40多年前的中國天文研究，計(jì)算機(jī)程序要靠穿孔紙帶搖出來
受訪、自述人 | 陳建生（中國科學(xué)院院士，北京大學(xué)天文學(xué)系創(chuàng)系系主任）
采訪、整理 | 傅煜銘、王超、余捻坤、龐宇萱、鄭沄、段曉葦（北大天文學(xué)系博士研究生）
校對 | 吳學(xué)兵
圖片提供 | 陳建生、吳學(xué)兵
責(zé)編 | 韓越揚(yáng)、呂浩然
01
少年時(shí)代與北大歲月
陳建生院士大學(xué)時(shí)代在北大（1960年）
02
投身北京天文臺(tái)建設(shè)
1963年從北大畢業(yè)以后，我被分配到北京天文臺(tái)（國家天文臺(tái)前身）工作。當(dāng)時(shí)，北京天文臺(tái)還沒有正式成立，叫北京天文臺(tái)籌備處。為什么叫籌備處呢？因?yàn)楫?dāng)時(shí)從法國回來一個(gè)天文學(xué)家，他叫程茂蘭，原來在法國上普羅旺斯（Haut-Provence）天文臺(tái)工作，科研做得很好。他1956年回國后覺得中國天文臺(tái)太少，當(dāng)時(shí)只有一個(gè)紫金山天文臺(tái)。而且，紫金山天文臺(tái)在南京，下雨天、陰天很多，不適合做天文觀測。所以程茂蘭回來后覺得應(yīng)該在北京地區(qū)建一個(gè)天文臺(tái)，因?yàn)楸狈降奶鞖鈼l件在全國相對來說是比較好的。他回來后就開始籌備天文臺(tái)，需要學(xué)生。當(dāng)時(shí)只有南京大學(xué)有天文系，該系的學(xué)生畢業(yè)后都被近水樓臺(tái)的紫金山天文臺(tái)要去了，基本上很少有畢業(yè)生到北京這邊來。
程茂蘭跟北京大學(xué)當(dāng)時(shí)的副校長周培源討論能不能在北京大學(xué)辦一個(gè)天文系，于是就把原來物理系我所在的班全部轉(zhuǎn)成天體物理專業(yè)。我們就開始學(xué)天文學(xué)，后來大部分同學(xué)都分配到北京天文臺(tái)。那時(shí)候天文臺(tái)剛剛籌建，我們從（當(dāng)時(shí)的）東德定了兩臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡用來建天文臺(tái)。第一件事情是要找好的臺(tái)址，所以我們大學(xué)畢業(yè)后在天文臺(tái)的第一件事就是參加選臺(tái)址的工作。
選臺(tái)址是一件很艱難的工作，需要考慮晴夜數(shù)、海拔、大氣視寧度等因素。先要進(jìn)行普選，選出好的候選臺(tái)址之后進(jìn)行2-3年的常規(guī)觀測，再?zèng)Q定最后的臺(tái)址。在我去之前，老一輩的天文學(xué)家已經(jīng)做好普選工作了，他們在河北省找了兩個(gè)候選臺(tái)址：灤平和興隆。
我們?nèi)ヒ院缶烷_始做定點(diǎn)觀測了。我大學(xué)畢業(yè)后第一年的春節(jié)就是在興隆山上過的。我們要去半山腰挑水，需要把供應(yīng)的物資用毛驢拉到山上，冬天還要把半山腰的冰塊砸開取水。每天要定點(diǎn)觀測：晚上八點(diǎn)一次，半夜兩點(diǎn)一次，凌晨天快亮的時(shí)候一次。大學(xué)畢業(yè)生和其他老同志都是輪流來觀測，一次觀測一個(gè)月，過兩三個(gè)月再去觀測一次。
所以我從1963年畢業(yè)到1965年，基本上就在做臺(tái)址觀測、選臺(tái)址。后面又遇到十年之久的“文化大革命”，那些年我的科研工作遭遇了各種坎坷，直到1976年后才逐步回歸正軌。幸好，我們報(bào)效國家的理想最終還沒有泯滅。
03
走出國門，開始前沿研究
我真正的科研工作是從改革開放開始的，也是第一批走出國門的研究人員，1979年就被派到澳大利亞的英國—澳大利亞聯(lián)合天文臺(tái)（簡稱英澳天文臺(tái)）。英澳天文臺(tái)當(dāng)時(shí)建了一臺(tái)世界上最先進(jìn)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡（AAT），3.9米口徑。在這之前美國帕洛瑪天文臺(tái)在1949年建了一臺(tái)口徑5米的海爾望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡在世界天文發(fā)展歷史上作出了非常大的貢獻(xiàn)。但是這個(gè)望遠(yuǎn)鏡是1949年建的，整體技術(shù)、基建還比較落后。
