坐穿科研牢底搭建宇宙天梯全国政协委员中国科学院国家天文台研究员武向平访
人物介绍:吴祥平:第十三届全国政协委员、中国科协常委、中国科学院大学天文与空间科学学院院长科学。 天体物理学博士,中国科学院国家天文台研究员,中国科学院院士。
在百度输入“吴向平”三个字,弹出的信息大多与科普相关:中国科学院院士来我校科普讲座,聆听吴向平精彩演讲关于“宇宙与人类的命运”。 吴祥平院士与新区宇宙高中生聊天……
每年的30多场科普讲座,都是吴祥平给自己的“规定动作”。 也许有人认为他“不务正业”,但正是这位“不务正业”的科学家,毅然扛着帐篷扎进了天山,留在了偏远无人居住的山区。十多年来。 最终,一万多根天线接收到的信号变成了来自天空的清晰图像。
如今,担任国际大型科学项目SKA中国首席科学家的吴祥平依然按照自己的“82原则”走自己的路。 在他看来,科学家应该能够“走过科学研究的监狱”,向公众传递科学思想和知识,能够“走遍宇宙”,时时思考科学问题。
从机械到相位控制:
天文科学是大国必备的“奢侈品”
世界各地的天文学家时刻利用各种天文望远镜观测遥远太空中的各个行星,不肯放过哪怕是一丁点能够给人类带来新领域新知识的新发现。
■天文学是一个国家综合国力的体现。 它的发展直接关系到国家的经济发展。 这是一个大国必备的“奢侈品”。
■面向同一片天空,遵循同样的原则,共同开启探索之旅,是人类最好的选择。
记者:说起宇宙,人们总会想到一个词:神秘莫测。 天文学家的工作就是探索宇宙,这一定充满困难和挑战吧?
吴祥平:确实,宇宙的浩瀚是难以想象的。 即使乘坐飞行速度最快的喷气式战斗机(速度约为每秒966米),也需要100万年才能到达继太阳之后距离地球最近的星座半人马座(比邻星)!
但正是因为浩瀚的宇宙充满了诱惑和挑战,才吸引着人类孜孜不倦地研究和探索。 世界各地的天文学家时刻利用各种天文望远镜观测遥远太空中的各个行星,不愿放过哪怕是一丁点能够给人类带来新领域知识的新发现。 每年都有无数新的领域被探索,宇宙正在慢慢揭开神秘的面纱,向人类揭露它的秘密。
记者:500米口径球面射电望远镜(FAST)的建成并投入使用,让人们第一次感受到了“重要天文仪器”的震撼。 这个“中国天眼”给中国天文学的发展带来了哪些变化?
吴祥平:宇宙中夹杂着各种类型的辐射。 来自遥远宇宙的信号,如同雷鸣中的蝉鸣。 没有超灵敏的“耳朵”,根本无法区分。
无线电是频率低于红外线的电磁波波段。 射电望远镜类似于接收卫星信号的天线罐。 通过锅的反射和聚焦,将几平方米到数千平方米的信号聚集到一个点。 如果想要获得更远的射电信号,从宇宙深处“读取”信息,就需要更大口径的射电望远镜。 总之,“锅”越大,星际旅行的距离就越远。 与德国波恩的100米望远镜相比,FAST的灵敏度大约提高10倍。 这意味着FAST也可能“捕获”较微弱的信号。
在天文观测方面,中国多年来在世界上并没有占据非常领先的地位。 如果没有观察数据的积累,总是用别人的“二手东西”,即使你做研究,也很难脱颖而出。 FAST建成后,弥补了我国在观测领域的短板。 而且FAST非常适合脉冲星的观测,可以检验广义相对论。 对于检验中性氢宇宙、极限物理、相对论也非常有意义。 FAST可以帮助揭开宇宙起源之谜,甚至揭开“地外文明”的面纱。 面纱。
记者:据我了解,您主持了“探测宇宙第一光”大型低频射电望远镜阵列(21CMA)项目。 宇宙中的第一束光有一个有趣的名字。
吴祥平:137亿年前的大爆炸之后,宇宙经历了一段漫长的黑暗期。 直到有一天,第一代发光体在宇宙深处诞生,逐渐照亮了整个宇宙。 科学家们最想知道的是宇宙是如何从黑暗走向光明的?
