望向宇宙深处的“日本制造”是怎样炼成的?| 赛先生天文-深度-知识分子

望向宇宙深处的“日本制造”是怎样炼成的?| 赛先生天文

2019/04/25
导读
能给我们带来哪些启示?

从筚路蓝缕到跻身世界前列,日本天文学界付出了半个世纪的努力和探索。曾经的日本和我们一样,都是天文学界体量远小于欧美的国家;又是与我们文化与体制相近的邻居。这一段关于远见与雄心的故事,值得我们细细体味。

撰文 | 黄崧 (加州大学圣克鲁兹分校)

编辑 | 韩越扬


从2014年开始,笔者作为「昴星团」望远镜超广角主焦点照相机巡天项目成员,开始利用这个宏伟的科学项目进行星系演化的研究。在这期间,尤其是在日本工作的这两年半时间里,深切地感受到了大型地面光学设备背后所需要的艰辛付出,及其对一个国家天文学界的巨大推动作用。尽管笔者的学识与本文的篇幅均有限,还是期望可以通过昴星团望远镜这块“他山石”背后的探索为中国大型地面光学设备的未来提供些许思考。


“日本制造”的宇宙模型

2018年9月26日,日本国立光学天文台(NAOJ)[1]等日本天文科研机构同时进行了新闻发布。然而,这次大张旗鼓向日本公众炫耀的,并不是宇宙深处美轮美奂的图像,而是几张奇怪的图表(图1)。


这张极简的图表高度概括了日本「昴星团」望远镜(Subaru)上正在进行的巡天项目所给出的宇宙学模型限制。图表的横坐标表示了宇宙中物质的比例。按照当前人类的认识,宇宙的命运被我们知之甚少的“暗能量”所主导,只有大概20%-30%的组分由物质构成,而其中绝大多数又属于扑朔迷离的“暗物质”。图的纵坐标所象征的则可粗略看成宇宙中物质分布的聚集程度。而图上的红色区域正是「昴星团」望远镜上崭新的主焦点超广角照相机带来的新结果。换句话说,在现有数据的精度下,宇宙的命运正扭捏地隐藏在这团红色覆盖的参数空间中。


图1. 左侧展示了「昴星团」望远镜超广角主焦点相机HSC视角下,宇宙深处的图景。除了极少数恒星外,绝大多数图中的天体都是距离我们远近不同的星系。右侧概括了HSC宇宙学巡天第一次发布的宇宙学模型的最新限制。横轴代表着宇宙中物质所占的比例,而纵轴则象征了宇宙中物质分布在一定小尺度上的“成团”(Clumpiness)程度。这是宇宙学模型中最为重要的两个基本参数。图中不同颜色的区域代表了不同项目给出的宇宙学参数的统计限制。(Credit:日本国立光学天文台/HSC项目; NAOJ/HSC Project)


图上同时还展示了其他项目在宇宙历史的不同阶段给出的的参数限制。敏锐的读者可能会意识到,这些结果虽总有重合,但又隐喻着差异,似乎在狡黠地调戏着天文学家。这些似有似无的差异确实正在缓缓揭开着观测宇宙学的新篇章,但这个故事我们留到后面再讲。这里我更想谈的是另一个微妙的细节:图中和其他项目进行比较的时候,日本天文学家们特意标出了暗能量巡天是美国主导的(DES,绿色),而千平方度巡天(KiDS,灰色)则是欧洲主导的。要知道英文版的新闻发布中并没有这样的注释。这仿佛是专门为日本民众准备的一份骄傲:观测宇宙学的舞台上一束聚光灯骤然亮起,日本天文学家微笑着走到灯下。


这样的骄傲是有资本的。宇宙学模型是天体物理和宇宙学研究的“圣杯”。有什么比“宇宙从何而来”更能穷尽人类的好奇心呢?图中的这些项目,欧空局(ESA)主导的普朗克(Planck)卫星代表了对宇宙极早期微波背景辐射分布的最精确测量。这是天文学家对宇宙学模型信心的最重要支柱。然而,Planck测量的是约137亿年前的混沌初开。漫长的岁月里,宇宙经历了的沧桑巨变。现有模型下,宇宙加速膨胀,暗能量只是在“最近”才成为主导宇宙命运的力量。而这里面的细节,还需要用其他宇宙学探针去了解。


