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11年坚守将中国黑洞研究引向世界一流~~~
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2016年11月01日 星期二 放大 缩小 默认   
11年坚守将中国黑洞研究引向世界一流
“想象者”袁峰:“洞”中划出“星光”
马丹
  黑洞,人们对它充满好奇,却很少有人真正“深入”其中,探寻它的奥秘。“黑洞研究,是件趣事,却从不是件易事。”中科院上海天文台天体物理研究室主任袁峰(见图 图片由上海天文台提供)和黑洞吸积理论打了多年交道,从2005年作为“海外杰出人才”回国,11年的光阴让他称得上当今世界资深的“探洞人”。日前,袁峰被授予上海市自然科学牡丹奖。

  只能靠看照片想象工作

  初见袁峰,总忍不住被他脸上的笑容吸引。和神秘、死寂的黑洞相反,他慢条斯理的语速和淡淡的笑容给人带来一种温暖的感觉。然而,就是这样一个地球人,却对距离自己几十亿光年之外的那些黑洞执着痴迷。

  黑洞研究,是个狭小的圈子。有种说法是,80%研究者的工作就是用望远镜搜寻几十亿光年外区域里黑洞的踪影,并拍下照片,而另外20%的人则对着这些照片负责想象,再用计算机模型来验证想象的结果。袁峰就属于那20%的“想象者”。“那里离这儿太远,你肯定想不到,我的研究其实很多时候就是靠想象。”袁峰说,黑洞所在的神秘区域,是一种超越所有人类真实的存在。“但就是很有意思。”

  大胆猜想颠覆导师理论

  黑洞吸积是宇宙中的一个基本物理过程,描述的是黑洞对周围气体的吞噬。根据吸积气体的温度,吸积模型分为两类:一是冷吸积盘,二是热吸积流。针对热吸积流,一个问题曾引起学术界长达十多年的争论:“是什么原因导致了距离黑洞越近,气体就越少”?一位美国科学院院士提出了“外流”的猜想,该模型假设了黑洞存在外流,吸积率会随半径的减小而降低是因为不断有物质通过外流的形式损失掉,而袁峰在哈佛时的导师纳拉杨提出的“对流”模型则认为,黑洞对流的不稳定性才导致了随着吸积的进行。

  究竟哪个模型才是正确的?2012年,袁峰对着黑洞照片又在冥想,突然灵光一现:为何不利用大规模数值模拟,对“对流”与“外流”两种模型的性质做一个统计研究?这样就可以区分是对流还是外流。结果出来了:吸积流是对流稳定的,这第一次论证了吸积流中确实存在着很强的外流。结果出来,一片哗然,因为袁峰的论证不仅第一次从理论上解决了两个权威学派的争论,更颠覆了导师纳拉杨的对流模型。

  自然,纳拉杨是对结果不认同的,但袁峰并没有放弃。他与同行合作,申请到了3百万秒的钱德拉太空望远镜观测时间。通过对观测到的谱线的分析,得到了吸积流密度的径向分布,进而证明吸积流确实存在外流。2013年5月,袁峰应邀参加了在美国普林斯顿大学召开的“黑洞周围的辐射过程”国际会议,作为中国大陆唯一被邀请参会的人员,在会上作了30分钟的特邀报告。至此,纳拉杨也终于认可了这位执着的中国学生的工作。

  冷门专业因兴趣而执着

  高中同学曾在袁峰的毕业纪念册上给他写下这样的评价:“你是一个很有创造力的人。”或许是这句话激励了袁峰,又或者“想象者”袁峰生来就是创造践行者。在袁峰的黑洞“想象世界宇宙”里,他的大胆猜想已经划出了一道又一道“星光”:他发现了一个新的黑洞吸积解“明亮的热吸积盘”,解决了明亮黑洞的高能辐射起源问题;他提出了吸积盘里喷流形成的磁体流力学模型……

  黑洞研究,目前而言在国内仍是冷门,我国的核心研究人员仅一二十位。曾在德国马普射电天文研究所、美国哈佛大学等工作的袁峰,要在研究相对成熟的国外谋职并不难,然而,他却毅然回国,“没有多想,就是觉得在国内也需要这样的基础研究。”

  “我读硕时曾学量子化学,最后还是转回了天文,我也曾遇到不理解,毕竟这个社会有功利和浮躁情绪存在。但是,遇到困难就放弃,是做不出有原创性的科学成果的。”选择了黑洞的袁峰早就做好了“孤独”的准备。如今,让袁峰自豪的是,他迄今为止发表的91篇SCI论文里有75篇是在国内完成的。2014年,袁峰收到国际天文和天体物理界最权威学术杂志《天文和天体物理年评》的邀请,以第一作者身份在该期刊发表了《黑洞热吸积流》,这是截至目前国内天文界在该期刊发表的第二篇论文。    本报记者 马丹

     
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