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欲知天上宫阙──记中国科学院院士、天体物理学家陈建生教授

编辑:admin 日期:2014-06-13

1998年5月4日,正值北京大学100周年校庆之时,一颗被命名为“北京大学星”的小行星运行到距离太阳和火星的最近位置,与遥远的地球共线,并向这个星球上古老国度里这所著名高等学府献礼。北京大学何其荣耀!因为在中国小行星命名册上,这是首次以一所大学命名。北京大学何其自豪!因为发现这颗小行星并获得永久编号权和命名权的,是她的学子,现任中国科学院北京天文台研究员、国际天文联合会星系科学组组织委员陈建生院士。

寄意寒星

  陈建生,1938年生于福建省福州市,自幼天资聪颖。早年就读于福州格致中学,敏而好学,出类拔萃,尤以数学、物理见长,高中时曾在武汉大学数学系的《数学杂志》上发表学术论文。1959年,他以全国高考状元的好成绩考入北京大学物理系,立志“为祖国献身科学”。作出这样的选择,他感慨地说,那年爱因斯坦去世,杨振宁、李政道获诺贝尔物理奖,对年青人触动极大,有志者都想做中国的爱因斯坦,都想获诺贝尔奖。

  1963年以优异成绩毕业于北大天体物理专业的陈建生,被分配到中科院北京天文台,从此与天文结下不解之缘。

  当时,北京天文台正在筹建中,繁重、艰苦而单调酷似地质勘测的前期准备工作,给这位初出茅庐的年青人上了一堂堂“意志锻炼”课。

  首先是天文观测站的选址,需要对候选地点进行常年连续观测、甄别和遴选。陈建生与几位同事爬山涉水四处寻觅,几经周折,几番对比,最后选定距北京200公里的河北省兴隆县的一座海拔960多米的小山。上山没有路,只得艰难地攀援。毛驴不能驮的仪器,还得靠人背肩扛。安装望远镜,既当装卸工,又当电工,还得自己调试。没有房自己盖,没有菜自己种,做饭的煤得到山下去拉,用水得去半山腰挑。含辛茹苦成了这些年轻人的家常便饭。

  观测天文必须在夜间。山上最冷时低于零下30℃,当时自动化、遥控等技术落后,观测者必须呆在与室外同温度的圆顶观测室内。在北风呼啸冰天雪地的季节里,手握望远镜柄就像抓住了冰疙瘩。每天连续观测十几小时,冻得手脚生疮,这对在温暖的福州长大的陈建生真是个不小的考验。

  但是,他挺住了。既然选择了天文,要想在深邃莫测的星空研究中取得成果,就要付出更多的心血,就得准备终生与苦为伴。陈建生到天文台工作的第一个春节,就是在僻静的山上伴着遥远的夜空度过的。以后的许多年里,他也是这样在这座远离城市的寂寥孤山上和着清苦与苍穹度过的。正是艰苦环境的磨炼,造就了他顽强的性格,也为他后来事业上的成功打下了坚实的基础。

前沿拼搏

  70年代末,对外开放的大门打开了,中国天文工作者与国际同行交流的渠道开始畅通,双边和多边交往逐步建立。陈建生抓住机遇,积极参与国际合作研究,并迅速跻身天体物理学研究前沿。

  1979年陈建生作为中国天文界第一批出国访问学者之一被派往澳大利亚英澳天文台工作,以其出色的研究对中国天文界在该领域的对外交流作出了贡献。其后数年里,他相继应邀到世界一流的欧洲南方天文台及其他十多个国家的天文台工作和访学,研究类星体及类星体吸收线光谱,这是当时国际天体物理研究领域的热点。陈建生是最早涉足该领域的天文学家之一,他先后发表论文40余篇,两次特邀在大型国际会议上作类星体吸收线的专题评论报告,并受“Report on Astrophysics and Cosmology”(《天体物理学和宇宙学进展》)杂志的邀请,撰写关于类星体吸收线的专题评论文章。

  陈建生最重要的研究成果之一,是首次从观测中发现并从理论上阐释了红高移类星体莱曼α射线短波侧连续谱区的丰富的吸收线中存在有莱曼α、莱曼β、莱曼γ吸收线的强相关,从而证明了早期宇宙的星系空间分布着无数金属丰度很低的原始氢云。这种氢云后来被国际天体物理界所公认,被称为莱曼α森林。这种氢云的存在及其演化对星系形成理论和早期宇宙的研究均具有重大意义,至今还是国际上天文研究前沿的热点。美国哈勃空间望远镜上天后的首批重点课题中就有关于类星体吸收线的研究。

  通常国际上衡量一篇科学论文的水平和价值,是看这篇论文受到国际同行的引用次数。陈建生的论文受到国际同行的广泛引用,据不完全统计,引用有100多篇次,近几年,每年被引用20篇次左右。

  陈建生主持筹建起类星体巡天实验室,他和同事在国内率先开展类星体物端棱镜巡天,并成功地实施了“北京-亚里桑那-台湾-康尼狄克(BATC)巡天”的多边合作计划。

  此外,陈建生还研究了高红移系统中金属丰度的演化,发展了证认吸收线系统的方法,通过分析类星体光谱是的吸收线系统,证明了高红移星系的存在。通过元素丰度的测定和比较,揭示星系化学组成在百亿年中的演化。

