的關(guān)心熱點(diǎn)拋給北京師范大學(xué)天文系的宇宙學(xué)專家夏俊卿,并詢問(wèn)他的日??蒲泄ぷ魇欠褚蚕駮忻鑼懙哪菢映錆M懸念和浪漫色彩時(shí),年輕的科學(xué)家連忙笑著擺起手來(lái):“不不不,那都是文學(xué)作品中的創(chuàng)作手法,真實(shí)的宇宙學(xué)研究可沒(méi)有人們想象的那么浪漫。我們的日常工作必須要依靠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?、科學(xué)的推測(cè)和枯燥的實(shí)驗(yàn),經(jīng)常為了解決一個(gè)問(wèn)題或者編寫一段運(yùn)算程序,要連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間坐在電腦前,你想這個(gè)過(guò)程怎么會(huì)浪漫啊,簡(jiǎn)直充滿了痛苦!不過(guò)呢——”夏俊卿頓了一下,話鋒一轉(zhuǎn),“如果得出來(lái)的結(jié)果能和開(kāi)始預(yù)想的一致,那么這種感覺(jué)也是蠻爽的,這大概就是科研的樂(lè)趣吧,痛并快樂(lè)著!”
這個(gè)科學(xué)家有點(diǎn)“萌”
夏俊卿的辦公室位于北京師范大學(xué)校園內(nèi)京師學(xué)堂的四樓。方寸之間只放得下兩張椅子、一架書柜和一張工作臺(tái),工作臺(tái)上一部臺(tái)式電腦、一部筆記本電腦,外加一臺(tái)打印機(jī),除此之外,別無(wú)他物,顯得簡(jiǎn)單而充實(shí),這和我們想象中的宇宙學(xué)家充滿神秘感的辦公室有著不小的出入。
透過(guò)這間小辦公室的玻璃窗望出去,是綠草茵茵的北師大校園,年輕的學(xué)子們抱著書本匆匆地走過(guò)。極目遠(yuǎn)眺是夏俊卿在平常工作勞累時(shí)最常采取的休息方式。34歲的他有著一張娃娃臉,配上一副精致的金絲眼鏡,靦腆起來(lái)就像個(gè)鄰家大男孩,用時(shí)下的流行詞來(lái)形容就是有點(diǎn)“萌”。他說(shuō)起話來(lái)語(yǔ)速很快,風(fēng)趣幽默,充滿了活力,完全是典型80后的性格,這也與大家平常印象中科學(xué)家嚴(yán)肅刻板的形象一點(diǎn)都不沾邊。如果你在學(xué)生穿梭的校園內(nèi)和他擦肩而過(guò),甚至很難想到眼前的這位年輕人是一位“教授級(jí)”的人物。
夏俊卿在2012年作為“國(guó)家青年千人計(jì)劃”的第三批成員回國(guó)時(shí)還不到30歲,他當(dāng)時(shí)創(chuàng)造了一個(gè)紀(jì)錄:成為了中科院高能所歷史上最年輕的研究員。
別看他年紀(jì)輕輕,但是在宇宙學(xué)領(lǐng)域的研究可以算是“老”資格了,十幾年的時(shí)間里在暗能量、宇宙微波背景輻射、宇宙學(xué)參數(shù)、暴漲模型等理論模型分析和試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方面取得了一系列的成績(jī)。
尤其是最近兩年,夏俊卿忙得有些“不可開(kāi)交”。先是從2011年就開(kāi)始的美國(guó)費(fèi)米高能伽馬射線衛(wèi)星的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析經(jīng)過(guò)幾年來(lái)數(shù)據(jù)量的累計(jì)和更新,取得了突破性的進(jìn)展,在2015年接連發(fā)表了3篇頗具分量的學(xué)術(shù)文章。由于之前利用費(fèi)米實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用到宇宙學(xué)領(lǐng)域一直是個(gè)空白,所以夏俊卿的研究實(shí)際上是為該領(lǐng)域打開(kāi)了一條全新的思路,這3篇文章的面世也讓一向低調(diào)的夏俊卿成為了行業(yè)內(nèi)的焦點(diǎn)。
另外,在工作角色上,他也完成了一個(gè)全新的轉(zhuǎn)變,受北京師范大學(xué)天文系的原系主任朱宗宏教授誠(chéng)意相邀,夏俊卿在2015年秋天來(lái)到北師大執(zhí)教,開(kāi)啟了全新的教學(xué)生涯。從單純的科研人員到承擔(dān)“傳道授業(yè)解惑”的導(dǎo)師,夏俊卿也深深感到了肩上新增的重任。
科研和教學(xué)工作讓夏俊卿忙碌得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn),同時(shí)也讓年輕的科學(xué)家更加成熟起來(lái)。在繁忙面前,夏俊卿沒(méi)有慌亂,而是井井有條地安排著自己的事情。
