尋望星空
從肉眼到“天眼”的仰望 見證中國天文百年之變
2022年10月30日，中國天文學(xué)會百年誕辰。
100年前的中國，尚處于內(nèi)憂外患、國力羸弱之際。無數(shù)仁人志士走上思想改良或?qū)崢I(yè)救國的道路，但也有一些人執(zhí)著于仰望星空，堅持看似無用的天文觀測。
2022年10月，我國科學(xué)家利用“天眼”發(fā)現(xiàn)了一個尺度比銀河系大20倍的原子氣體結(jié)構(gòu)，為研究宇宙中天體的起源，又打開了一個嶄新的窗口。
從肉眼到天眼，從小眾到大眾，是什么激發(fā)了中國近現(xiàn)代天文研究的“能級躍遷”？又是誰帶動了越來越多的普通人一起“追星”？
“不知能不能拍到火星的冰蓋”
2022年11月12日，北京入冬的第一場大風(fēng)降溫，趕走了持續(xù)幾天的陰霾。適逢周末，晚上9點(diǎn)多，白石橋地鐵口已少有行人。過街天橋旁的空地上，一個支著三角架、擺著電腦的“攤位”格外引人注目。
這是市民何先生本年度第3次出攤拍攝。他就住在旁邊小區(qū)，今天的目標(biāo)是火星。
記者穿著厚羽絨服還凍得直跺腳，忙著擺弄設(shè)備的何先生，反而興奮地說：“今晚不知能不能拍到火星的冰蓋。北京一刮風(fēng)空氣就特透亮，有人還在陽臺拍過深空(天體)呢。”
說話間他停下手里的活，翻著手機(jī)相冊給記者看：“這是我前兩天拍的木星，這是土星……”
這時，一個年輕姑娘和一個大叔，相繼在何先生的“攤位”前放慢腳步。
“是拍月亮嗎？”年輕姑娘問。
“反射鏡配電子目鏡啊！能拍到很多細(xì)節(jié)?！敝心甏笫逭f。
“您真懂行！”
……
一個寒冷的夜晚，幾個陌生人之間，因?yàn)橐患芡h(yuǎn)鏡迅速拉近了距離。
這一切，并不意外。就在幾天前，因趕上2000年一遇的“月全食掩天王星”，北京天文館的直播，引發(fā)全網(wǎng)圍觀。
直播中連線的上海天文愛好者說，外灘最好的拍攝機(jī)位下午已被搶占一空。
曾幾何時，這些高大上的設(shè)備只能停留在普通人的夢里。
抖音博主“老王的閑白”回憶說，小時候常看《我們愛科學(xué)》雜志，對廣告頁上的望遠(yuǎn)鏡迷得不行。只可惜那個年代，哪怕一架最簡陋的天文望遠(yuǎn)鏡，對普通家庭來說也是奢侈品。
他沒敢和家長提，可又忍不住，終于憋出一個歪招兒，早早上小床裝睡覺，扛到很晚才閉著眼睛說“夢話”：“我想要目鏡5倍、物鏡20倍的天文望遠(yuǎn)鏡！東交民巷《我們愛科學(xué)》讀者服務(wù)部有賣的……”
善解人意的父母相視一笑，后來還找由頭“順路”去了這個讀者服務(wù)部，可“老王”看到標(biāo)價后，又不好意思要了。
雖然之后學(xué)業(yè)和事業(yè)都沒能和天文同路，但老王延續(xù)了對科普的關(guān)注和熱愛，正準(zhǔn)備“靜下來想想清楚，當(dāng)下自己做的事情，如何產(chǎn)生最大化的正向價值”。
14歲的南斗天文社社長
比“老王的閑白”年少時幸運(yùn)得多，現(xiàn)在的孩子們有了更多付諸實(shí)踐的機(jī)會，很多年輕有趣的靈魂依托天文聚在一起。
北京八中西門外，放眼望去，樓頂?shù)陌肭蛐吞煳呐_格外顯眼。記者在等候這所學(xué)校的天文社社長時，翻閱起“南斗天文社”的公號。
從開學(xué)到中秋，天文社已經(jīng)組織了兩場觀測活動。最近這次觀測記錄文章中，還收錄了幾個學(xué)生的朋友圈感言，一個微信名為telescope的同學(xué)寫道：
“每次寫作業(yè)或者走在路上時，我的腦中都會冒出許多問題：宇宙是什么？其他星球都什么樣子？為什么人類會出現(xiàn)在地球上……這些碎片在我看來，是靈魂漫游宇畝的時間?！?/p>
見到放學(xué)出來的石一寬，記者有些驚詫于八中南斗天文社社長的“年輕”，在一群個頭高大的高中生中，不知這位只有14歲的初中生如何“鎮(zhèn)得住場子”。
