對話馬丁·里斯：科學、教育和我們的未來 | 賽先生天文
馬丁·里斯（Martin Rees）是英國著名的宇宙學家和天文學家，曾于2004至2012年，任劍橋大學三一學院（Trinity College）的院長，2005年至2010年任英國皇家學會會長，享有“皇家天文學家”的稱號。里斯教授在他的職業(yè)生涯中獲得眾多的榮譽和獎章，包括1998年的“巴仁獎”、2003年的“愛因斯坦世界科學獎”、2005年的“坦普爾頓獎”、2012年的“艾薩克牛頓獎章”等等，他曾在2005年被女王伊麗莎白二世授予終身貴族，獲封男爵；并在2007年獲得功績勛章。
采訪、撰文 | 姜嘉陳
責編 | 韓越揚、呂浩然
賽先生：您的學生時代開始于20世紀60年代，那個年代常常被稱為天文學上的“黃金時代”：超大質(zhì)量黑洞和宇宙微波背景輻射依次被發(fā)現(xiàn)，羅杰·彭羅斯（Roger Penrose）在相對論數(shù)學分析領域功不可沒。
您學生生涯的第一篇文章（發(fā)表于“自然”雜志，文章標題是“A model of the quasi-stellar radio variable CTA 102”）也正是發(fā)表于這個“黃金時代”。50多年之后您還記得自己的這一篇文章嗎？您可以為我們的讀者簡單地介紹一下。
里斯：雖然文章的某些細節(jié)我已經(jīng)模糊不清，但是大致內(nèi)容還是記憶深刻的。上世紀60年代確實是天文學高速發(fā)展的時期，像你所說超大質(zhì)量的黑洞在類星體（類星體，顧名思義是“類似恒星天體”的簡稱，它們是一類非常明亮的活動星系的中心，與脈沖星、微波背景輻射和星際有機分子并稱為上個世紀60年代天文學“四大發(fā)現(xiàn)”）中被發(fā)現(xiàn)。
我的第一篇文章就是關于類星體輻射快速變化的觀測和可能的物理機制。其中最為重要的一部分是關于類星體中一些似乎是以超光速的速度快速膨脹（超光速指表觀的橫向速度超過光速）的物質(zhì)，這篇文章就嘗試解釋這一物理現(xiàn)象。
但是直到70年代，高分辨率射電干涉望遠鏡的應用，才使我們第一次觀察到這些超光速膨脹的物質(zhì)，它們其實是從星系中心靠近黑洞的地方噴涌而出的外流。
賽先生：在您的職業(yè)生涯中，您研究過類星體、黑洞、宇宙微波背景輻射，90年代您也研究過伽馬射線暴等各類天文學現(xiàn)象。是什么促使您涉獵如此之多的科學問題呢？
里斯：20世紀60年代，還是博士生的我雖然對相對論理論研究略有涉獵，但是在導師丹尼斯·夏默（Dennis Sciama）的指導下開始了以天文學觀測為主的科學研究。正如之前我們所聊到的，我的早期科學興趣主要集中在類星體的各種輻射機制上。
同一時期，宇宙微波背景輻射、中子星陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，最早的X射線望遠鏡的發(fā)射為空間天文學打開了新世界的大門。我的導師夏默總是鼓勵我們積極討論，相互交流各個學科方向的前沿問題，所以我們相互學習到了很多東西。
60年代末期，我的研究對象大多是致密星體（天文上，致密星體一般包括黑洞、中子星和白矮星）。同時，我也有參與宇宙學相關的討論和研究。
我在宇宙學上主要的工作包括以下兩點：第一是后人常常習慣以我名字命名的里斯-夏默效應，它主要的內(nèi)容是關于宇宙微波背景輻射通過類似星系團等大質(zhì)量物體時所產(chǎn)生的擾動；第二就是我們預言了宇宙背景輻射可能會出現(xiàn)的偏振現(xiàn)象，這個預言直到35年之后才被觀測數(shù)據(jù)所證實。