當(dāng)被問(wèn)及科研機(jī)構(gòu)和高校之間有什么區(qū)別時(shí),夏俊卿用手指了指這間不大的辦公室:“我的日?;竟ぷ骶褪菍?duì)著電腦做研究、推公式、編程序……在我看來(lái),地點(diǎn)的變化并沒(méi)什么太大區(qū)別,無(wú)論是在中科院還是在北師大,無(wú)論是在國(guó)外還是在國(guó)內(nèi),關(guān)上辦公室的門其實(shí)都是一樣的。但是,打開(kāi)辦公室的門那種感覺(jué)就很不同了……”夏俊卿坦承自己身上多多少少有些“校園情結(jié)”,這和家庭影響不無(wú)關(guān)系,他的家人都是教師,這讓夏俊卿也偏愛(ài)上了在校園里的那種氛圍。“推開(kāi)門都是年輕人,讓人感覺(jué)特別有朝氣。當(dāng)然還有一個(gè)原因——就是學(xué)校里面有更多的食堂可以選擇,不愁沒(méi)有好吃的!”夏俊卿又展現(xiàn)出一個(gè)80后的萌態(tài),說(shuō)完這話他自己先哈哈大笑起來(lái)。
走出去呼吸“新鮮空氣”
其實(shí),高校和科研院所最大的不同自然是繁重的教學(xué)任務(wù)。談到對(duì)學(xué)生的培養(yǎng),夏俊卿又恢復(fù)了嚴(yán)肅的神情?!拔也凰闶莻€(gè)嚴(yán)厲的老師,應(yīng)該算是個(gè)‘開(kāi)導(dǎo)型導(dǎo)師吧”,他為自己的身份定了這么一個(gè)標(biāo)簽,“因?yàn)槲乙膊女厴I(yè)10年而已,在很多事情上感同身受,能夠理解他們,所以我會(huì)用我的親身經(jīng)歷來(lái)和他們溝通,給予他們解決問(wèn)題的建議?!?/p>
夏俊卿的學(xué)生基本都是90后,在他眼里,這些孩子們的個(gè)性都很強(qiáng),不好管理。他希望能夠因材施教,激發(fā)出他們的興趣,找出他們的特長(zhǎng),加以培養(yǎng),讓他們能在這條科研路上順利走下去。
“每個(gè)學(xué)生的科研水平可能有高下之分,但我希望在我的培養(yǎng)下,他們的個(gè)人能力上能有所提高,比如在獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作、與人交流以及寫文章等諸多方面?!毕目∏錇榱颂岣邔W(xué)生們的視野和見(jiàn)識(shí),會(huì)提供很多參加各種會(huì)議交流和做報(bào)告的機(jī)會(huì),讓他們接受鍛煉,還會(huì)動(dòng)用自己的人脈積極聯(lián)系去國(guó)外學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會(huì),讓學(xué)生們勇敢的走出去,去呼吸到更多的“新鮮空氣”。
“去國(guó)外交流對(duì)于開(kāi)拓眼界是一件好事,也是青年人成長(zhǎng)路上非常重要的一環(huán)。尤其是國(guó)外的科研氛圍更濃更開(kāi)放,會(huì)讓你的思維更加活躍。”當(dāng)年,夏俊卿就是為了這一目的,在高能物理所獲得博士學(xué)位之后選擇了前往意大利國(guó)際高等研究院做博士后。
意大利是傳統(tǒng)的天文學(xué)強(qiáng)國(guó),在國(guó)內(nèi)的時(shí)候,夏俊卿是以理論研究為主,而到了意大利之后,開(kāi)始接觸跟數(shù)據(jù)分析相關(guān)的工作,工作重心也轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)分析。這大大拓寬了夏俊卿的科研方向,在科研氛圍更加濃厚,思維更加活躍的國(guó)際團(tuán)隊(duì)里,工作更加多元化,這也讓年輕的夏俊卿如魚得水,開(kāi)啟了一段全新的航程。
夏俊卿留學(xué)所在的城市叫的里雅斯特,是歐空局的普朗克探測(cè)計(jì)劃的兩個(gè)數(shù)據(jù)處理點(diǎn)之一。夏俊卿在實(shí)驗(yàn)中作為主要負(fù)責(zé)人之一參加了探測(cè)“積分的薩克斯—沃夫效應(yīng)”的工作,這是普朗克實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的主要科學(xué)目標(biāo)之一。
在研究工作中,利用普朗克衛(wèi)星觀測(cè)到的全天空溫度漲落各向異性圖像和各類宇宙大尺度結(jié)構(gòu)巡天實(shí)驗(yàn)結(jié)果,詳細(xì)全面地分析了觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的互關(guān)聯(lián)性質(zhì),進(jìn)而深入探測(cè)宇宙微波背景輻射的重要引力次級(jí)效應(yīng)之一的宇宙晚期積分的薩克斯—沃夫效應(yīng)。
其實(shí),的里雅斯特還是意大利和斯洛文尼亞交界的港口城市,是充滿活力的文化和藝術(shù)之都,但夏俊卿并沒(méi)有像其他年輕人那樣泡在咖啡館里或者流連在海邊,也沒(méi)有時(shí)間去聽(tīng)一幕歌劇或者看一場(chǎng)有“小世界杯”之稱的意大利足球比賽。他把勤奮和謙遜帶到了亞平寧半島,一頭扎進(jìn)了團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi),爭(zhēng)分奪秒地努力著,基本上每天絕大部分時(shí)間都泡在里面做研究。
