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偉博娱乐场下载 - 「硬科技」专访诺奖得主约瑟夫·泰勒:天文物理有太多未解之谜,我嗜此不疲

阅读次数:1870  时间:2020-01-11 12:06:07

偉博娱乐场下载 - 「硬科技」专访诺奖得主约瑟夫·泰勒:天文物理有太多未解之谜,我嗜此不疲

偉博娱乐场下载,记者 | 林北辰

78岁的诺贝尔物理学奖得主约瑟夫·泰勒是第二次到中国参加科学家盛会了。他满头银发,着正装,在人来人往的论坛中轻快地穿行而过。

相比去年,泰勒今年的行程更加紧密。他在大会前一晚到达,还没有机会观光就参与到顶尖科学家论坛的议程中。

深秋的十月,滴水湖依然艳阳高照,波光粼粼的湖面反射出耀眼的光芒,世界上最聪明的一群人聚集在这个湖中央小岛上,讨论基因、天空、宇宙与任何科学最前沿的话题。

在大会第二天的黑洞与空天科技峰会上,泰勒见到了自己的老朋友——同为主讲人、同为诺贝尔物理学奖得主的弗兰克·维尔泽克。二人第一次见面还是在上个世纪80年代,作为粒子物理学家的维尔泽克与泰勒分享了如何在太空中寻找轴子、在已有的暗物质研究中搜索轴子的经验。

有趣的是,40年后,二人来到顶尖科学家论坛的话筒前,谈论的还是与四十年前类似的话题:维尔泽克的话题是宇宙中的物质、粒子和暗物质是什么;泰勒则依旧痴迷射电天文学,他的话题总是离不开阿雷西博望远镜和中国的最大望远镜天眼fast(500米口径球面射电望远镜five-hundred-meter aperture spherical telescope)。

从年少起,约瑟夫·泰勒就是一个无线电爱好者。在新泽西的庄园内,他和后来也成为物理学家的哥哥哈尔一起拆烟囱、埋电线,造出了他们人生中第一个自制望远镜。一个甲子年的时代过去了,泰勒依然没有脱离无线电爱好者的角色。

如果回顾泰勒的履历,他的成长经历与一众精英无异。

1941年出生于费城的泰勒,童年与少年时期是在新泽西的原野和庄园度过的。1963年,泰勒进入哈佛大学攻读博士,选择的学科是天文学,后在马萨诸塞大学与普林斯顿任教。

泰勒不是一开始就坚定地选择天文学,直到在哈佛读到大学二年级,他才意识到自己可能会成为一个物理学家。在此之前,泰勒最好的学科是需要运算、解密和逻辑思维的数学。

高中时期的泰勒甚至觉得物理不够“摩登”,是一种过时的研究。这些偏见在他潜心研究伽马射线、β粒子后被彻底改写,从此对物理,尤其是天文学专心不二。

数学对泰勒来说依然重要,只是比起研究,数学对他的物理事业来说更像一种运算工具。“我无疑是被实验室的魅力拉进物理世界的,”泰勒对界面新闻记者说,“我是一个彻彻底底的实践派。”

选择投身天文学30年后,科学家泰勒因为发现历史上第一个位于双星系统的脉冲星获得了诺贝尔物理学奖,而这个发现其实是他33岁时的一项研究成果。

1974年的一天,泰勒如常在马萨诸塞大学安姆斯特分校授课,他的研究生在研究室内利用望远镜探察宇宙信号,却疑惑地发现,本该发出规律性信号的一颗脉冲星却发出了非常不规律的信号。二人在电话里简短分析后认为,那是一颗正在围绕另一个天体旋转的脉冲星,它与地球的相对运动产生了多普勒效应。

以此为契机,泰勒发现了位于双星系统的脉冲星psr b1913+16,这是首个被人类发现的双星脉冲星。

双星脉冲星的重要性在于,它是引力波存在的间接定量证据,验证了爱因斯坦广义相对论。在此之前,没有更明确的论据能够验证广义相对论和爱因斯坦预言的引力波。泰勒因此在1993年获得了诺贝尔物理学奖。

脉冲星因为不断地发出电磁脉冲信号而得名,其本质其实是旋转的中子星。这种星星在1967年首次被剑桥大学女研究生乔斯林·贝尔(jocelyn bell)发现的时候,许多人以为那是外星人向人类发射的电磁波信号,他们在寻求宇宙中的知音。

脉冲星可能不是人类的知音,却一定是泰勒的知音。

上个世纪70年代,因为数次的重大科研发现,脉冲星、射电天文学成为物理领域的热潮。泰勒曾孤身一人跑到位于波多黎各的阿雷西博天文台工作,正是通过阿雷西博望远镜,泰勒观测了无数星星,为他进入射电天文学殿堂打开了大门。

