接受采訪時,“中國天眼”首席科學家李菂穿著文化衫、大褲衩,光腳趿拉著塑料拖鞋,背著一只土黃色的帆布雙肩包。
這與7月初在意大利東部城市佩斯卡拉領獎現場的他,判若兩人。在第十七屆馬塞爾·格羅斯曼會議上,他抿嘴微笑接過“馬塞爾·格羅斯曼個人獎”獎杯,成為繼楊振寧、李政道、丘成桐之后,又一位獲此殊榮的中國科學家,也是第一位憑借在中國取得的科研成果獲獎的科學家。那天,他穿著深藍色西裝,衣領上別著“中國天眼”的徽標,襯衣袖口恰好長出西裝袖口1公分。
“我本質上是個懶散的人。”李菂笑著告訴《中國科學報》。在工作中,他一直在努力對抗本能,把自己武裝得足以適應激烈的國際競爭;在工作的間隙,他也努力把自己調整到最舒適的狀態,尋找一個盡可能松弛的平衡。
7月9日,在意大利佩斯卡拉,國際相對論天體物理中心網絡主任雷莫·魯菲尼為李菂(右)頒獎。受訪者供圖
對抗慣性
馬塞爾·格羅斯曼獎每3年頒發一次,被視為物理學界最重要的獎項之一。李菂獲獎的理由之一是他領導團隊利用“中國天眼”推動快速射電暴研究進入高統計時代及精確測量星際磁場。
2007年,天文學家發現了一種神秘的天文現象,它能在幾毫秒內釋放出太陽一整天釋放的能量,被視為外星文明的信號。后來,這種天文現象被命名為“快速射電暴”。
快速射電暴被發現的同年,“中國天眼”望遠鏡立項。2015年,作為“中國天眼”概念源的美國阿雷西博望遠鏡,探測到了人類認識中首個重復爆發的快速射電暴FRB121102A,之后,李菂等人開始推動將快速射電暴納入“中國天眼”的探測計劃。
當時,有國際同行跟他說:“我敢打賭,等你們的裝置建成,你想做的事肯定被別人先完成了。”
從這句話里,李菂感受到了一股慣性。“純粹的科學研究是為了尋找和理解自然規律,而不只是為了爭獎項、爭利益、爭發現的優先權。”他說,“當大家都在爭獎項、爭利益時,就形成了一種思維慣性,在這種慣性下,人很難做純粹的研究。”
他要對抗這股慣性,走一條不被國際同行看好的路,因為他更在意的是快速射電暴的真相。
這場對抗帶來了一連串的勝利。
2019年,試運行階段的“中國天眼”,瞄準首個重復射電暴FRB121102A,僅用59.5小時的觀測時間,就檢測出1652次快速射電暴信號,相關成果于2021年10月發表于《自然》雜志。自2007年快速射電暴領域開啟,至2021“中國天眼”公布成果之前,14年間,全球所有公開發表的論文包含的爆發總數量也不足1000次。“中國天眼”探測的突破帶來了認知的突破,首次揭示了快速射電暴爆發率能譜的雙峰結構,對應了其輻射機制及輻射區域的復雜性,同時推動本領域對于爆發特征的研究進入高統計性的時代。
2020年底,作為快速射電暴研究重要設備之一的阿雷西博望遠鏡,因坍塌而關停。這一曾經領先世界超半個世紀,并曾催生出諾貝爾物理學獎的科學工程奇跡突然落幕。“中國天眼”開始在射電望遠鏡領域獨領風騷。
之后,李菂帶著團隊利用“中國天眼”并統籌國際望遠鏡網絡,發現并定位了世界首例持續活躍的重復快速射電暴FRB20190520B。這一發現相當于給學界提供了一張“尋寶圖”。大多數快速射電暴轉瞬即逝,系統的跟進研究極為困難,而李菂團隊發現的FRB20190520B持續活躍且忠實可靠,為天文學家提供了探索這類宇宙神秘爆發的窗口。2022年,李菂團隊的成果發表在《自然》上之后,很快催生出超過10篇理論模型論文。
再往后,李菂又組織多臺國際大型望遠鏡,聯合監測FRB 20190520B,不僅促成了快速射電暴演化統一圖景的構建,還揭示出快速射電暴周邊磁場反轉等特征,兩項成果于2022年、2023年發表于《科學》雜志。
李菂接過“馬塞爾·格羅斯曼個人獎”獎杯。受訪者供圖
對抗認知
如果不是當初與慣性對抗,“中國天眼”和李菂或許不會這么快在快速射電暴領域脫穎而出。同樣,如果不是與傳統認知對抗,李菂也不會想出驚艷國際的兩個新概念——“時間前沿”和“宇宙觸角”。
這兩個概念是他2023年2月份在美國夏威夷島交流時想到的。當時,他參觀了各種各樣的望遠鏡。走到最南部的綠沙灘時,他拽住自己的思緒,帶著一種獵手般的機警:“未來三五年內,快速射電暴領域必有諾獎級重大突破,下一步我們需要一個什么樣的新設備?”