夏俊卿這種做事投入、迅速而且準(zhǔn)確的科研性格和當(dāng)時(shí)合作的國(guó)際團(tuán)隊(duì)非常匹配,所以合作起來(lái)非常愉快。正應(yīng)了中國(guó)的那句老話,一分耕耘,一分收獲。在這4年的日日夜夜里,20多篇高水平的論文相繼面世,得到廣泛的認(rèn)可,夏俊卿也躋身于國(guó)際研究的前沿行列,同時(shí)也以他的表現(xiàn)贏得了世界對(duì)于中國(guó)科研工作者的尊重。
用數(shù)據(jù)力量推開(kāi)宇宙的一扇窗
夏俊卿向記者介紹,早期的宇宙學(xué)很多時(shí)候純粹是通過(guò)理論假設(shè)推導(dǎo)而來(lái)的。但是隨著斯隆數(shù)字化巡天觀測(cè)和普朗克探測(cè)器等一系列大型高精度的探測(cè)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn),很大程度上提升了觀測(cè)精度,從而步入到了精確宇宙學(xué)的時(shí)代。因此,今天的宇宙學(xué)在很大程度上是依賴于實(shí)驗(yàn)以及對(duì)于數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)分析,無(wú)論怎樣的宇宙學(xué)理論都不能去憑空任意發(fā)揮了。脫離了觀測(cè)和分析的宇宙學(xué)理論,僅僅停留于猜測(cè)而已,它最終必須與觀測(cè)結(jié)果相吻合才行!
夏俊卿在意大利學(xué)習(xí)了很多和數(shù)據(jù)分析相關(guān)的工作,開(kāi)始以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析為主?!皵?shù)據(jù)本身并不是放在那里等著我們想抓就能去抓到的”,夏俊卿向記者解釋著數(shù)據(jù)分析工作的復(fù)雜性,“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從來(lái)都不是‘干凈的,有用的數(shù)據(jù)往往只有一點(diǎn)點(diǎn),而把不需要的數(shù)據(jù)處理掉,留下想要的,需要一個(gè)枯燥而漫長(zhǎng)的過(guò)程?!?/p>
2011年,夏俊卿和費(fèi)米高能伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡的成員合作,在國(guó)際上首次整合出可以用于宇宙學(xué)研究的全天空費(fèi)米高能伽馬射線流強(qiáng)分布圖像,并詳細(xì)完整地考慮了費(fèi)米實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的自相關(guān)功率譜、它與宇宙微波背景輻射實(shí)驗(yàn)以及其他大尺度結(jié)構(gòu)巡天實(shí)驗(yàn)之間的互關(guān)聯(lián)性質(zhì),尋找積分的薩克斯—沃夫效應(yīng)存在的信號(hào)。
除此之外,夏俊卿和合作者還通過(guò)費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡的全天空的高能伽馬射線的分布情況,對(duì)河外彌撒的伽馬射線背景輻射進(jìn)行了全新的研究,并且利用這一研究結(jié)果來(lái)從全新的角度研究暗物質(zhì)粒子的性質(zhì),因?yàn)楹油鈴浫龅馁ゑR射線背景輻射的一個(gè)重要的可能來(lái)源就是暗物質(zhì)湮滅或衰變所輻射的高能伽馬光子。
利用費(fèi)米衛(wèi)星和大尺度結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的互關(guān)聯(lián)性質(zhì),夏俊卿進(jìn)行仔細(xì)的分析擬合,來(lái)研究暗物質(zhì)粒子的性質(zhì),限制暗物質(zhì)粒子的質(zhì)量、湮滅截面或衰變壽命等。相比其他利用費(fèi)米衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)于暗物質(zhì)粒子性質(zhì)的研究方法,該方法對(duì)于暗物質(zhì)粒子性質(zhì)的限制精度上要明顯高出至少一個(gè)量級(jí),主要原因是這種全新的互關(guān)聯(lián)分析方法可以有效剔除實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中的部分系統(tǒng)誤差的影響。