之后，我在薩塞克斯大學天文學中心工作了一年，不久我就回到劍橋大學的天文學中心擔任普拉敏教授（Plumian Professor）（“普拉敏”教授是劍橋大學歷史最為悠久的特殊教授職稱之一，僅聘用天文學方向教授，并沿用至今。在1706由托馬斯·普拉設立，第一任“普拉敏”教授由艾薩克·牛頓等任命為羅德·科特斯）。當時劍橋的天文臺和理論天文學中心強強聯(lián)手，新的天文學中心剛剛建立不久，尤如天文學領域冉冉升起的新星。
從1970到1990年，黑洞和黑洞外流的理論發(fā)展在天文學觀測的輔助下如虎添翼——在90年代末期，大家在黑洞吸積過程提供了活動星系核主要的能量來源這一問題上，基本達成了共識。
與此同時，我也開始思考星系和一些更大尺度的天體物理學結(jié)構是如何形成的。宇宙“大爆炸”之后38萬年開啟的“黑暗時代”（dark age）（點擊可查看專題文章?，F(xiàn)廣泛流行的大爆炸理論認為宇宙大爆炸38萬年之后，宇宙的溫度由3000多攝氏度降低到零下200多度，此時的宇宙荒寂冷僻。這一階段沒有任何發(fā)光的星體形成，唯一的光亮來自于宇宙微波背景輻射和中性氫產(chǎn)生的21厘米譜線） 是如何發(fā)生的？我們能否通過21cm譜線來了解這段宇宙歷史中的“黑暗時代”？如今這一課題又重獲關注，正在籌備中的下一代射電望遠鏡“平方公里陣”（SKA）就將致力于21厘米譜線的觀測和研究。
90年代，我開始花更多的時間在科普工作上。和別的領域的科學家相比，天文學家是幸運的，我們的工作總是能很容易地捕獲民眾的興趣。也因為如此，我開始參加很多電臺的節(jié)目，撰寫了很多科普的文章和書籍。
賽先生：天文學過去幾十年的快速發(fā)展歸功于各個頻段不同的望遠鏡技術，不少的大型望遠鏡項目也正在籌備中，包括詹姆斯韋伯空間望遠鏡（JWST）、30米望遠鏡項目、雅典娜X射線項目（Athena）等等。這些項目中您有什么特別期待的天文學項目嗎？這當中有些項目存在相似之處，作為一名天文學家兼項目的決策者，您又有什么看法呢？
里斯：首先，當今的天文學主流方向和過去大相徑庭，例如，系外行星、引力波的探測等等都是時下炙手可熱的話題?？偟膩碚f，能夠在各個頻段都有新的望遠鏡探測項目正在積極籌備是一個好消息。
年輕的科學家們可能對于這些有超長研發(fā)周期的探測項目比較困擾：假如一位博士生花了四年時間研究一個天文學觀測項目，可能到了他畢業(yè)這個望遠鏡項目也不一定可以順利地運行，他自己也不一定能夠拿到有用的科學數(shù)據(jù)。
和如今相比，在我們的年代天文用望遠鏡要小得多。除此之外，用于理論研究的模型也相對簡單許多，例如類星體的研究、星系的形成問題等等都只需要簡單的解析模型。這些課題經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，解析模型被更為復雜、精確的數(shù)值模擬所代替。宇宙學的發(fā)展也是類似。那些我們無法在地球上的實驗室所重現(xiàn)的天文學現(xiàn)象全部通過大量計算機的計算來實現(xiàn)。
我認為你所提到的某些望遠鏡的相似性在特定課題上不是問題，例如在條件允許的情況下，擁有3個30米望遠鏡當然不是壞事。
但是在一些其他的科學項目上，我們確實需要加強合作。比如，歐洲航天局最為親密的合作伙伴便是美國航天局，但是美國航天局的預算需要年年更新，所以他們很有可能中途下車。例如，原定于歐洲航天局和美國航天局合力研發(fā)的空間引力波項目LISA因為美國航天局的預算變化進展緩慢。
