探索\"黑洞\"奧秘的人
----記著名華裔天文學(xué)家張雙南
摘要: 這是一個(gè)金色的早晨,當(dāng)太陽(yáng)噴薄欲出時(shí),老區(qū)確山整個(gè)縣城像披上薄薄的輕紗,沐浴在霞光之中。確山縣第一高級(jí)中學(xué)的師
這是一個(gè)金色的早晨,當(dāng)太陽(yáng)噴薄欲出時(shí),老區(qū)確山整個(gè)縣城像披上薄薄的輕紗,沐浴在霞光之中。確山縣第一高級(jí)中學(xué)的師生們像過(guò)節(jié)似的,個(gè)個(gè)喜氣洋洋,人們一大早就起床擠在校園大門口的兩側(cè),迎接著名華裔天文學(xué)家、諾貝爾提名獎(jiǎng)獲得者——張雙南博士。這是張雙南出國(guó)后,回到家鄉(xiāng)探望母校——確山第一高級(jí)中學(xué)時(shí)的一幕。
學(xué) 生 時(shí) 代
張雙南1962年12月出生于確山縣城一個(gè)知識(shí)分子家庭,良好的家庭環(huán)境,使張雙南從小就養(yǎng)成了勤奮努力、刻苦鉆研的性格。從小學(xué)到高中,張雙南的學(xué)習(xí)成績(jī)一直名列前茅,年年被評(píng)為三好學(xué)生。特別是他在上高中時(shí),理科成績(jī)名列全校第一,歷次在地、縣舉行的物理競(jìng)賽中獲得第一名的好成績(jī)。張雙南最感激的是他上高中時(shí)的物理教師,得益于老師的啟發(fā)誘導(dǎo),耐心輔導(dǎo),才使他慢慢地偏愛(ài)上了物理這門功課,這為他后來(lái)在高等教育學(xué)院學(xué)習(xí)、從事物理研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
有志者事竟成。1979年,張雙南以優(yōu)異的成績(jī)考入清華大學(xué)工程物理系,圓了他上大學(xué)的夢(mèng)。這也是恢復(fù)高考以來(lái),老區(qū)確山第一個(gè)考入清華大學(xué)的學(xué)生。張雙南在清華大學(xué)學(xué)習(xí)期間,十分珍惜這段寶貴的學(xué)習(xí)時(shí)間,他學(xué)習(xí)刻苦,孜孜不倦,有時(shí),為了弄懂一個(gè)問(wèn)題常常通宵達(dá)旦。同學(xué)們見(jiàn)張雙南這樣廢寢忘食的學(xué)習(xí),就關(guān)切地勸他說(shuō):"雙南,考上大學(xué)了還愁沒(méi)工作嗎”?你這樣學(xué)習(xí)會(huì)把身體搞壞的。張雙南總是笑著對(duì)他們說(shuō):“學(xué)習(xí)哪有累壞身體的,我會(huì)照顧好自己的”。其實(shí)張雙南心里想的是:他來(lái)自老區(qū),是老區(qū)人民養(yǎng)育了他,只有好好學(xué)習(xí),珍惜這段寶貴的學(xué)習(xí)時(shí)間,才能為老區(qū)人民爭(zhēng)光。
1984年大學(xué)畢業(yè)后,張雙南又考入了中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所讀碩士研究生。其間,他的指導(dǎo)老師就是譽(yù)為"中國(guó)的居里夫人"的著名物理學(xué)家何澤惠教授。何澤惠教授非常賞識(shí)張雙南在物理研究方面的勤奮和才識(shí),在何澤惠教授的精心培育下,張雙南在學(xué)術(shù)研究上進(jìn)步很快,只用兩年時(shí)間,便通過(guò)了博士研究生考試。
挑 戰(zhàn)“黑 洞”
1986年,中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所和英國(guó)南安普敦大學(xué)物理系開(kāi)展一項(xiàng)技術(shù)合作項(xiàng)目,我國(guó)高能物理研究所派張雙南和一位副研究員一同赴英國(guó)進(jìn)行為期半年的合作研究,在合作期間,張雙南淵博的知識(shí)和勤奮敬業(yè)的精神,使英國(guó)同行們深為敬佩和感動(dòng)。合作進(jìn)展順利,項(xiàng)目完成后,張雙南被留在英國(guó),繼續(xù)攻讀博士學(xué)位,并獲得英國(guó)皇家獎(jiǎng)學(xué)金。同時(shí)在英國(guó)南安普頓大學(xué)(SOUTH HAMPTOA UNI-VERSITY)獲得天文博士學(xué)位。1989年年底,張雙南從英國(guó)應(yīng)聘到美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué),同年底到美國(guó)航天局太空總署馬歇爾飛行中心進(jìn)行天體物理研究。在此期間,他發(fā)明了一新型圖像處理方法,并以此獲得美國(guó)"杰出科研成果獎(jiǎng)"。