独运巧思

  1986年以来,陈建生连续三届担任中国科学院天文委员会委员,除了从事天文专题研究外,还花费大量精力探索中国天体物理学发展的战略方向,以使中国天体物理研究对国际天文学的发展作出重大并有特色的贡献。

  当代天体物理学发展日新月异,欧、美、日一批造价昂贵的新一代大型天文设备陆续建成,国际天文研究队伍中强手如林。究竟有无可能从我国的国情出发,在较短的时间内,花较少的钱,取得高水平甚至国际领先的重要研究成果?经过反复论证和思考,陈建生和他的同事认为,只要挑选既有鲜明科学意义,又切实可行的项目,扬长避短,便可在较短的时间内取得高质量的阶段性成果,于是陈建生提出了发展大尺度、大样本、大视场天文学的战略思想。

  为了实现大视场天文学的思想,陈建生决定改造现有的望远镜。我国现有几架光学望远镜(最大口径仅2.16米),在国际上均属中小型设备,短期内又难以大量投资建造与国际上8-10米级望远镜匹敌的新一代大型设备。但是,大样本的统计研究通常并不依赖很大的望远镜,关键在于接收系统。此时,陈建生领导的课题组与美国里克天文台联合研制的2048×2048象元的大面积CCD已经完成,他将现有60/90厘米施密特望远镜配上这套CCD接收系统,构成国际上极富创新特色的大视场、高精度、高分辨的大样本天体光谱巡天系统。这一创造性的改造令国际同行刮目相看,美国亚利桑那大学天文系D·伯斯坦教授称它是“国际上极富竞争力的系统”。

  说起施密特望远镜CCD测光系统的探测能力,还有一则有趣的故事,那就是它找回了“失踪”的卫星。1994年2月8日,我国以一箭双星的方式发射了两颗人造卫星,其中“夸父一号”卫星发射之后,地面观测始终没能成功,无法确定发射是否达到了预定要求。陈建生得知后,运用施密特望远镜CCD测光系统轻而易举地找到了这颗卫星,并在一小时内对这颗“丢失”七个月的卫星实现连续两次成功拍摄。

  陈建生用这台颇具特色的望远镜,在类星体研究领域做出了杰出成绩。类星体是目前所能看到的光度最高的天体,也是所能见到的离我们最遥远的宇宙天体。光从遥远的星体发出,有的已超过100亿光年,因此我们现在接收的来自类星体的辐射携带着宇宙早期信息,能为我们勾画出宇宙从早期到现今的演化图像,记录下宇宙的沧桑变迁。但是,要把混杂在视场内数以千计乃至万计的恒星中的类星体甄别出来,既要使找到的类星体尽可能多,又要使混杂其间的恒星尽可能少,难度特别大。陈建生发挥组合设备的优势,成功地发展了一套科学方法,使混入恒星而导致的污染率仅为10%,在同类工作中居世界第一。

  前些年,他们在搜索高红移类星体方面又迈出了一大步,发现了一颗红移为3.33的类星体,距离地球135亿光年。这是用中国的望远镜发现的最高红移的类星体。

  陈建生领导的课题组在做类星体研究的同时,还发现了许多小行星。迄今,他们共发现1400多颗,在当今世界排行榜上名列第四。

严师益友

  陈建生教授治学严谨,在长期研究工作中形成并始终坚持自己创新、求实、开放的学风。他思想活跃,求新求精,与他接触过的人都会感到他的思想常处于一种激发状态。他喜欢接触和捕捉新信息、新思想和新观点,这使他不断创新,始终活跃在天体物理学研究前沿。

  陈建生严于治学,更乐于育人。 他十分注重人才的选拔和培养,只要发现了人才,他都会不辞劳苦地为之奔走,疏通渠道。他对研究生及年轻同事的培养,做到不拘一格因材施策,帮助他们奠定学术基础,确定研究方向,从实践、理论乃至学风、为人,他都以身作则,严格要求。他多方推荐和联系,选送年轻人到世界知名天文台访问、学习和工作,希望他们接过天文界前辈们的接力棒,励志图强,勇攀科学高峰。在他带领下,年轻人成长快、成材快、出成果快。国内外同行称赞,陈建生的课题组“强将手下无弱兵”。

  陈教授在学术上对学生要求非常严格,在生活上却关怀备至。他与学生打成一片,在观测站同吃同住同工作,时常与学生推心置腹地交流,因此,学生们对他都很贴心。他的一个学生举家寓居海外,却经常打国际长途跟他交流想法,视他为良师、益友、知己。陈教授说,不跟他接触的人觉得他很难接近,跟他在一起的人都觉得他特别好相处,乐于与他相处。

  陈建生是个大忙人,因为他是个热心人。他担任了40个社会兼职,他是全国政协常委、农工党中央副主席。他秉承中国知识分子“以天下为己任”的古训,凭着知识分子的良知和智慧,关心国计民生,关注社会发展,积极建言献策,在科技成果转化、人才培养等方面提出了颇有见地的意见和建议。

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