賽先生：那你怎么看待未來中國和英國乃至歐洲的天文學合作呢？
里斯：我知道中國現(xiàn)在的“天眼”項目引領著射電天文學領域的發(fā)展，尤其是脈沖星的研究上。在外太空中國也有了自己的火星探測器和空間站，這些都是卓越的成就。
當我每天早上在預印本網(wǎng)站（Arvix）上翻閱最新發(fā)表的天文學文章時，不得不注意到越來越多的文章作者來自于中國。我希望在未來，英國和中國不僅僅在理論研究上，更可以在大型的天文學望遠鏡項目上有更多的合作。
賽先生：作為一名天文學家，您可以在各個領域留下自己的腳印并且產(chǎn)生深遠的影響。但是如今的天文學家，乃至其他領域的科研工作者們，因為非常有限的職業(yè)選擇，很難涉獵如此之多的科學問題，往往心有余而力不足。
當今的科研工作者往往先獲得博士學位，在獲得教職之前仍需要參加很多博士后的工作，這些工作還需要他們每隔2到5年更換科研單位、并且撰寫新的科研提案。如此之短的科研周期讓很多科研工作者無法涉足多個領域。
對于當下的科研體系和科研環(huán)境您怎么看？對于處于剛剛畢業(yè)開始科學研究的年輕人您又有什么建議呢？
里斯：和大多的博士后相比，我比較幸運：我畢業(yè)后的職位都是博士后學者（postdoctoral fellowship）。和普通的博士后相比，博士后學者的科研環(huán)境往往更加自由。他們擁有獨立的科研經(jīng)費，科研的內(nèi)容也不受導師的約束或者他們沒有導師。
除此之外，博士后學者一般可以利用所屬研究機構里的各類科研資源，也可以和任何人進行科研合作。當然，相對于普通博士后職位，博士后學者的申請也更加困難，職位數(shù)量也少的多。
所以，如果年輕的科研工作者們想要更自由的科研環(huán)境，就應該盡量申請擁有獨立科研基金的博士后學者的職位，而不要依靠導師的科研基金。
從大環(huán)境的角度來說，當今科學研究的環(huán)境和科研經(jīng)費的管理系統(tǒng)其實并不理想。
首先，許多科研工作摻雜大量冗雜的政務工作，這些消耗大量時間的政務工作不僅沒有提高工作效率，反而為科研工作者帶來諸多不便。
其次，近些年“唯文章論”的評價和審核體系依然盛行，職位、基金的申請和申請人論文的數(shù)量、引用次數(shù)直接掛鉤。許多年前我的一位博士后申請一所大學的職位，她需要為校方提供的申請材料包括自己和另外五位她認為的業(yè)內(nèi)競爭者在過去五年的文章引用次數(shù)以作對照。
“唯文章論”的最大問題在于文章的數(shù)量和引用數(shù)目并不是衡量科學貢獻的唯一或者最好的標準。那些誨人不倦的教師、寓教于樂的科普工作者同樣值得尊敬，他們的工作成果也應該被納入評價體系中。
當今科研系統(tǒng)的第三個問題是職位晉升的速度越來越慢。上個世紀60年代當我在開始科研工作時，英格蘭的大學都處在蓬勃發(fā)展、高速擴張的時期，年輕一代科學家的數(shù)量要大于年紀稍長的科學家的數(shù)量。在這種環(huán)境下，年輕科研工作者的晉升速度非?？?。
過去的20年里，英格蘭發(fā)生了翻天覆地的變化，年輕教授和資深教授的比例不可同日而語。另外，由于各個國家退休年齡的增加，年輕一代科學家開始獨立科研的年齡越來越高：譬如如今在美國生物和醫(yī)藥領域，首次獲得獨立科研基金的平均年齡是42歲；40年之前，平均年齡低于30歲。越來越慢的晉升速度確實讓越來越多期望加入科研隊伍的年輕人猶豫不決。