張雙南到馬歇爾飛行中心后,對(duì)天體物理的研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段,當(dāng)時(shí)他的研究成果不斷在天體物理學(xué)界引起震動(dòng),令世界上許多著名的科學(xué)家對(duì)這位來(lái)自中國(guó)的年輕科學(xué)家刮目相看。1993年,他的研究論文在世界上最有權(quán)威的英國(guó)《自然》雜志上發(fā)表。該雜志與美國(guó)的《科學(xué)》雜志齊名,是世界上最有名氣、最有影響的科學(xué)雜志,在這兩本雜志上發(fā)表論文,必須是世界一流水平,反映當(dāng)今世界科研的最新成果。目前,我國(guó)兩院院士中只有少數(shù)科學(xué)家在這兩個(gè)雜志上發(fā)表過(guò)文章。張雙南的論文能在該雜志發(fā)表,已說(shuō)明他在世界天體物理研究上有著很高的影響。后來(lái),他借助美國(guó)太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)回的照片資料,在廣袤的宇宙空間不斷發(fā)現(xiàn)新的天體。通過(guò)進(jìn)一步的研究,1994年他發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)天體(黑洞)分別被命名為崐GRO1655-40和GRO--1915+105。
"黑洞"是一種特殊的天體,距地球非常遙遠(yuǎn)。1998年,法國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家拉普拉斯在牛頓力學(xué)基礎(chǔ)上最早提出了天體中有"黑洞"的觀點(diǎn)。自從愛(ài)因斯坦提出其著名的廣義相對(duì)論之后,"黑洞"物理的研究已取得許多進(jìn)展。盡管物理家們普遍接受在理論上"黑洞"的性質(zhì)可以由三個(gè)物理量,即質(zhì)量、自轉(zhuǎn)和電荷作完整的描述,但實(shí)際的"黑洞"卻不一定都同時(shí)具備這三個(gè)性質(zhì)。"黑洞"具體的物理性質(zhì)如何,這不僅對(duì)"黑洞"的形成和演化理論有決定性的檢驗(yàn)作用,也有助于物理學(xué)家們進(jìn)一步理解和驗(yàn)證廣義相對(duì)論以及廣義相對(duì)論和現(xiàn)代量子力學(xué)的統(tǒng)一,后者是當(dāng)今物理學(xué)界最重要的研究課題。
為了確定"黑洞"并揭示出"黑洞"的自轉(zhuǎn)規(guī)律,從1995年起,張雙南和另外兩位華裔科學(xué)家崔偉、陳莞一起,開(kāi)始搜集黑洞數(shù)據(jù)資料。1997年2月份,正式構(gòu)思"黑洞"旋轉(zhuǎn)的研究,他們應(yīng)用掃描原理,探測(cè)天體形象和銀河系周圍的物質(zhì),包括對(duì)原先由張雙南發(fā)現(xiàn)并命名為GRO1655-40的"黑洞"的研究。由于"黑洞"本身不發(fā)光,于是利用銀河系中雙星系統(tǒng)的特性,和從數(shù)個(gè)人造衛(wèi)星所收集的各X--射線資料,來(lái)勘測(cè)距"黑洞"最近一顆穩(wěn)定行星的面積和轉(zhuǎn)速,從而推算測(cè)定出"黑洞"以每秒鐘十萬(wàn)次的極快速度旋轉(zhuǎn),在此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)之前,宇宙間旋轉(zhuǎn)間最快的物體是Crab.pulsar,每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)33次。根據(jù)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的推測(cè),"黑洞"是因銀河中一個(gè)或群體星球的崩裂而造成的非常緊密而巨大的物體,且具有強(qiáng)大的引力磁場(chǎng),任何東西包括光線在內(nèi)都無(wú)法幸免被吸收。