逐渐冷却的微波背景辐射和微弱的中性氢辐射是我们想要捕捉到的来自遥远宇宙深处的神秘信号。 当然,它的难度也是世界级的,甚至可以称为宇宙级。 相当于在海上航行,测量海面上的哪些波浪是海底10万米深的石头产生的。 当我第一次申请这个项目时,我向评委坦言,成功的概率是51%,失败的概率是49%。 因此,我早就做好了克服困难的心理准备,从未动摇过。
记者:都是射电望远镜。 21CMA和FAST有什么区别? 21CMA如今发展到什么程度?
吴向平:不知道大家有没有注意到,原来的雷达都是机械旋转的,但是现在的雷达正在向相位控制的方向发展。 所谓相位控制,就是在雷达中设置多个小单元。 每个单元都被数字化,后端由计算机处理。 即使雷达不动,我们也可以“指哪射哪”,同时监视多个目标。
这就是21CMA的工作原理。 它不像FAST等传统望远镜那样呈平底锅状外观,而是由81组共10287个天线组成的大型低频射电干扰望远镜阵列。 它不再是机械射电望远镜。 ,而是数字化射电望远镜的代表。 利用一定数量规则排列的天线阵列,探测红移在6以上的极微弱中性氢辐射信号,以获得大爆炸后黑暗时代末期的宇宙信息。 这种探测宇宙中最早发光天文信息的新方法对于研究宇宙的形成和演化具有重要意义。
2003年8月,21CMA项目从新疆南北天山之间的乌拉台基地的一个简易帐篷开始启动。 经过两年多的建设,两条南北长4公里、东西长6公里的基线组成了21CMA阵列。 这是世界上第一个专门为寻找“宇宙第一光”而建造的大型低频射电干涉望远镜阵列。 经过十多年的观测,21CMA还获得了北极天空和宇宙低频段的图像。
记者:现在,您是我国“平方公里阵列射电望远镜(SKA)”项目的首席科学家。 21CMA和SKA有什么共同点吗?
吴祥平:把21CMA扩大一百倍,就成了SKA的低频阵列。 两者的工作原理是相同的。 让我来担任中国区的负责人,因为我多年前就发起了21CMA项目。 澳大利亚、荷兰、美国等国家也有类似的项目,所以这次有12个国家以合作的方式共同启动了这个国际科学项目。 。
政府间协议签署后,该项目成为继热核聚变堆之后我国参与的第二大政府主导重大国际科技合作项目。 其总投资规模相当大,两期总投资约1000亿元。 。
记者:您认为斥巨资发展天文科学的意义是什么? 我国天文学未来的发展方向是什么?
吴祥平:昼夜交替,四季轮回。 人们生活在大自然中首先接触到的就是天文现象。 翻阅科学史的记载,我们可以看到:万有引力定律是由行星运动定律的总结推导出来的; 受月球绕地球运动的启发,人造地球卫星诞生了; 在观察太阳上氦的光谱线后,找到它; 从计算超新星爆炸的能量中,发现人们尚不了解的能源来源。 人们常常从天文学中获得灵感,然后将其运用到地球的实际生产中。
从另一个角度来看,天文学也是一个国家综合国力的体现,其发展直接关系到国家的经济发展。 美国、澳大利亚、日本、德国、英国、法国都是非常强大的无线电强国。 天文虽然是大国才能拥有的东西,但也是大国必备的“奢侈品”。
近年来,我国在天文学界的国际声誉越来越高,但仍然不是天文大国。 未来,走国际合作道路符合我们的国情,更符合世界潮流。 面向同一片天空,遵循同样的原则,共同踏上探索之旅,是人类最好的选择。 中国要做的就是不断提高自己在天文领域的水平,争取在国际合作中拥有更大的发言权。
院士做科普:
这是关于充分利用你的才能,而不是过度使用它们
■如果以10分来计算一个科学家的成就,其中8分来自他的科研成果,另外2分来自他对科学知识的普及和传播。
■在我上百场的科学讲座中,如果有一个孩子因为听了我的讲座而改变了自己的命运,那是值得的。
■科技资源配置不平衡问题依然存在。 无论是科协平台、院士平台,还是政协平台,都要努力把科技资源向农村、西部地区、山区倾斜。
记者:最近有一部很受欢迎的电影,叫《流浪地球》。 有人说,这是国内宣传最广的科普大片。 其他人对此持批评态度,认为其中传达的科学信息不科学。 你对此有何看法?