聊著聊著，一寬同學(xué)拿出他們的天文選修課讀物——《天體物理概論》給記者看，稱“不完全能看懂，但在一點(diǎn)一點(diǎn)啃”，答案似乎就在這本厚厚的書中。
“天文研究的事情都比較博大，學(xué)天文的過程會比較震撼?！毕啾忍剿鞯臉啡?，2022年5月榮獲全國中學(xué)生天文競賽一等獎的事，他反而不愿多提。
幾年前，記者曾聽一位八中老師說，非功利性學(xué)習(xí)往往會取得“功利性”的成果，所謂“非功利”更多來自熱愛與堅持。
一寬從小就喜歡看星星，媽媽常帶他去天文館聽講座，期期不落。升入八中正好有天文興趣班，滿足了他的愛好。
“現(xiàn)在器材不那么貴了，老百姓都消費(fèi)得起。學(xué)校天文臺里的設(shè)備孩子可以經(jīng)常使用，對石一寬幫助很大?！币粚挵职謱τ浾哒f。
3000多公里的“逐日”之路
20世紀(jì)30年代初，據(jù)天文學(xué)家推算，1941年9月21日，將有日全食帶進(jìn)入中國境內(nèi)，且“在國土范圍內(nèi)見食地帶之長，殆為數(shù)百年來所僅見”。
年輕的中國天文學(xué)會專門成立了日食觀測委員會。為了積累經(jīng)驗(yàn)，還派兩隊(duì)人馬出國觀測1936年的日食。
因日本發(fā)動全面侵華戰(zhàn)爭，從國外定制的儀器無法運(yùn)到，計劃中的9支觀測隊(duì)也壓縮到兩支。
其中的西北隊(duì)，將觀測地點(diǎn)設(shè)在甘肅臨洮，由當(dāng)時的天文研究所所長張鈺哲擔(dān)任隊(duì)長。
這可能是世界天文史上最悲壯的一次日食觀測。
1941年6月底，張鈺哲一行只帶著因陋就簡的儀器，乘卡車從昆明出發(fā)。冒著日軍飛機(jī)轟炸的危險，歷時40多天，經(jīng)過長達(dá)3000多公里的旅行，終于到達(dá)臨洮。
他們這次“逐日”臨洮的壯舉，穿越5個省20多個市縣，還一路科普日全食知識。沿途百姓首次聽到了“天文”一詞，并對“日食”有了正確理解。
為了減少被敵機(jī)轟炸的風(fēng)險，張鈺哲將觀測地點(diǎn)設(shè)在臨洮城東的岳麓山泰山廟內(nèi)。當(dāng)日9時30分，日全食初虧終于如期而至。
臨洮全縣近萬人涌上岳麓山，有的準(zhǔn)備了茶色墨鏡，有的用墨汁染的玻璃觀看。美術(shù)教師還組織學(xué)生作了日食寫生。
日全食當(dāng)天，在重慶、成都等大城市，市民還有“伐鼓鳴金救日之舉”，而臨洮“是日竟未聞一滴之鑼聲”。
“返程途經(jīng)國內(nèi)一些較大城市的時候，我們舉辦了二十多場有關(guān)日食和天文學(xué)通識的講座。還收集大量有關(guān)日食的照片、繪畫和圖片，為民眾舉辦了幾場展覽，激起對于天文話題的廣泛興趣?！睆堚曊軐懙馈?/p>
鮮有人知的是，張鈺哲揣著一封母親病危的電報。日全食3日后，母親病逝。他悲慟地寫下了《在日本轟炸機(jī)陰影下的中國日食觀測》的論文，作為對母親最深切的悼念。
天文不應(yīng)該有門檻
時隔不到百年，觀測天象、拍攝天體已變成舉起手機(jī)就能參與的“新常態(tài)”，天文越來越多地連接著現(xiàn)實(shí)和夢想。
北大附中的數(shù)學(xué)老師劉楊兼職學(xué)校天文老師的年頭，幾乎和他的教齡一樣長。
他把天文教育做成通往一切可能的橋梁：“有人希望往更高的平臺上走，那我就往那個方向推一把；有些孩子喜歡天文攝影，可以帶他多拍片；有的姑娘想研究占星術(shù)，我也不拒絕，這個方向上可以講歷史、講文化……”
天文不應(yīng)該有門檻。劉楊既是一個社團(tuán)的“頭兒”，也是努力拆除這個社團(tuán)圍墻的人。他與很多學(xué)科老師一道，把一些“小眾”活動推廣到全校，比如已在收尾階段的“FAST(中國天眼)觀測方案”。
這個活動是中國科協(xié)2022年4月底推出的，計劃把中國天眼1%的觀測時間開放給青少年。根據(jù)推進(jìn)情況，再開放給全世界的青少年。
