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專(zhuān)訪(fǎng)天文大咖:我曾去監(jiān)獄教天文,在那里遇到了最好的學(xué)生

2020/11/05
導(dǎo)讀
在監(jiān)獄里,Gunn遇到最好的學(xué)生之一,可惜他后來(lái)自殺了。

20年前的James Gunn在他普林斯頓大學(xué)的辦公室里搗鼓CCD。身后顯示器上是他女兒和兒子的照片,墻上貼著由斯隆巡天發(fā)現(xiàn)的第一張真正意義上的高紅移類(lèi)星體的光譜。



傳說(shuō),James Gunn還在萊斯學(xué)院(現(xiàn)為萊斯大學(xué))讀本科的時(shí)候就是一枚妥妥的學(xué)霸。據(jù)說(shuō)他每次物理考試都拿滿(mǎn)分,還比其他學(xué)生都早交卷二十分鐘。物理系的老師們決定偷偷給他出一份特殊的試卷,里面都是老師們絞盡腦汁想出的最難、最狡猾的題目??荚嚂r(shí),先把正常的試卷發(fā)給其他同學(xué),而那份特殊試卷放在最下面,發(fā)到了Gunn手里。Gunn交卷時(shí)老師問(wèn)他感覺(jué)如何?!昂芎孟壬?,您出的題比以前強(qiáng)多了,” Gunn說(shuō)。結(jié)果他又考了個(gè)一百分。從那以后他們班誰(shuí)考試得了第一名,大家就說(shuō)“you’ve Gunned it.”


本文為2020年9月Gunn與賽先生記者辛玲專(zhuān)訪(fǎng)的下篇。(點(diǎn)擊此處查看上篇)



撰文 | 辛玲

責(zé)編 | 韓越揚(yáng) 呂浩然


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Q

您接觸過(guò)不少中國(guó)學(xué)生,您覺(jué)得他們的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)是什么?

Gunn:我們這里的中國(guó)學(xué)生都特別優(yōu)秀。我個(gè)人最喜歡清華女生,因?yàn)樗齻儌€(gè)個(gè)都那么棒!中國(guó)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)極好,但他們稍微欠缺一點(diǎn)對(duì)天文的直覺(jué)。理論能力強(qiáng)于觀(guān)測(cè)能力。不過(guò)他們那么聰明,學(xué)起來(lái)也很快,很多人后來(lái)都變成了觀(guān)測(cè)高手。


Q

您如何看待中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展?

Gunn:中國(guó)天文學(xué)的發(fā)展非常迅速。其中一部分原因是提高了開(kāi)放性,加強(qiáng)了與西方天文界的交流。雖然中國(guó)起步晚,但已上升到了很高的位置。中國(guó)天文有個(gè)硬傷,就是境內(nèi)沒(méi)有理想的觀(guān)測(cè)臺(tái)址。我聽(tīng)說(shuō)中國(guó)天文界對(duì)這個(gè)問(wèn)題有廣泛共識(shí),但要解決又涉及很多政治因素。中國(guó)希望把望遠(yuǎn)鏡建在自己的土地上,而西方對(duì)中國(guó)又缺乏信任。結(jié)果就是到現(xiàn)在為止中國(guó)沒(méi)有真正大型的、世界級(jí)的天文臺(tái)。希望這一點(diǎn)將來(lái)能夠改善。


總的來(lái)說(shuō)中國(guó)天文學(xué)一直在進(jìn)步,可以說(shuō)中國(guó)已經(jīng)是個(gè)天文大國(guó)了(major player)。隨著大量資金和人力的投入,可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái),它將成為天文發(fā)展的真正推動(dòng)力之一。


Q

您剛才提到了一個(gè)重要問(wèn)題:究竟應(yīng)該把錢(qián)花在自力更生還是國(guó)際合作上?

Gunn:這個(gè)問(wèn)題不好回答。如果把所有錢(qián)都投到一個(gè)大的國(guó)際項(xiàng)目,而沒(méi)有足夠的錢(qián)去培養(yǎng)國(guó)內(nèi)力量的話(huà),最終會(huì)導(dǎo)致沒(méi)有人能用(或充分利用)大望遠(yuǎn)鏡。日本也遇到過(guò)類(lèi)似問(wèn)題,他們解決得很好:建造一個(gè)自己的大望遠(yuǎn)鏡,而最后做出來(lái)的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡(譯者注:Subaru Telescope,位于夏威夷Mauna Kea山頂)簡(jiǎn)直太棒了,他們還借此培養(yǎng)了自己的天文人才。日本現(xiàn)在也在參與三十米望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)。他們沒(méi)有直接跳到三十米,也是明智的選擇。


Q

昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡是日本自己的設(shè)計(jì)嗎,還是日美合作?