除此之外，科研機構應該提供更多剛剛提到的博士后學者職位，這樣一來，年輕的科學家們就可以更加自由地進行科學研究。
當然，積極的變化也有不少，像技術的發(fā)展確實是今非昔比，國際上的交流越來越多、越來越方便：如今我們可以把文章發(fā)表在預印本網(wǎng)站上供大家免費參考、瀏覽和下載；網(wǎng)絡的便利讓我們可以隨時保持聯(lián)絡，我雖然和賽先生以及賽先生的讀者相隔千山萬水，卻依然可以通過網(wǎng)絡相聯(lián)系。
賽先生：說到高等教育機構，也是您過去經(jīng)常在演講中提到的，“通識教育”（general education）似乎在中國和美國越來越受到追捧。相比之下，歐洲的大學更注重專業(yè)教育。“通識教育”的推行是加強科學家科學倫理的要求，也是對文史學家有基本科學素養(yǎng)的要求。能和我們簡單地分享一下您對“通識教育”的看法嗎？
里斯：英格蘭確實需要為18歲以下的學生提供更多的“通識教育”，在這里16歲的中學生就會開始文理科分流，只學習相對應的學科。所以很多16歲的學生基本上放棄了科學課程的學習。
我認為大學里也是一樣。雖然劍橋大學和英國其他的大學相比，狀況要稍微好一些，科學類本科生仍然需要完成數(shù)學等相關課程，但是文史類的同學仍然只學習自己專業(yè)課的內(nèi)容。相較而言，美國的大學要好得多，他們提供更廣泛的課程，畢竟大部分的學生并不會做專業(yè)性很強的研究型工作，而是需要綜合能力要求更高的其他工作。
影響“通識教育”普及很重要的一點是，在學生申請大學時，招生過程往往會根據(jù)文理科進行篩選。例如，科學類課程只接受理科畢業(yè)的高中生，文史類課程只接受文科畢業(yè)的高中生。最近，英國的大學招生正在慢慢嘗試改變這種現(xiàn)狀。
賽先生：除了科學工作，您近些年都在致力于公共衛(wèi)生政策決定和科學普及的工作。2015年的“尼倫伯格”頒獎儀式上，您舉例說道：“未來新型流行病能否在世界范圍內(nèi)傳播可能取決于我們能否快速地發(fā)現(xiàn)并且處理一個越南農(nóng)民身上突發(fā)的罕見疾病”。
這兩年的新冠疫情確實如此，公共衛(wèi)生政策額外重要。您認為我們從這兩年的新冠疫情中學到了哪些經(jīng)驗？各國又該如何為今后的可能出現(xiàn)的其他疫情做準備呢？
里斯：我認為世界各國都一定在這次疫情中吸取了教訓，例如，英國曾經(jīng)犯了一個錯誤：政府一直為可能的突發(fā)性流感病毒傳播做足了準備，卻沒有為冠狀病毒的傳播做準備。后者需要更嚴格的醫(yī)護裝備，制作疫苗也更加困難。
總體來說在疫情剛發(fā)生的時候，我們都沒有為突發(fā)事件做好準備。
醫(yī)療資源問題是其一，醫(yī)療資源的分配是一個“效率”和“彈性”的權衡問題：一家醫(yī)院隨時保持百分之百運轉(zhuǎn)時效率一定是最高的，但是彈性卻不夠；相反，當它預留20%的資源用于應對可能的突發(fā)事件時就會更有彈性。
脆弱的生產(chǎn)供應鏈是問題之二。在英國，大部分的工廠依賴大量進口的物資、原材料等等。由于疫情造成的供應鏈的一個環(huán)節(jié)發(fā)生問題時，整個制造生產(chǎn)行業(yè)都會產(chǎn)生問題。
通過這次疫情，我們意識到我們需要額外的醫(yī)療資源和可以互補的多條供應鏈。世界各國在如今的新冠疫情損失了總計大約20-30萬億美元，而做足充分的準備卻只需要幾十億美元。現(xiàn)在亡羊補牢，依然為時不晚。