劉楊請各年級相關(guān)老師廣撒“英雄帖”，不到一周時間，初中部的“FAST觀測設(shè)計群”就聚集了一百多人，經(jīng)注冊、培訓(xùn)、開會等幾輪下來，有15個學(xué)生成功提交了方案。
進(jìn)入秋季學(xué)期，北大附中有兩個觀測方案入圍優(yōu)秀方案并即將匯編付梓，以便向更多學(xué)校和學(xué)生科普。
2022年9月19日全國科普日，劉楊的學(xué)生、入圍優(yōu)秀方案的王勵棟，站在北京主會場中國科技館的展臺前，為觀眾介紹大國重器FAST——這一切背后，是3個多月一輪輪的培訓(xùn)和方案修改。
除了站在臺前的學(xué)生，一群十三四歲的少年，已經(jīng)初窺射電天文學(xué)的眉目。
“組織專項(xiàng)活動，雖然在理論體系上達(dá)不到全面認(rèn)知，但從科普角度可以了解到很多東西，甚至產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”2022年暑假，劉楊在古觀象臺見到了以前的學(xué)生陽嘉桐，這個中學(xué)期間在北京天文館做志愿講解超過一千小時的女孩，已經(jīng)開始在MIT的實(shí)驗(yàn)室做粒子物理研究。
“修給下一代天文學(xué)者的望遠(yuǎn)鏡”
可接收“天外來電”的射電望遠(yuǎn)鏡，接近者卻無法“觸電”。
為了讓“天眼”能“安靜”地仰望星空，黔南布依族苗族自治州境內(nèi)劃出了方圓近30公里電磁波寧靜區(qū)。
這就意味著，所有的電子設(shè)備都不能帶入這個區(qū)域。
跟蹤拍攝天眼14年的新華社記者歐東衢說：“這給我的拍攝造成了很大困難，每年只能在‘天眼’維護(hù)保養(yǎng)期間進(jìn)行拍攝?！?/p>
對他來說，這幾天的維護(hù)保養(yǎng)期，就是寶貴的拍攝窗口期——從清晨到深夜，他每天帶著幾十斤的設(shè)備，16小時的滿負(fù)荷工作，走遍了“天眼”周圍的群山。
天眼里面的工作人員，則只能在生活區(qū)通過WIFI與外界聯(lián)系。
“天眼”首席科學(xué)家李菂曾在一次公開課中解釋說：“天眼”接收一個場時，如果在時間上進(jìn)行密集采樣，得到的是一個持續(xù)的信號，這些信號可能包含脈沖星的信息，也可能包含你給朋友發(fā)的短視頻。
“天眼”都在接收什么“天外來電”？除了很多人已經(jīng)了解的脈沖星和期待的外星人，比較神秘的還有，一次只有千分之幾秒信號的快速射電暴——一個弱的爆發(fā)就能釋放太陽一小時的能量，強(qiáng)的可釋放太陽幾年的能量，夠人類現(xiàn)在的社會用一萬億年。
這種神秘現(xiàn)象每天在宇宙至少發(fā)生12萬次，而2007年才被人類發(fā)現(xiàn)。
2022年3月，我國科研團(tuán)隊(duì)已通過“天眼”觀察并計算出快速射電暴的起源證據(jù)。
2022年6月，“天眼”發(fā)現(xiàn)了迄今為止唯一一例持續(xù)活躍的重復(fù)快速射電暴，并將其定位于一個距離我們30億光年的矮星系。這一發(fā)現(xiàn)對于更好理解快速射電暴這一宇宙神秘現(xiàn)象具有重要意義。
2022年10月，“天眼”發(fā)現(xiàn)尺度約二百萬光年的巨大原子氣體結(jié)構(gòu)，對研究星系及其氣體在宇宙中的演化提出了挑戰(zhàn)。
2022年12月，“天眼”揭示了銀河系星際介質(zhì)前所未見的高清細(xì)節(jié)，對研究銀河系內(nèi)的星際生態(tài)循環(huán)具有重要意義。
已故“天眼”首席科學(xué)家兼總工程師南仁東曾說過：“FAST是修給下一代天文學(xué)者的望遠(yuǎn)鏡?！?/p>
“中國天眼”已經(jīng)進(jìn)入成果爆發(fā)期。
“非科學(xué)競爭，不足以圖存”
2022年10月25日，北京建國門橋西南角。
世界上最古老的天文臺之一——北京古觀象臺紫微殿前院內(nèi)，身著黑衣黑褲的幾名演員，在歌聲中把8件儀器：象限儀、天體儀、黃道經(jīng)緯儀、地平經(jīng)儀、地平經(jīng)緯儀、紀(jì)限儀、赤道經(jīng)緯儀一件又一件地推上舞臺。
