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(huì)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(jiān)持看似無用的天文觀測(cè)。

2022年10月，我國科學(xué)家利用“天眼”發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(gè)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(jí)躍遷”?又是誰帶動(dòng)了越來越多的普通人一起“追星”?

何先生的“路邊攤”。受訪者供圖

“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(chǎng)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(gè)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(tái)拍過深空(天體)呢。”

說話間他停下手里的活，翻著手機(jī)相冊(cè)給記者看：“這是我前兩天拍的木星，這是土星……”

這時(shí)，一個(gè)年輕姑娘和一個(gè)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)。”中年大叔說。

“您真懂行!”

……

一個(gè)寒冷的夜晚，幾個(gè)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(shí)，這些高大上的設(shè)備只能停留在普通人的夢(mèng)里。

抖音博主“老王的閑白”回憶說，小時(shí)候?？础段覀儛劭茖W(xué)》雜志，對(duì)廣告頁上的望遠(yuǎn)鏡迷得不行。只可惜那個(gè)年代，哪怕一架最簡陋的天文望遠(yuǎn)鏡，對(duì)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(gè)歪招兒，早早上小床裝睡覺，扛到很晚才閉著眼睛說“夢(mèng)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(gè)讀者服務(wù)部，可“老王”看到標(biāo)價(jià)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(duì)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(jià)值”。

14歲的南斗天文社社長

比“老王的閑白”年少時(shí)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(huì)，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_(tái)格外顯眼。記者在等候這所學(xué)校的天文社社長時(shí)，翻閱起“南斗天文社”的公號(hào)。

北京八中天文臺(tái)上學(xué)生們?cè)谂臄z與觀測(cè)。圖片來源：南斗天文社公眾號(hào)

從開學(xué)到中秋，天文社已經(jīng)組織了兩場(chǎng)觀測(cè)活動(dòng)。最近這次觀測(cè)記錄文章中，還收錄了幾個(gè)學(xué)生的朋友圈感言，一個(gè)微信名為telescope的同學(xué)寫道：

“每次寫作業(yè)或者走在路上時(shí)，我的腦中都會(huì)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(huì)出現(xiàn)在地球上……這些碎片在我看來，是靈魂漫游宇畝的時(shí)間。”

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(gè)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(chǎng)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(huì)比較震撼。”相比探索的樂趣，2022年5月榮獲全國中學(xué)生天文競賽一等獎(jiǎng)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(huì)取得“功利性”的成果，所謂“非功利”更多來自熱愛與堅(jiān)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(tái)里的設(shè)備孩子可以經(jīng)常使用，對(duì)石一寬幫助很大。”一寬爸爸對(duì)記者說。

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(huì)專門成立了日食觀測(cè)委員會(huì)。為了積累經(jīng)驗(yàn)，還派兩隊(duì)人馬出國觀測(cè)1936年的日食。

因日本發(fā)動(dòng)全面侵華戰(zhàn)爭，從國外定制的儀器無法運(yùn)到，計(jì)劃中的9支觀測(cè)隊(duì)也壓縮到兩支。

其中的西北隊(duì)，將觀測(cè)地點(diǎn)設(shè)在甘肅臨洮，由當(dāng)時(shí)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(cè)。

甘肅臨洮泰山廟日食觀測(cè)隊(duì)。從左至右：潘澄侯，李國鼎，龔樹模，張鈺哲，胡玉章，陳遵媯，李珩，高叔哿，陳秉仁，區(qū)永祥。紫金山天文臺(tái)供圖

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(xiǎn)，歷時(shí)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(gè)省20多個(gè)市縣，還一路科普日全食知識(shí)。沿途百姓首次聽到了“天文”一詞，并對(duì)“日食”有了正確理解。

為了減少被敵機(jī)轟炸的風(fēng)險(xiǎn)，張鈺哲將觀測(cè)地點(diǎn)設(shè)在臨洮城東的岳麓山泰山廟內(nèi)。當(dāng)日9時(shí)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(shí)候，我們舉辦了二十多場(chǎng)有關(guān)日食和天文學(xué)通識(shí)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(chǎng)展覽，激起對(duì)于天文話題的廣泛興趣。”張鈺哲寫道。

鮮有人知的是，張鈺哲揣著一封母親病危的電報(bào)。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(cè)》的論文，作為對(duì)母親最深切的悼念。