各种工具中,弱引力透镜在近十年里一跃成为最受关注的“新宠”:依照广义相对论描画的时空法则,遥远星系的星光会因传播途中经过的质量分布产生微小弯折,导致我们看到的星系形状产生形变。仿佛透过一块薄厚不均的玻璃所看到的些许扭曲的景象。


半个世纪前,宇宙学家就从理论上指出了从大量遥远星系的形变中推测宇宙质量分布和演化历史的可行性。弱引力透镜现象被探测到也都是30年前的事情了[2],但其真正的宇宙学潜力也只是在最近才被慢慢挖掘出来。这是因为弱引力透镜观测难度极大!这些星系的形变极其微小,肉眼察觉不到,直接测量都几乎不可能,只有在解决了从大气扰动到观测仪器引起的复杂挑战后,通过大量暗弱星系的观测去统计挖掘。想要走到这步,最基本的配置也是:

  1. 优良台址的大型光学红外望远镜;

  2. 高成像质量的大视场照相机;

  3. 经验丰富,专业全面的技术和科学团队。


屈指算来,在日本之前,全世界能够“玩得起”这个游戏的,只有美国和抱团在一起的欧洲。


日本能够加入这个奢侈的小俱乐部凭的是位于夏威夷大岛莫纳克亚(Mauna Kea)山顶的口径8.2米的「昴星团」望远镜,当前全世界最大的超广角主焦点照相机(Hyper Suprime-Cam或者HSC),与以「昴星团」望远镜为基础,通过广泛国际合作培养起来的日本光学天文团队。毫不夸张的说,日本天文学界为了这天已付出了半个世纪的努力和探索。曾经的日本和我们一样,都是天文学界体量远小于欧美的国家;又是与我们文化与体制相近的邻居。这一段关于远见与雄心的故事,值得我们细细体味。


图2. 左图中,昴星团望远镜那标志性的银色椭圆柱体外建筑沐浴在星光下。图片右上方那一小簇恒星,恰好就是美丽的昴星团。右图中,通体蓝色涂装的昴星团望远镜正在准备观测中。图中标出了主焦点的位置。(Credit:日本国立光学天文台/昴星团望远镜,NAOJ/Subaru Telescope)


8米口径的雄心壮志

二战之后的日本社会经历了深刻的变革和动荡,也体会到了经济复苏的刺激。日本光学天文学向着世界前列迈进,也是在这个背景下展开的。


1952年,时任东京天文台(NAOJ前身之一)台长的著名天文学家萩原雄祐访问美国,参加国际天文学联合会(IAU)大会。这是战后的日本首次回归国际天文学界。然而也正是在这次旅行中,萩原台长痛心地看到了日本天文观测研究与美国之间的巨大差距,立下了踊跃追赶的决心。


次年正月,身为“天子讲师”的萩原利用为天皇授课的机会,冒着受到责罚的可能斗胆向天皇进言:“日本需要一架大望远镜”。这便是在日本天文学史上传为佳话的“萩原雄祐博士の直訴事件”[3]。而萩原台长的执着终有回报,在斥资当年的三亿日元,耗时五年的建造后,1960年10月,口径世界第七,东亚第一的岡山天体物理观测所的188厘米口径反射望远镜落成。


这架由英国代为建造的反射望远镜一举将日本的观测天体物理带回了世界舞台。此后十年中,岡山188厘米镜在恒星与星系观测领域为日本培养了大量人才,还第一次为人类拍摄到了X射线源的光学对应体[4]


当然,随着脉冲星,宇宙微波背景辐射,星际有机分子等重大发现面世,20世纪60年代的天体物理学是属于射电波段这个新兴之秀的。日本天文界迅速捕捉到了这个动向。70年代,东京天文台将建设大型射电望远镜作为主攻目标,开启了45米口径的野辺山射电望远镜建造计划。


但此时,欧美一批3-4米口径的大型光学望远镜都在建设中【注1】,岡山反射镜在观测能力上已经落后了。到了1988年,岡山188厘米只排名世界第33。1989年,北京天文台兴隆观测站2.16米反射镜投入使用,“东亚第一镜”头衔易手。当然,名气还在其次,随着日本天文界成长,台址天气并不优良的岡山已不能满足科学家的观测需求。日本天文界再次感到了在光学观测领域的紧迫感。