澳大利亞AAT望遠(yuǎn)鏡是1975年建的，是第一臺(tái)全自動(dòng)的、由計(jì)算機(jī)控制的望遠(yuǎn)鏡。所以當(dāng)時(shí)建成之后全世界科學(xué)家都非常吃驚。過去我們都用傳統(tǒng)的望遠(yuǎn)鏡，對準(zhǔn)天區(qū)都要用手去搖。而這個(gè)先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天體的時(shí)候，只需要在鍵盤上把坐標(biāo)敲進(jìn)去，望遠(yuǎn)鏡就自動(dòng)對上了目標(biāo)，而且精度可以在一個(gè)角秒之內(nèi)，非常了不起。
那時(shí)候大望遠(yuǎn)鏡主要做光譜觀測，要把天體導(dǎo)到狹縫上，狹縫寬度也就一個(gè)角秒左右，所以按一下回車鍵之后天體就自動(dòng)移到狹縫上了。而過去我們拍光譜的時(shí)候，因?yàn)橥h(yuǎn)鏡對得不準(zhǔn)要花很多時(shí)間去找星。星認(rèn)出來以后，慢慢把它拉到狹縫上來，一次就要花好幾分鐘。
陳建生院士（右二）在澳大利亞工作時(shí)留影，左一為普林斯頓大學(xué)馬丁·席瓦西教授（1979年）
我1979年3月去了澳大利亞，1980年6月回到北京。1982年我又去了歐洲南方天文臺(tái)（ESO），在德國也工作了一年。應(yīng)該說這兩次出國經(jīng)歷對我來說是個(gè)突變，對我震動(dòng)非常大。但是在國外期間，我一邊利用國外的設(shè)備做研究工作，一邊心里想的最多的還是“中國怎么辦”。因?yàn)榭隙ɑ貒院筮@些設(shè)備都沒有了，中國當(dāng)時(shí)還是那么落后。
當(dāng)時(shí)中國的科研條件差到什么程度，你們很難想象。首先科研人員沒有辦公室，我們在天文臺(tái)的時(shí)候，一間30平方米屋子里40個(gè)人在那里辦公，一個(gè)人面前就擺著一張桌子。研究人員沒有辦公室也沒有儀器，望遠(yuǎn)鏡就是一臺(tái)當(dāng)時(shí)從德國進(jìn)口的施密特望遠(yuǎn)鏡，改正鏡口徑60公分，主鏡90公分。還有一臺(tái)雙筒望遠(yuǎn)鏡，是個(gè)折射望遠(yuǎn)鏡，口徑40公分。觀測都是用天文底片，底片是用玻璃做的干板底片。除這兩個(gè)觀測設(shè)備外，就沒有別的東西了，計(jì)算機(jī)就更落后了。
我印象當(dāng)中，在1975年做雙星研究的時(shí)候，我要解的軌道叫食變雙星軌道，這個(gè)解的計(jì)算就要用計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí)國產(chǎn)的計(jì)算機(jī)叫DJS-21，是一個(gè)慢得不得了、體積又大得不得了的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的輸入設(shè)備就是一個(gè)紙帶輸入機(jī)，有一個(gè)專門的打字機(jī)和一個(gè)專門的穿孔機(jī)用來打程序，用的是Fortran語言和ALGOL語言。一個(gè)程序打出來就是一大盤紙帶，這一大盤紙帶放在紙帶機(jī)上面向計(jì)算機(jī)輸入時(shí)就需要快速旋轉(zhuǎn)?？焖傩D(zhuǎn)的機(jī)器又很不好用，有時(shí)轉(zhuǎn)得太快撕了紙帶，前面那些程序就全報(bào)廢了。為了不要重新打程序，就要補(bǔ)紙帶。
當(dāng)時(shí)的數(shù)據(jù)紙帶盤（左）和計(jì)算機(jī)（右）的照片
那時(shí)候一個(gè)程序的編寫通過大概要三個(gè)星期。為什么要這么長時(shí)間呢？因?yàn)榧词故沁@么簡陋的機(jī)器，每個(gè)人一次也就給分配一個(gè)小時(shí)的上機(jī)時(shí)間，一星期總共給幾個(gè)小時(shí)時(shí)間。上機(jī)把程序輸進(jìn)去以后，發(fā)現(xiàn)程序紙帶被轉(zhuǎn)紙機(jī)撕掉了就不得不退下來，當(dāng)天這一小時(shí)就白費(fèi)了，只能回去補(bǔ)紙帶。
補(bǔ)完后好不容易又用一個(gè)小時(shí)再把程序輸進(jìn)去，然后機(jī)器啪啪啪打出一大堆錯(cuò)誤出來，就必須回去修改程序的錯(cuò)誤。一個(gè)程序總要上來下去修改五六次，這樣差不多兩三個(gè)星期就過去了。
現(xiàn)在你們在臺(tái)式計(jì)算機(jī)或筆記本上，一會(huì)兒程序就算完了。但當(dāng)時(shí)中國的研究條件真的非常落后，和國外差距很大，這就是當(dāng)時(shí)中國的科研狀況。
注：未完待續(xù)，本文的其他內(nèi)容，我們后面陸續(xù)推送出來。