Gunn:應(yīng)該說(shuō)是由日本工業(yè)界領(lǐng)銜設(shè)計(jì)的。整個(gè)望遠(yuǎn)鏡主要由三菱公司設(shè)計(jì)建造,這就是為什么理論上它仍屬于三菱而不是日本天文界。這是雖然是一臺(tái)純粹的日本望遠(yuǎn)鏡,但西方天文學(xué)家也一起出謀劃策。這個(gè)望遠(yuǎn)鏡要是讓西方人來(lái)做,他們很可能會(huì)盡量做得小而輕,通過(guò)發(fā)展各種工業(yè)技術(shù)來(lái)降低成本。但日本人非常謹(jǐn)慎,他們覺(jué)得那樣的設(shè)計(jì)太冒險(xiǎn)。很多人認(rèn)為昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)過(guò)度了(over-engineered),但三菱的工程水平是世界一流的,這也使得望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行效果非常好。


( → 點(diǎn)擊了解“昂星團(tuán) ← )


Q

從十米級(jí)到三十米,我們的望遠(yuǎn)鏡越造越大,越造越復(fù)雜,也越來(lái)越貴。貴到一個(gè)國(guó)家負(fù)擔(dān)不起,必須通過(guò)國(guó)際合作。您覺(jué)得這是天文學(xué)未來(lái)發(fā)展的必經(jīng)之路嗎?

Gunn:這個(gè)問(wèn)題非常有趣、非常重要,所有的天文學(xué)家都在思考,但我還沒(méi)有答案。我認(rèn)為這種現(xiàn)象對(duì)天文學(xué)的整體發(fā)展是相當(dāng)有害的。拿哈勃望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō),我六十年代開(kāi)始參與建設(shè),直到1992年才發(fā)射。一個(gè)研究生要是想?yún)⑴c這樣一個(gè)項(xiàng)目,拿他們的分工寫(xiě)篇碩博論文,簡(jiǎn)直是不可能的。項(xiàng)目那么大、時(shí)間那么長(zhǎng),而研究生就那么幾年時(shí)間,無(wú)從下手。不過(guò)小望遠(yuǎn)鏡也做不了更多工作。這個(gè)矛盾還沒(méi)有人真正認(rèn)真去解決。


大型望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出絕對(duì)是一流的,但其中涉及的人的因素也比較復(fù)雜。這么大的項(xiàng)目,學(xué)生很難把我當(dāng)年學(xué)的那一套(電子系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等)全部掌握了,也很難產(chǎn)生什么影響力。我們那時(shí)的項(xiàng)目就兩三年,在技術(shù)研發(fā)和時(shí)間方面都是可控的?,F(xiàn)在完全不是這樣了。


Q

那您對(duì)年輕人有哪些建議?

Gunn:我不知道(笑)。我們應(yīng)該開(kāi)辟規(guī)模小一點(diǎn)但同等重要的事給年輕人做。就拿三十米望遠(yuǎn)鏡為例,讓一個(gè)年輕人去設(shè)計(jì)主鏡支撐結(jié)構(gòu)的一小部分,他(她)就會(huì)愛(ài)上這個(gè)項(xiàng)目、愛(ài)上天文學(xué)嗎?估計(jì)不會(huì),因?yàn)樗吹降闹皇且豢脴?shù),而不是整片森林。


這又回到了我剛才說(shuō)的開(kāi)放和多樣的重要性。每個(gè)大項(xiàng)目都那么復(fù)雜,沒(méi)有一個(gè)人能把所有問(wèn)題都搞清楚。想知道觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)好不好,你得先搞懂儀器都是怎么運(yùn)行的。數(shù)據(jù)分析正不正確?你得先學(xué)會(huì)使用分析軟件。想要最終獲得一個(gè)可信的結(jié)果,靠一己之力是絕對(duì)不可能做成的,只有合作。在科學(xué)和工程兩方面來(lái)看,天文合作的可行性和效果都是不錯(cuò)的。想一想,哪怕是三十米望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目辦公室的人,他們的知識(shí)和理解也必然是有限的,畢竟一部分鏡子在日本生產(chǎn),一部分鏡子在中國(guó)生產(chǎn),等等。聽(tīng)起來(lái)不太人性化,但這些大項(xiàng)目最終應(yīng)該都能成功。


1999年James在新墨西哥州阿帕奇波因特天文臺(tái)(Apache Point Observatory)。當(dāng)時(shí)斯隆巡天處于試運(yùn)行階段,主鏡剛剛安裝完畢。他對(duì)望遠(yuǎn)鏡的順利運(yùn)行感到欣喜。


Q

在您的自傳中,您說(shuō)近年來(lái)的天文成就應(yīng)該主要?dú)w功于技術(shù)的發(fā)展而非人類(lèi)智慧的進(jìn)步。這是什么意思?