1978年,东京天文台小平桂一发起了面向全日本24所研究机构100多位天文学家的问卷调查,并将结果汇总于《大型望远镜意见交换报告》中,提出了建设4米级望远镜的意向。这应该是日本天文学界第一次把建设世界顶级的光学望远镜的计划落在纸上。


1979年,以红外观测研究著称的京都大学提出了建设4米口径“大型红外望远镜”的计划,成为了日本向大型地基光学观测设备进发的另一股源流[5]


按常见的官方介绍,「昴星团」望远镜的设计源于1984年东京大学的7.5米望远镜的概念设计【注2】,并经1985年日本科学委员会天文部的“日本国家大望远镜”(JNLT)具体实现。把望远镜放在夏威夷山顶则是1986年的决定了[6]


然而,据NAOJ的野口邦男整理的史料[5],「昴星团」计划的成型,是日本光学红外天文界在10年里无数次的论战、调研、考察后的结果。在一份让人惊叹的85页文献里,野口邦男详尽地整理了从60年代岡山望远镜落成到1984年望远镜设计成型前,围绕着日本大望远镜计划的所有重要会议和讨论。这份难得的记录忠实地勾勒出了日本天文学家通往莫纳克亚山顶的曲折路程。从一个中国学者的角度,亦可采摘出不少有趣的细节。


比如,关于建设地点,1979年,东京天文台科学家山下泰正就指出考虑到日本国内台址的限制,海外台址应做优先考虑;京都大学出于对红外观测严苛大气条件的要求,也提出了海外建设的意见。然而,一直到80年代的早期,依然见到“国内派”与“海外派”在会议上“展开激烈争论”的记录。


关于望远镜的口径和设计,同样是出现了很多引起争议的提案,甚至演变成了“京都大学海外红外望远镜派”与“东京大学国内光学望远镜派”之间的矛盾【注3】。用日本东北大学天文学家市川隆在《Subaru前夜》[7]中的原话说,“对立和混乱不断加深”(対立と混乱が深まっていった) 。由此可见,任何事关整个学界命运的项目,激烈争议与矛盾的浮现在哪都不可避免。


然而,不以分庭抗礼、各自为战回应技术争议,不用私人恩怨、曲意攻讦恶化学术矛盾,才是一个成熟学术团体进步的基础。日本天文学家做到了这一点。在历史记录里,我们可以看到从1979年5月到1980年10月的关键阶段,日本天文学界进行了十余次不同主题的公开学术会议。随着持续深入的争论,天文学家也越来越意识到全国性合作的重要性。


1980年10月,在东京和京都大学天文学家的撮合下,“未来望远镜规划研讨会”在京都大学理学部宇宙物理学教室展开。包括林中四郎、古在由秀在内的89位日本天文学家悉数到场。两天的讨论后,天文学家们在掌声【注4】中就“合全国之力为未来造镜”达成一致[7]


在这样的决心下,1980年12月,日本“光学红外天文联络会”(光学赤外線天文連絡会,简称“光赤天联”,GOPIJA)成立(图3,[8])。这个由日本各个天文研究机构的科学家自发形成的组织,虽然名称和缩写几经变化,直到今天依然为全日本学者提供着公开学术交流的平台。作为一个“非官方”的学术组织,GOPIJA给出的专业评估报告(“光赤天連声明”)对日本天文界推进重要科学项目依然有着举足轻重的作用。


在这样携手同心的推动下,日本下一代大型光学望远镜的具体计划呼之欲出。具体的技术争论还在继续,但 “Best Site, Best Telescope”(最好的台址,最好的望远镜)的决心,已经暗暗刻入了这批日本天文学家的脑海。


以我粗浅的阅读,很难准确地点出「昴星团」项目最关键的节点。但曾任日本国立天文台台长的海部宣男在《昴星团望远镜的建设和夏威夷观测所的创立》[9]一文中回忆:1983年日本天文学研究联络委员会的会议上,“光赤天联”几经讨论后给出了“在国内尽早开始中型望远镜的建设,为在海外建设大型光学望远镜进行筹划”的方案。听到这个提案后,著名日本天文学家林中四郎的第一反应是“恩?这样就可以了吗?”,名古屋大学的早川幸男教授也随即提出“既然要建,不应该努力做到世界最好吗?”在讨论的收尾阶段,会议主席直接向东京天文台台长古在由秀提问:“东京大学可以承担在海外建设大型光学红外望远镜的任务吗?”古在台长当即给出了肯定的回答。海部教授说,这便是日本光学红外天文学迈出飞跃一步的时刻了。