賽先生：您討論了一些突發(fā)的事件可能會對人類的未來帶來威脅，除此之外，您認為有哪些有技術帶來的“慢性病”是您擔憂的嗎？例如，網(wǎng)絡帶來的知識碎片化、信息不對等、極端或者不實言論的傳播等等。
里斯：確實，當今社交網(wǎng)絡為極端分子提供了話語權。在過去，新聞是通過廣播、報紙和電視進行傳播。它們可能會出現(xiàn)片面的內(nèi)容，但是一般不會出現(xiàn)過激的言論。而如今，過于極端的內(nèi)容或者謠言可以自由地在網(wǎng)絡散播。這次疫情期間我們在網(wǎng)絡上看過了太多的謠言。更可怕的是，當你點擊觀看了某些極端的內(nèi)容，大數(shù)據(jù)可能會為你推送更多更為極端的內(nèi)容。確實，網(wǎng)絡對人類的影響也是我所擔心的。
賽先生：如今的疫情您認為還有哪些重要的影響我們是不能忽略的？
里斯：新冠疫情的處理上各個國家因為政策不同結(jié)果也往往大相徑庭。在個體層面上，每個人的處境和受到的影響也是各不相同。
像我自己在疫情居家期間可以在家里很漂亮的后花園散步。但是對于那些收入水平比較低或者沒有固定住所的人們來說，過去的一年實在是太艱辛了，像公交車司機為了支撐家庭依然要外出工作。這場疫情一定程度上加劇了貧富懸殊的問題。
幸運的是，我們現(xiàn)在都有了疫苗。我私下認識一些在英國工作的科學家們，和在中國等其他國家的科學家一樣，他們?yōu)樾鹿谝呙绲难邪l(fā)作出了巨大的貢獻。
賽先生：您提到了全球化供應鏈和疫情全球快速傳播的問題，然而世界范圍內(nèi)的逆全球化曾發(fā)生在30年代的大蕭條時期和十多年前的經(jīng)濟危機。您會擔心由于疫情造成的逆全球化問題嗎？
里斯：在大多數(shù)的國家，經(jīng)過了這次疫情，我們多方整合，建立了更多、更全面的供應鏈。但是，真正讓我擔心的是正在發(fā)展中的非洲國家。值得注意的是，現(xiàn)在的人口大國像中國、印度的人口已經(jīng)趨于穩(wěn)定。但是非洲在接下來的20年內(nèi)依然會保持人口的增長。
可惜的是如今的非洲國家并不能像上個世紀“亞洲四小龍”（“亞洲四小龍”指的是在上世紀下半葉快速發(fā)展的四個亞洲經(jīng)濟體包括韓國、新加坡、中國香港和中國臺灣）那樣獲得快速的經(jīng)濟增長。因為很多的人力生產(chǎn)工作都被機器取代，相對發(fā)達的國家都普遍將工廠保留在自己的國家，所以非洲并不擁有廉價勞動力帶來的人口紅利。
我非常擔心非洲在世界發(fā)展的浪潮中被拋在后面，其他的國家應該積極地去幫助非洲國家，像中國在非洲投資了很多基建工程等等。
賽先生：您在“瑞思講座”曾經(jīng)提到過，接下來20年人類面對2個確定發(fā)生的挑戰(zhàn)，一個是您剛剛提到的世界人口的增長，尤其是非洲的人口增長，另一個就是氣候變化。因為疫情的原因，我們落后于原先的巴黎協(xié)定所制定的應對氣候變化的目標，例如減低碳排放等等。您怎么看這個問題？
里斯：確實如此，我們確實因為疫情被耽誤了不少。氣候變化帶來的影響是緩慢的，像溫水煮青蛙一樣，政策決策者們很難為50年甚至更久遠的未來做打算，而是更多地考慮當下的問題。除此之外，氣候變化在世界不同區(qū)域造成的影響也不一樣，例如非洲國家受到的影響要比歐洲國家受到的影響更大，正如前面所提到的，我現(xiàn)在確實比較擔心非洲未來的發(fā)展。