Gunn:就是字面上的意思。我覺(jué)得我們沒(méi)比幾十年前的人高明多少。跟半個(gè)世紀(jì)前比,我們對(duì)于宇宙的定量理解提高了很多,但這都得益于儀器的建設(shè):CCD相機(jī)、光纖、計(jì)算機(jī)等等。也有少數(shù)科學(xué)家做出了重要的理論工作——畢竟沒(méi)有分析理解的數(shù)據(jù)就是無(wú)用的數(shù)據(jù)——但我真覺(jué)得他們沒(méi)比五六十年前的理論家們更聰明(笑)。


多年前我在加州理工有個(gè)同事叫汀斯利(Beatrice Tinsley)??梢哉f(shuō)她是天文學(xué)領(lǐng)域的第一個(gè)唯象學(xué)家(phenomenologist)。唯象學(xué)家主要是用數(shù)學(xué)理論來(lái)解釋大科學(xué)裝置產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)?,F(xiàn)在這樣的人不叫唯象學(xué)家了,但大多數(shù)天體物理學(xué)家實(shí)際上做的就是唯象學(xué)(phenomenology)研究,用他們熟悉的理論來(lái)合理地解釋觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的急劇增加,這個(gè)技能變得越來(lái)越重要。


如果我們不曾發(fā)明CCD相機(jī)、光纖和計(jì)算機(jī),那我們對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)可能跟五六十年前相差不大。我們的成就主要就是積累了數(shù)據(jù),但我們對(duì)數(shù)據(jù)的分析理解能力沒(méi)有本質(zhì)上的提高。


Q

您怎么看待美國(guó)政治氣候?qū)μ煳暮涂茖W(xué)的影響?

Gunn:簡(jiǎn)直太糟糕了。受影響的當(dāng)然不僅是天文,而是所有科學(xué)學(xué)科。這種“科學(xué)不重要”、“我們可以只選擇相信和自己信念相符、而排斥其他不符的科學(xué)理念“的做法真的很可怕。我希望一切能夠好起來(lái),但明顯要看十一月份的選舉結(jié)果。其實(shí)在美國(guó)歷史上,聯(lián)邦政府一直都比較青睞科學(xué),這是第一次科學(xué)受到如此嚴(yán)重的破壞。即使是以前對(duì)科學(xué)不感興趣的總統(tǒng)們也沒(méi)有讓科學(xué)遭受這么嚴(yán)重的創(chuàng)傷。  


Q

您還去過(guò)新澤西州監(jiān)獄教天文課,這個(gè)經(jīng)歷對(duì)您有什么影響?

Gunn:這讓我成為一個(gè)更好的人。之前我對(duì)美國(guó)的監(jiān)獄系統(tǒng)完全一無(wú)所知。我不知道黑人占新澤西州總?cè)丝诘?2%,但在監(jiān)獄里,黑人占犯人總數(shù)的80%。去監(jiān)獄教書(shū)以后,我發(fā)現(xiàn)里面很多人都極其聰明、上進(jìn),他們都是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)狀況太絕望而進(jìn)去的。我忍不住問(wèn)自己,“如果我也那么窮,現(xiàn)在會(huì)不會(huì)也在蹲監(jiān)獄?” 我想很可能是的。黑人問(wèn)題的歷史很長(zhǎng),他們先是被賣(mài)到美洲當(dāng)奴隸,然后長(zhǎng)期被當(dāng)成二等甚至三等公民。這種情況必須改變。這對(duì)美國(guó)人民的道德和心理健康都是極其有害的。


在新澤西監(jiān)獄里我遇到過(guò)我這輩子教的最聰明的學(xué)生之一。他的數(shù)學(xué)和寫(xiě)作都極有天賦。他出獄后發(fā)現(xiàn)社會(huì)很難容納他,對(duì)他太絕情,而他也意識(shí)到自己的特殊性,后來(lái)他拋下妻子和孩子自殺了。   


Q

謝謝您分享這個(gè)故事。最后一個(gè)問(wèn)題:如果您當(dāng)初沒(méi)有進(jìn)入天文學(xué),您會(huì)選擇什么職業(yè)?

Gunn:真不好說(shuō)。我四五歲時(shí)就迷上了天文,所以沒(méi)太考慮過(guò)其他可能性。應(yīng)該是我缺乏想象力吧(笑)。但我對(duì)科學(xué)感興趣,不分學(xué)科。我差點(diǎn)成了物理學(xué)家,所以我想我可能會(huì)選擇做物理。我有時(shí)又想,年輕時(shí)應(yīng)該在生物上多花一點(diǎn)時(shí)間,生物學(xué)也是非常有趣和重要的。

Q

所以您還是想當(dāng)個(gè)科學(xué)家。

Gunn:對(duì),對(duì),對(duì),這是肯定的(笑)。  


本文圖片均由James Gunn提供。


參考文獻(xiàn):

Finkbeiner, A. (2019). The Astronomer Who’d Rather Build Space Cameras. Quanta Magazine, retrieved on Oct. 3, 2020 from https://www.quantamagazine.org/jim-gunn-the-astronomer-whod-rather-build-space-cameras-20190418/#

Gunn, J. E. (2020). Jack of All. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 58: 1-25. Retrieved on Oct. 3, 2020 from https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev-astro-112119-041947

Wikipedia. James Gunn (astronomer). Retrieved on Oct. 3, 2020 from https://en.wikipedia.org/wiki/James_Gunn_(astronomer)

制版編輯 | 栗子

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