劉楊(左一)帶學(xué)生參觀西昌衛(wèi)星發(fā)射中心。受訪者供圖

天文不應(yīng)該有門檻

時(shí)隔不到百年，觀測(cè)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(mèng)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(tái)上走，那我就往那個(gè)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(gè)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(gè)社團(tuán)的“頭兒”，也是努力拆除這個(gè)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(dòng)推廣到全校，比如已在收尾階段的“FAST(中國天眼)觀測(cè)方案”。

這個(gè)活動(dòng)是中國科協(xié)2022年4月底推出的，計(jì)劃把中國天眼1%的觀測(cè)時(shí)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(qǐng)各年級(jí)相關(guān)老師廣撒“英雄帖”，不到一周時(shí)間，初中部的“FAST觀測(cè)設(shè)計(jì)群”就聚集了一百多人，經(jīng)注冊(cè)、培訓(xùn)、開會(huì)等幾輪下來，有15個(gè)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(gè)觀測(cè)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。

北大附中校內(nèi)冬至測(cè)日影理論分享會(huì)。受訪者供圖

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(lì)棟，站在北京主會(huì)場(chǎng)中國科技館的展臺(tái)前，為觀眾介紹大國重器FAST——這一切背后，是3個(gè)多月一輪輪的培訓(xùn)和方案修改。

除了站在臺(tái)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(dòng)，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(tái)見到了以前的學(xué)生陽嘉桐，這個(gè)中學(xué)期間在北京天文館做志愿講解超過一千小時(shí)的女孩，已經(jīng)開始在MIT的實(shí)驗(yàn)室做粒子物理研究。

晨曦中的“中國天眼”全景(二〇二二年七月二十五日攝)。新華社記者歐東衢攝

“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(gè)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。”

對(duì)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(shí)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(gè)場(chǎng)時(shí)，如果在時(shí)間上進(jìn)行密集采樣，得到的是一個(gè)持續(xù)的信號(hào)，這些信號(hào)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(hào)的快速射電暴——一個(gè)弱的爆發(fā)就能釋放太陽一小時(shí)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(huì)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(jì)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(gè)距離我們30億光年的矮星系。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(duì)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。”

“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(tái)之一——北京古觀象臺(tái)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(tái)。

而后，傳來陣陣的吵鬧聲以及遠(yuǎn)處的炮火聲，在清代古臺(tái)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……

科普劇《天文國寶 百年滄?！穭≌?。北京天文館供圖

一部《天文國寶 百年滄?！返目破談?，作為中國天文學(xué)會(huì)百年紀(jì)念活動(dòng)的壓軸節(jié)目，帶著現(xiàn)場(chǎng)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(tái)的滄桑卻激勵(lì)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(tái);1898年，德國人在青島建觀象臺(tái)。與這些現(xiàn)代天文臺(tái)相比，此時(shí)中國的官方觀象臺(tái)，還叫著這樣一個(gè)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(tái)。

1913年10月，亞洲觀象臺(tái)臺(tái)長會(huì)議在東京召開。東道主日本，竟然沒有邀請(qǐng)身為中國官方觀象臺(tái)臺(tái)長的高魯，反倒是上海徐家匯觀象臺(tái)臺(tái)長勞積勛神父受到邀請(qǐng)。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?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)大型的現(xiàn)代天文臺(tái)。

在五四運(yùn)動(dòng)推動(dòng)下，中國現(xiàn)代天文學(xué)的先驅(qū)者們高喊著“深知今茲時(shí)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(hào)，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(tái)成立了中國天文學(xué)會(huì)。

北京天文館在這次天文學(xué)會(huì)百年紀(jì)念活動(dòng)中將歷史重演，通過奶奶和孫女參觀北京古觀象臺(tái)，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(shí)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(shí)間。”導(dǎo)演兼主演單月告訴記者，計(jì)劃拍成片子在古臺(tái)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(tái)，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(shí)，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(tái)，對(duì)來館人員的年齡構(gòu)成、知識(shí)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。”

“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(mèng)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(jí)迭代。

（原標(biāo)題：尋望星空——從肉眼到“天眼”的仰望　見證中國天文百年之變）

【責(zé)任編輯：莊華敏】

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