吴向平:认为《流浪地球》是科普大片的人混淆了科普和科幻的概念。 很多人容易将科普、科普、科幻混为一谈,但实际上三者之间存在着很大的区别。
科学是对自然科学前沿的探索。 这是特殊人的工作,不是每个人都能做到的。 科普就是把前沿科学的科学语言变成公众可以接受的通俗语言(白话)并向公众传播,增强公众对科学知识的理解,提高公众素质。 科幻小说是以科学事实为基础的文学创作。 它首先是文学作品,然后是科学作品。 所以,科普不允许错误,科幻则允许发挥、想象、超越、进步。 当然,科学家的批评也是有益的,它可以帮助公众明辨是非,在一定程度上也起到了科普的作用。
记者:您认为科普的意义是什么? 既然科普不能犯错误,那么您认为什么样的人更适合承担这项比较严谨的工作呢? 是否应该设置专职科普人员?
吴向平:显然,科普是一项规模大、范围广的社会工作,不是某个部门或少数专职人员能够完成的。 从某种意义上说,社会中的每个人都是科普者,每个人都可以成为科普者。 “能者为师”是大众社会教育的又一特点。 但科普工作还是需要有一个相对固定的基础队伍,我认为科学家是最适合承担科普工作的人。 他们是科技知识的拥有者,传播科技知识是他们的神圣职责,而他们在各自领域的不断探索又让他们的知识无法固化。 有的国家把科普作为科技工作者应该履行的公益性社会义务,我非常支持。
记者:据了解,您本人就是科普工作的实践者和推动者。 你们的科普报告主要涵盖哪些方面? 作为一名院士,你不觉得做科普是大材小用吗?
吴祥平:我很早就开始做科普,受众范围从幼儿园小朋友到院士同事。 我的科普内容比较固定,来源于我自己的科研活动,主要有宇宙的结构与命运、引力波探测、探测宇宙的巨眼、“诺亚方舟”等话题。 我为不同的观众选择不同的讲述方式。 在我看来,科学家一定要选择自己熟悉的领域来科普,否则传授错误的知识点会适得其反。
无论你是院士还是博士,无论你从事什么样的高端研究,你都有科普的责任。 如果以10分来计算一个科学家的成就,其中8分来自于他的科研成果,另外2分则来自于他对科学知识的普及和传播。
这是因为科技强国的定义包含两个层面的含义。 一是能够引领世界科技发展,二是该国整体国民科学素养较高。 如果公民整体科学素养不提高,即使科学研究蓬勃发展,我们仍然是一个科技贫穷国家。
记者:你们科普的主要对象是谁? 在做科普的过程中,有没有什么让您特别难忘的经历?
吴祥平:我每年做30多场科普讲座,平均10天一场。 我的科普对象主要是中小学生,特别是贫困地区的学生。 云南、广西、甘肃、贵州、陕西……我几乎走遍了中国所有的省份,每次看到孩子们充满兴奋和求知欲,我都感觉自己的身体充满了力量。
我记得是在云南省宁蒗县。 我们从丽江开车四个多小时到达那个县城。 做报告时,400多名孩子面前只有一个小小的投影屏幕,昏黄的投影光打在上面。 他们热情地举手提问,他们对知识的渴望至今给我留下了深刻的印象。
一场讲座就是播下一颗种子,未来也许会发芽!