在夏俊卿之前,國(guó)際上還沒(méi)有人把費(fèi)米實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析直接運(yùn)用到宇宙學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域,所以他實(shí)際上沒(méi)有可借鑒的內(nèi)容,幾乎是一項(xiàng)“前無(wú)古人”的探索,要從零開(kāi)始一路摸索?!扒捌诨撕荛L(zhǎng)時(shí)間做準(zhǔn)備工作,需要特別嚴(yán)謹(jǐn),總怕出現(xiàn)‘差之毫厘,謬以千里的情況?!毕目∏浣榻B道。但之后隨著數(shù)據(jù)量的增加和更新,工作取得了突破性的進(jìn)展和成績(jī),就連國(guó)際上的眾多學(xué)者也開(kāi)始利用夏俊卿的這一工作研究結(jié)果為基礎(chǔ)開(kāi)展進(jìn)一步的宇宙學(xué)研究。
赴未來(lái)的一場(chǎng)宇宙之約
愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)一句名言:“宇宙中最不能理解的是,宇宙是可以理解的。”長(zhǎng)久以來(lái),人類從沒(méi)有放棄過(guò)對(duì)于宇宙的探索。這種認(rèn)知是一個(gè)不斷研究和發(fā)展的過(guò)程,從最初的“天圓地方說(shuō)”到“地心說(shuō)”“日心說(shuō)”,再到后來(lái)科學(xué)家又提出了宇宙大爆炸理論以及對(duì)原初引力波的探測(cè),人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)正在一步一步地向前推進(jìn)。
由于學(xué)科建設(shè)和發(fā)展的歷史原因,我國(guó)的宇宙學(xué)研究與國(guó)外相比起來(lái),進(jìn)度上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后,沒(méi)有自己的實(shí)驗(yàn)技術(shù),很多研究數(shù)據(jù)要處處受制于人。尤其對(duì)于宇宙微波背景輻射這個(gè)極重要的分支,在夏俊卿回國(guó)之前可以說(shuō)基本上處于空白的尷尬境地。
然而這些困境在夏俊卿眼中反而是一種激勵(lì):“國(guó)家已經(jīng)越來(lái)越重視宇宙學(xué)領(lǐng)域的研究,政策和資金方面投入很大,雖然在宇宙微波背景輻射的研究方面,我們的基礎(chǔ)還是非常薄弱。但我們正在努力迎頭趕上國(guó)際先進(jìn)水平,這還需要一點(diǎn)時(shí)間去培養(yǎng)和積累。我們要做的不僅僅是跟隨,還要有屬于自己的創(chuàng)新!”在夏俊卿看來(lái),宇宙學(xué)的發(fā)現(xiàn)意義重大,必須要抓住每一個(gè)機(jī)遇,才能保證中國(guó)在此方面不落后,這也是他憋著一口氣回國(guó)來(lái)發(fā)展的重要原因。
據(jù)夏俊卿預(yù)測(cè),在未來(lái)的5?10年間,宇宙學(xué)的研究會(huì)有一個(gè)非常大的發(fā)展,這將是非常重要的時(shí)間節(jié)點(diǎn),他希望能夠全面展開(kāi)宇宙學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)相關(guān)科學(xué)的研究,讓宇宙學(xué)和宇宙微波背景輻射研究真正在國(guó)內(nèi)扎根。中國(guó)作為一個(gè)科技大國(guó),這個(gè)領(lǐng)域的研究不能永遠(yuǎn)是空白,應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)遇,做出相應(yīng)的突破。
同時(shí),對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng),夏俊卿非常地看重?!拔覈?guó)目前在宇宙學(xué)領(lǐng)域大多以跟蹤研究和填補(bǔ)空白為主,如果想開(kāi)創(chuàng)出一個(gè)全新的局面,光靠一個(gè)夏俊卿是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,我們要培養(yǎng)出成百上千個(gè)宇宙學(xué)領(lǐng)域的青年才俊來(lái)才行?!痹谙目∏湫闹?,他和學(xué)生們的關(guān)系不僅僅是師生,更是合作伙伴,是未來(lái)路上讓中國(guó)宇宙學(xué)研究趕超世界水平的親密戰(zhàn)友。
夏俊卿開(kāi)玩笑地說(shuō):“做科研就像談一場(chǎng)戀愛(ài),要全身心的付出你所有的時(shí)間、精力還有感情。投入其中,你就不會(huì)覺(jué)得枯燥,不會(huì)覺(jué)得辛苦?!?/p>
夏俊卿坦言,即使有壓力,也不是來(lái)自于出成果,而是出“好”的成果,出“新”的成果。他表示,要做就做最好,要做就做創(chuàng)新。對(duì)他來(lái)說(shuō),探索天體物理的未知奧秘,就像赴一場(chǎng)浩瀚深邃的宇宙之約,這一條路上,困難重重,非誠(chéng)勿擾,但他已做好了全部準(zhǔn)備。