張雙南博士認(rèn)為,帶有神秘色彩的"黑洞"一向是很難下定義的。目前僅能列出其質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)及電核等三種特性。"黑洞"的質(zhì)量以前已被確定,現(xiàn)在又發(fā)現(xiàn)了"黑洞"的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象和測(cè)定其轉(zhuǎn)速的方法,不但證實(shí)了愛(ài)因斯坦所預(yù)言的"黑洞自轉(zhuǎn)"的理論,而且也在黑洞的研究方面向前邁出了一大步,這對(duì)天體物理學(xué)的研究,是一個(gè)極大的貢獻(xiàn)。
不久,美國(guó)權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《天體物理學(xué)》發(fā)表了華裔天文學(xué)家張雙南、崔偉和陳莞的研究成果:率先觀察黑洞的自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。論文一經(jīng)發(fā)表,立即引起學(xué)術(shù)界和新聞媒體的巨大興趣,并在世界天體物理學(xué)界引起轟動(dòng),該研究成果被認(rèn)為是現(xiàn)代天體物理研究中的重大突破。很快被《人民日?qǐng)?bào)》、中央電視臺(tái)、中央人民廣播電臺(tái)相繼報(bào)道,一時(shí)間成為我國(guó)科技界及新聞媒體關(guān)注的焦點(diǎn)。
張雙南在科學(xué)上取得的這一巨大成就,充分顯示了炎黃子孫的聰明和智慧,為中華民族爭(zhēng)了光,贏得了榮譽(yù),使他在世界天體物理學(xué)界聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。很多國(guó)家的科學(xué)家慕名訪問(wèn)他,同時(shí)他也多次在世界各地召開(kāi)的天文學(xué)家學(xué)術(shù)會(huì)上作報(bào)告。美國(guó)的哈佛大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、馬里蘭大學(xué)以及日本等地大學(xué)的講壇上都留下了他的足跡。
我永遠(yuǎn)屬于祖國(guó)
張雙南博士雖然旅居美國(guó)十余年,但作為華夏兒女,他熱愛(ài)著自己的祖國(guó),熱愛(ài)自己的家鄉(xiāng),他沒(méi)有忘記他是一個(gè)中國(guó)人,他說(shuō)?quot;我永遠(yuǎn)屬于祖國(guó)"。每當(dāng)他取得新的科研成就,他都毫不保留地帶回祖國(guó),為發(fā)展祖國(guó)的科學(xué)事業(yè)貢獻(xiàn)自己的力量。1996年以來(lái),他先后多次回國(guó),向祖國(guó)匯報(bào)他在科學(xué)上的成就,多次到中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)、鄭州大學(xué)、香港大學(xué)等學(xué)院講學(xué),作學(xué)術(shù)報(bào)告,進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,為促進(jìn)中國(guó)的科技事業(yè)貢獻(xiàn)著自己的力量。同時(shí),他每次回國(guó)還到他的家鄉(xiāng)看望老師、親友,了解家鄉(xiāng)科技、教育的發(fā)展情況,到家鄉(xiāng)的學(xué)校講學(xué),激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,鼓勵(lì)同學(xué)們奮發(fā)讀書(shū),立志成才,為國(guó)爭(zhēng)光。為培養(yǎng)我國(guó)的科研人才,他先后從國(guó)內(nèi)招收6名博士研究生和一名訪問(wèn)學(xué)者,指導(dǎo)他們進(jìn)行科學(xué)研究。
如今,張雙南等3位科學(xué)家對(duì)"黑洞"的研究成果獲得了諾貝爾提名獎(jiǎng),同時(shí)又被列為世界十大科技進(jìn)展的第5項(xiàng)。
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