我时常想,在我讲的上百场科普讲座中,如果有一个孩子因为听了我的讲座而改变了命运,那就值得了。
记者:将贫困地区儿童作为科普重点是出于哪些考虑?
吴向平:这些年我一直在推动一件事,就是科技资源的平衡。 我的少年时代是在陕西省延安市黄龙山度过的。 当时,这是一个经济条件极其落后的地区。 当时,全县只有5人考上大学。 我直到上大学才开始学习ABC。 我从小就知道,我和别人不在同一起跑线上,差距还很远很远。 我对落后地区孩子们对知识的渴望感同身受。
由于科技资源配置不平衡,农村孩子与城市孩子从小就存在巨大差距。 这种差距不仅体现在科技硬件上,还体现在科技人力资源极其稀缺上。 农村地区的孩子几乎没有机会面对面见到科学家。 我认为科学家需要为这些领域的孩子创造接触科技人才和科学设备的机会。
几年前,我和政协委员朋友们开始用科技帮助贫困地区的孩子。 我们分头去筹集资金,达到一定数额就到一个地方,并且坚持下来。 希望只要科技资源配置不平衡的问题依然存在,科协的平台、院士的平台、政协的平台都努力向科技倾斜。科技资源向农村、西部山区倾斜。
记者:除了贫困地区的中小学生,您认为还有哪些群体特别需要科普服务?
吴祥平:前几天,我给国家机关各部门领导做了科普讲座,讲世界观,得到了很好的反响。 今年,我们在继续对贫困地区中小学生科普的基础上,还将针对领导干部和公务员开展科普工作。
据有关部门调查,数据显示,目前领导干部获取科学知识的渠道基本都是互联网,直接接触科学家做报告的比例很低。 如果领导干部的科学素养不提高,决策对科技的促进作用很可能有限,招商引资时很可能只看数量不看质量。 这种对科普意义和有效性的深入思考,使院士群体科普重点对象由过去的中小学生、大学生转变为公务员和领导干部,具有非常积极的现实意义。 。
科研环境改善
取决于评价体系的变化
■对于一个科学家来说,最重要的是有明确的科学目标,持之以恒的坚持,淡泊名利,远离名利。
■要想我们的学者和科研工作者能够淡定、守住心、经得起时间的考验、甘心坐“板凳”,就必须创造一个环境和一些适度的条件。
■虽然需要全面挖掘和继承我国传统文化中的科学因素,充分认识我国历史上对科学发展做出的贡献,但更需要思考如何做出对科学发展具有重要意义的贡献世界未来科学的发展和科学文化的建设。 贡献新成果,这应该是增强文化自信更重要的方面。
记者:我们知道FAST从构思到建成历时22年,21CMA也快16岁了。 无论是做科学研究还是科普,您认为科学家需要什么样的精神?
吴向平:从1994年到2005年的11年间,南仁东的足迹遍布数百个窝当。 这在当时是一个难以想象的浩大工程。 他将自己近三分之一的人生奉献给了FAST,FAST就像他的孩子一样。
21CMA的建设和科研过程也异常艰难。 天文台位于荒凉的高山地区。 我和我的研究团队已经呆了十多年了。 项目建成时,我全年三分之二的时间都在那里度过。 在实验基地度过的时间。 每次到达乌鲁木齐,都要经过4个小时的颠簸车程才能到达科研基地。 中间要经过一号冰川和被称为“虎口”的陡峭岩石喷口,翻越海拔4280米的冰达坂。
从事科学研究难免会遇到困难、挫折,甚至失败,而追求科学卓越是一个漫长的过程,这是科学研究的自然规律。 对于科学家来说,最重要的是要有明确的科学目标,持之以恒的坚持,淡泊名利,远离名利。
从“两弹一星”到“西进精神”、“载人航天”,这些都是中国站起来、富起来、强起来的精神灯塔。 黄大年、南仁东、钟阳等一批典型的科学家、知识分子都是牢记使命的追梦人,但他们追求的不仅仅是个人梦想,更是中华民族伟大复兴的中国梦。中华民族。 他们的人生轨迹如此相似,他们的情感追求如此一致,他们所蕴含的时代精神值得我们认真思考和学习。
记者:目前科技界的学术氛围似乎不太理想,只有论文和帽子。 职称和项目的评价更多地取决于论文的因素和数量。 有了文章,有了职称,帽子就会纷至沓来。 实际的好处远比脚踏实地做科学研究来得实在。
吴祥平:这个问题确实存在。 做学术和研究需要冷静、毅力和经得起时间考验的能力。 然而,当今时代是一个日新月异的时代,是一个浮躁甚至狂躁的时代。 如果我们的学者、科研人员要保持冷静、不忘初心、经受住时间的考验,就必须愿意坐以待毙。 “冷板凳”,就要创造一个环境,一些温和的条件。 这样的环境、这样的条件,我以为是科研预热的“冷板凳”。
在今年的两会上,我提出了一个与此相关的建议。
记者:您认为可以采取哪些措施来预热“冷板凳”?