谈到诺奖的勋章,78岁的泰勒却没有太多倾诉欲,他说“那只是我回顾人生的其中一个阶段,现在我更感兴趣的是拾起我的‘小趣味’。”

泰勒口中的“小兴趣”指的是他的无线电台““k1jt”。

12岁起,泰勒就开始钻研无线技术。在新泽西的少年生活,泰勒可以说过得肆意而痛快,信号、星星、望远镜是他和哥哥常常讨论的话题。当时正值苏联发射了第一颗人造卫星,对十几岁的男孩来说,自制一台能够接收信号的望远镜是他能想到最酷的事情。

少年泰勒购置了几百米长的电缆,将这条电缆埋进了当时就读的哈弗福德学院一块空地下,将电缆两头从地上拉出,再连上天线,就制成了一个简易的无线电射电望远镜。他成功用这个简易装置接收到了来自太空的无线电信号。

后来在实验室的生活中,泰勒再难以复制少年时候的疯玩劲儿。醉心科研的四五十岁时,他甚至没有机会拾起自己年少时的“小兴趣”。获得诺贝尔奖的那两年,泰勒不仅要忙于研究和教学,还要接受源源不断地采访与祝贺,使他的无线电台器材躺在地下室静静蒙灰。

如今泰勒78岁了,自从世纪初从普林斯顿退休后,他退出了主流物理学的研究。现在的物理届,比起射电天文学,量子、暗物质和黑洞是更时髦的议题。

在射电望远镜界,更新换代也在进行。陪伴泰勒许久的阿雷西博望远镜由于年久失修,现在已经锈迹斑斑。2016年,随着中国建成世界最大单口径射电望远镜fast,阿雷西博几近退休。

在今年的顶尖科学家论坛上,泰勒还分享了射电望远镜的最新进展:虽然天眼fast很大可能性在接下来的20年保持最大望远镜的地位,对射电天文学来说,研究仪器也越来越电子化、建造过程也更自动化。一个名为“ska“的新望远镜制造项目被提上议程,与过去由单个国家主导的望远镜建设不同,ska将由不同的国家合力建造,明年才进入动工建造阶段。

退休后,普林斯顿为泰勒保留了办公室,他还是可以做科研、搞研究,为年轻科学家传道授业。有趣的是,谈到对年轻科学家的教导时,泰勒表示,在指导学生选择科研方向之外,自己时常提醒年轻人不要落下写作能力。

“很多人问我对我影响最深的老师是谁,”说起这个话题,这位已进入古稀之年的学者腼腆地笑了,“一般的回答是物理或数学,但我总会说是我的英文老师,因为即使在科研领域,写得一手好文章依然是优点。”

对现在的泰勒来说,千帆过尽,他拥有多种角色和身份,是科学家,是老师,更是7个孩子的爷爷,似乎也是时候拾起60年前自己在新泽西的房子看星星时就想做的事情:把信号从地球发射到月亮上,再从月亮反射回来。

在无线电发烧友的世界,这样的玩法被称为“月面弹跳”,或称“月球面反射通信”,即把月球当作一个被动的通信卫星,无线电信号经月面反射传播回地球。这是业余无线电活动通信的至高境界,因为需要有顶级的电台、功放、天线、低噪声前置放大器才能完成。

为了把“月面弹跳”玩得更好,泰勒决定用软件的方式实现数据的精准比对,开发自己的通信软件。因而这位78岁的科学家自学了编程,java、c++语言,可以信手拈来。在接受界面新闻记者采访时,他自豪地说自己的程序已经完成,现在对全世界的无线爱好者开放,并且完全免费。

信号、星星、外太空的回音,从物理学家到无线电台爱好者,这些一直是泰勒的人生关键词。回顾投身物理的几十年,约瑟夫·泰勒觉得一切的选择都那么自然,他只是选择了一个学科方向,以其中一种方式、一个分支探索星星的信号与宇宙的涟漪。他相信,射电天文学是探索外太空信号最合适的手段之一。

当然,遗憾也是有的。纵然人类孜孜不倦,太空中却一直没有信号告诉我们哪里还有同类。在泰勒看来,外太空一定能找到与地球上人类相似的生命体,只是在科学家短暂的一生中,这样的发现很可能没有机会看到。

“我们今年发现宇宙只有5%是普通物质,25%是暗物质,剩下的70%都是暗物质以外的暗能量,这些词‘暗物质’ ‘暗能量’其实指代的是一些我们没有完全理解的物质,”泰勒说,“天文、物理还有那么多未解之谜,那么多未成熟的研究方向,我一直享受当下,从未感到疲倦。”

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