觀測天文學發展有兩條主線。一是構建越來越大的望遠鏡,“中國天眼”就是這一脈絡的標志性成就;二是拓展宇宙電磁場的可探測頻段,例如意大利科學家里卡爾多·賈科尼因開啟X-射線天文學,先后于2000年獲得馬塞爾·格羅斯曼獎、2002年獲得諾貝爾物理學獎。
此時的李菂想到了馬丁·哈維特說過的一句話。哈維特是著名天文學戰略科學家、美國宇航局“偉大天文臺”計劃創始人之一,2021年,他在其專著《宇宙信使》中悲觀地說:“這些發展路徑也許已經到達極限,天文學大發現的時代已經過去了。”
“果真如此嗎?”李菂嘗試著把自己往天文學的本質問題上拽,他聯想到了高能物理領域的發展路徑,“高能物理領域挑戰‘能量前沿’,建造大對撞機和加速器探測微觀粒子。那么,天文學要挑戰的是什么?”
“時間。”當這兩個字緩緩出現在李菂腦海里時,他感到十分興奮,“高能物理可以控制能量,用更高的能量撞擊出微觀粒子,對比物理實驗,天文觀測能控制只有‘時間’!我們要用最短的探測時間、最快采樣速度,完整采集包含快速射電暴的宇宙相場的信號,逼近量子宇宙的物理本質。”
這次與認知對抗的結果,就是“宇宙觸角”——一種沒有鏡面的望遠鏡。
在浙江之江實驗室的支持之下,宇宙觸角的初代原型機呈現為一個直徑約1米的六邊形金屬盤,盤子里整齊排布著112個“尖”。探測時,這些“尖”可以完整采集來自1萬平方度超大天區的宇宙相場信號,并通過智能超算處理信號,使得金屬盤無需移動便可探知隨時變化、無法預先定位的宇宙爆發。
這種想法在天文學領域是顛覆性的。“它省去了傳統望遠鏡放大信號和移動鏡面所需的時間,純粹靠數值計算就可以完成聚焦,感知宇宙的像場,完整記錄天體信號的強度和相位。”李菂說。
“簡潔而優雅!”對于這些新概念,國際相對論天體物理中心網絡主任魯菲尼如是評價。
李菂在辦公室里給記者講解“時間前沿”的想法。倪思潔攝
對抗壓力
進入21世紀,天文學成為物理科學的熱點前沿,已有19位學者因10項天文學成果獲得諾貝爾獎。2023年,快速射電暴的發現被授予邵逸夫天文學獎。2024年,快速射電暴的系統研究又被授予馬塞爾·格羅斯曼獎。發展快速射電暴領域,特別是最終揭示其起源,成為當前射電天文國際競爭的焦點。
在過去的很長時間里,身處國際競爭旋渦中的李菂被一種看不見的壓力裹挾著。“我的睡眠質量不高,有很多事情要想。”李菂說。
有時,他和朋友、家人約好,規劃了數天時間休息,去上潛水課、爬山,但他總是放松不到兩個小時,就開始到處找地方上網、查郵件、看論文。
“我不夠放松,不然頭發怎么白了呢?”李菂抿嘴笑了笑。
他的學生王培注意到,老師的頭發在2018年之后白了很多。2018年,是“中國天眼”之父南仁東去世的第二年。當時,李菂接棒成為“中國天眼”首席科學家。之后的幾年,是“中國天眼”亟待自證實力的幾年,也是李菂責任最重的幾年。
身處壓力之中的李菂,慢慢地摸索出了各種對抗壓力、紓解緊張情緒的辦法。
他很少在辦公室里開組會,而是會在某個周末臨時起意,“搖”幾個學生、同事去很小眾的社區咖啡館,聊新想法,或是改論文。不管時間多緊張,他都要在組會開始前,給自己做一杯Dirty咖啡——一種下層是涼濃縮牛奶,上層是熱濃縮咖啡的飲品。在熱咖啡和冷牛奶混合起來之前,他會幾口喝完整杯咖啡,然后快速進入工作狀態。
他也會把很多科研相關的事情變得好玩。他曾和學生張永坤一起,把“中國天眼”探測到的脈沖星信號數據譜成樂曲,寫出了一曲由6顆脈沖星信號組成的“宇宙電音”;他還會找設計師,仿照王希孟的《千里江山圖》等國畫,設計出“中國天眼”的成果示意圖,再把成果示意圖做成鼠標墊、書簽、馬克杯、文化衫等各種文創產品。