吴祥平:在欢热科研的“冷板凳”里,首先要解决的就是科研支撑问题。 这里涉及的不仅是科研经费的投入,还包括科研经费的分配和使用。 我认为,科研经费的投入和使用应该采取两种不同的模式:项目投入和人才投入。 项目投资适用于应用型科学研究和技术领域,可以实现清晰的经济社会投入产出考核。 人才投入适用于人文社会科学和基础自然科学基础领域,以年度科研进展报告和中长期科研成果考核。 通过考核与考核相结合的方式进行考核和人才评价。
二是研究评价问题。 清理“四只”的行动是正确的。 论文、职称、学历、奖项仅代表某方面的成就。 在实际工作中,品德和能力更为重要。 更进一步,我认为我们需要清理科研评价中的“名义上”问题,真正将院士、人才项目、首席专家等“名义上”的人才荣誉归还到荣誉地位,不要让这些荣誉影响着科研项目的竞争。 、科研奖励评价、科研人才选拔、科研职称评价等相关工作,真正以学术道德贡献、代表性科研成果、社会经济技术发展贡献等作为科研评价标准,使科学研究人才可以得到分配。
记者:有人认为,我国科技工作者普遍缺乏文化自信。 你是否同意这种说法?
吴祥平:近年来,我国自然科学各领域的论文发表量、总被引次数、高被引论文数不断创出新高。 但这些高被引论文大多发表在海外科技期刊上,国内科技期刊上发表的论文很少。 造成这种现象的原因主要有两个:一是与国外知名科技期刊相比,国内大部分科技期刊在质量和影响力方面还存在较大差距; 其次,由于目前国内科研评价体系的导向存在一些偏差,使得人们过度崇拜SCI收录期刊。 但无论是什么原因,其背后隐藏的一个重要缺陷就是我们科研人员缺乏文化自信。
在现行评价体系下,发表水平和发表影响因子确实更为重要,但这些只是参考数据,不宜过分强调,也不应被视为衡量科研成果的唯一标准。
屠呦呦获得诺贝尔奖的论文发表在《科学通报》上。 当时《Science Bulletin》并未被SCI收录,但其学术成果仍被国际学术界看到和认可。 可见,同行评价主要以作品本身的贡献来衡量,真正好的科研成果是不会轻易被埋没的。
记者:您对增强文化自信有何看法?
吴祥平:文化自信不仅体现在社会对过去文化贡献和价值的认可,更体现在整合各种优质文化资源、创造新文化的信心和决心。 虽然要充分挖掘和继承我国传统文化中的科学因素,充分认识我国历史上对科学发展的贡献,但更需要思考如何在未来的发展中为世界做出重要贡献。科学与科学文化建设。 新成果,这应该是增强文化自信更重要的方面。
换句话说,当我们把科学视为人类的共同财富时,我们的文化自信就在于我们能够更好地通过科学文化建设,不断探索和完善符合科学规律的科学技术。发展并体现当代科学发展特点和适合中国国情的现代科学体系将为全人类的知识进步作出更大贡献。