而后，傳來陣陣的吵鬧聲以及遠(yuǎn)處的炮火聲，在清代古臺的背景中，遙望星空做著記錄的“張大人”仿佛什么都沒聽到，“小廝”葫蘆急得直跺腳……
一部《天文國寶 百年滄桑》的科普劇，作為中國天文學(xué)會百年紀(jì)念活動的壓軸節(jié)目，帶著現(xiàn)場天文圈大咖重溫往事。
北京天文館的趙金亮說，看到觀眾席上一位老先生，兩次悄悄擦眼淚。
沒有生逢盛世的“天眼”“年富力強(qiáng)”，古臺的滄桑卻激勵了天文前輩們前仆后繼、知恥而后勇。
1872年，法國人在上海建起徐家匯觀象臺；1898年，德國人在青島建觀象臺。與這些現(xiàn)代天文臺相比，此時中國的官方觀象臺，還叫著這樣一個名字：欽天監(jiān)。
歐洲求學(xué)、獲得工科博士學(xué)位的中國頂極“天文愛好者”高魯，在辛亥革命后隨孫中山回國，不久后接手欽天監(jiān)，直接把名字改為了中央觀象臺。
1913年10月，亞洲觀象臺臺長會議在東京召開。東道主日本，竟然沒有邀請身為中國官方觀象臺臺長的高魯，反倒是上海徐家匯觀象臺臺長勞積勛神父受到邀請。雖然勞積勛神父代表的是中國，但這仍是巨大的恥辱。
自此，高魯一心想要創(chuàng)建一個大型的現(xiàn)代天文臺。
在五四運(yùn)動推動下，中國現(xiàn)代天文學(xué)的先驅(qū)者們高喊著“深知今茲時代，非科學(xué)競爭，不足以圖存；非合群探討，無以致學(xué)術(shù)之進(jìn)步”的口號，以求天文學(xué)進(jìn)步和普及天文學(xué)為宗旨，在北京古觀象臺成立了中國天文學(xué)會。
北京天文館在這次天文學(xué)會百年紀(jì)念活動中將歷史重演，通過奶奶和孫女參觀北京古觀象臺，追憶一百多年前我國“天文國寶”被瓜分掠奪流離海外、歷經(jīng)磨難終回故鄉(xiāng)的歷史往事。
“排練時間特別長，因?yàn)榇蠹叶疾皇菍I(yè)演員，只能利用工作之余的時間?！睂?dǎo)演兼主演單月告訴記者，計劃拍成片子在古臺播放，讓觀眾更好地了解那段歷史。
經(jīng)歷古儀失而復(fù)得的北京古觀象臺，今年已有580歲。而國人借助8架大型青銅儀器，肉眼觀天記錄天象，不間斷地持續(xù)了487年。
科普劇編劇、北京天文館曹燕感慨，這8件古儀是120多年來中國受挫和復(fù)興的見證者，天文館有責(zé)任把它們的故事講給更多的人聽。“我第一次近距離去看古儀時，發(fā)現(xiàn)上面有彈孔，給人挺大震撼的。2021年古儀回歸100周年，我們館就想用更形象的方式講歷史，也做科普。”
北京天文館為了搭建好科普平臺，對來館人員的年齡構(gòu)成、知識結(jié)構(gòu)做過詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，基于不同的觀眾群體去做適合他們的服務(wù)。其中就包括讓石一寬獲益匪淺的周末公益講座和劉楊師生們?yōu)橛^眾提供的志愿講解。
確實(shí)，天文的通俗性和廣泛影響，是其他自然學(xué)科所沒有的。
北京天文館第一任館長陳遵媯在《中國天文學(xué)史》中寫道：“世界文化的起源，沒有不和天文相關(guān)聯(lián)的；世界科學(xué)的發(fā)達(dá)，沒有不借天文學(xué)來推進(jìn)的?！?/p>
“天宮”已經(jīng)在我們頭頂環(huán)繞；“嫦娥”“玉兔”開始造訪月球；“天問”從屈原的詩句中飛向火星；“夸父”帶回太陽最新的影像……“大國重器”不僅逐一讓夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，也漸漸改變著我們的生活。
不知不覺，“三代以上，人人皆知天文”在新的百年跨越間，已經(jīng)在不斷升級迭代。(新華每日電訊 記者李牧鳴)
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