有時,童年也能夠幫助李菂找到內心的安寧。小時候,他跟父母住在中國科學院高能物理研究所東平房的一間宿舍里。李菂記得,他讀小學、初中時,跟周邊的小伙伴一樣“富足”,平時吃窩頭、饅頭、食堂大鍋菜,每兩個月,母親會去食堂買個雞腿回來,那雞腿“無窮的香”。科學大院里的快樂童年,讓他堅信,自己不必為了生計去干那些“掙大錢的工作”,做科研再苦再難,“也不至于沒飯吃”。
李菂用來放松自己的各種辦法,讓很多人以為他本質上就是個浪漫的人。央視主持人撒貝寧曾在2020年初的《開講啦》里說“李老師浪漫得一塌糊涂”。回想起這句評價,李菂笑著搖了搖頭:“我是個理工男,對于很多事情,我的本能反應是去量化它,所謂的‘浪漫’其實是我在跟本能對抗。”
這些對抗壓力的辦法是有效的。他的學生們感慨:“不管壓力多大,老師從來沒有把負面情緒傳導給團隊成員。”
李菂在咖啡館里給自己做Dirty咖啡。倪思潔攝
對抗惰性
在自己的學生和朋友面前,李菂從不掩飾自己的缺點。他會很坦誠地跟學生和朋友說:“我很懶散,有嚴重的拖延癥,越是想干好的事,越是重要的事,就越會拖。”
他教學生“向上管理”:“你們臉皮厚一點,有事給我發郵件,我要是沒搭理你,你就給我發微信,再不行就敲我門、打我電話,天天催,如果天天催還不行,就一小時發一個信息催我。”
學生,成了他對抗惰性的動力源之一。李菂覺得,一段好的師生關系,就是老師與學生相互成就。
這是他自己在求學過程中總結出的經驗。1995年,李菂大學畢業后去美國康奈爾大學深造。求學過程中,他的導師并沒有給他太多約束,反倒跟他說“你想要干什么,就自己去讀文獻”。事后,李菂不僅自己找到畢業論文題目、申請到望遠鏡機時,還帶著導師用了很多導師自己都沒用過的望遠鏡。畢業后,導師在推薦信中的第一句話就盛贊:“他的工作都是獨立完成的。”
李菂讓自己的學生“push”自己,但他從不要求學生們在各種考試中名列前茅。他自有一套“中上等生理論”:“變革性的事,往往是上進的中上等學生干出來的。既然在現有賽道里我們怎么跑也跑不贏,那么,我們就重新開一條賽道。”
在這樣的師生關系下,李菂的學生里已經出了好幾位明星人物,例如,1990年出生的馮毅去年入選2023達摩院青橙獎獲獎名單,天文科普作者劉博洋是國內拍攝中國空間站清晰影像第一人。李菂感到與有榮焉,他和已經成為之江實驗室資深研究專家的馮毅合作開展了很多研究,其中包括研制第一臺“宇宙觸角”并開展探測;遇到劉博洋的“粉絲”時,他也會很開心地自我介紹說“你好,我是劉博洋的導師”。
其實,即便沒有學生們的“push”,李菂也已經完全能夠以最從容的狀態處理紛繁復雜的事務。在本我與超我之間,他似乎找到一種最舒適的自我。在他的待辦事項里,有很多他覺得有趣的事情。“當我因為一件事過于重要而不想干時,我就先放一放,去干點別的、我喜歡的事情。”他說。
在長達四個小時的采訪結束后,我們握手告別,他轉過身去,單肩背著包,一邊趿拉著拖鞋慢慢地往辦公室走,一邊逐一回復微信里的50多條未讀信息。此刻,辦公室里有一位客人正期待著他的出現,或許,他又將沏上一壺功夫茶,開啟一場令他興奮的頭腦風暴。
9月,教師節前夕,李菂(前排右三)與學生們在一起。受訪者供圖
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