1983年11月,东京天文台台内望远镜工作组成立,开始了与国外望远镜专家的接洽对欧美建设中的大型望远镜的深度调研。工作组在一年时间里就进行了62次技术研讨会,涵盖了大型光学望远镜设计的方方面面。正是在这样的努力下,8米口径的“日本国家大望远镜”的蓝图终于日益清晰起来。


1988年,在古在台长的大力推动下,东京大学天文台与若干日本天文观测机构合并成为日本国立光学天文台,为真正的建设属于“日本国家”的大望远镜铺平了道路(图3)。


1991年秋天的一个夜晚,海部宣男在家中接到了JNLT计划负责人小平桂一打来的电话:“光学红外望远镜的经费被批准了,你要来上班吗?”[9]


1999年12月,昴星团望远镜正式交付日本国立光学天文台,在经过不到一年的磨合与调试后,于新世纪的第一年开放给全日本的天文学家使用。


图3. 左图展示了日本光学天文联合会(今光学红外天文联合会)1980年12月10日在京都大学成立时的第一次会报。这份手写公正的材料介绍了「光天联」成立的经过和宗旨。这份材料象征的是来自日本不同机构的天文学家自发的组织起来,团结日本全国的力量,为未来日本大望远镜的建设献计献策。右图展示了1988年,日本国立光学天文台第一份年度报告中展示的7.5米口径的日本国立大型望远镜的设计模型。(Credit: 日本光学红外天文联合会/日本国立光学天文台, GOPIJA/NAOJ)


不断进化中的昴星团

「昴星团」的名字是从3500多个公众征集来的命名中挑选出的。这个在中国被爱称为“七姐妹”的优雅星团在日本文化中也一直享有独特的地位。日本平安时期女作家清少纳言在她著名的《枕草子》中就曾发出“星はすばる”(最美的星,便是昴星团)的感叹。在日本民间,昴星团一直是重要的时令指示。日本各地皆有不同版本的“昴星当空,荞麦当种”的农谚[10]


矗立于海拔4139米处,拥有一身梦幻涂装的「昴星团」被天文学家亲切地称为“蓝色巨人”(Big Blue)(图2)。这架主体由日本三菱公司建造的望远镜处处体现着在世界舞台上崭露头角的日本天文界的锐意进取。


和莫纳克亚山顶其他巨镜相比,昴星团有着别具一格的银色椭圆柱形“圆顶”。在风洞测试下,这样的结构能够更好的减小建筑内部的空气扰动,在90年代初是非常“新潮”的设计。


「昴星团」的主镜则是美国著名的科宁公司(Corning Incorporated)用4年时间倾力打造的杰作。作为当时世界上最大的单体镜面,8.2米的主镜仅仅有20厘米厚,表面精度却极高。观测过程中,镜面的形状全靠背面的261个促动器维持。这样的主动光学技术在90年代也是让人羡慕的新技术。


不过作为科学平台,望远镜的真正实力是通过搭载的科学仪器展现的。从90年代初开始,日本不同机构的天文学家为「昴星团」量身打造了一大批科学仪器,让它在投入使用三年后,就成为了坐拥七个照相机和光谱仪[6],全副武装的巨人。


此外,在「昴星团」的光学设计中,日本天文学家还首次在8米级别的大型望远镜中强调了主焦点的观测能力。主焦点是反射望远镜各种焦点中光路损失最小的,特别适合大视场观测大量暗弱天体。然而为了保证视场内一致的成像质量,需要设计复杂的主焦点像场改正镜,难度很大。且改正镜和主焦点设备产生的重量对整个望远镜都有显著的影响。不过,在和代表了日本最高光学水平的佳能公司的合作下【注5】,日本天文学家顺利攻克了这一难关[11]


当然,任何激进的背后都伴随着代价,「昴星团」也不例外。一系列新技术的使用必然带来更高的学费。作为一架8米望远镜,昴星团的造价达到了惊人的近4亿美金[12]。而她的邻居,两架10米口径的美国凯克望远镜(Keck)总计才花费约2亿美金。


更遗憾的是,第一次在海外复杂环境建造大型望远镜的日本团队在管理上也有诸多疏漏:「昴星团」建造中两次发生重大安全事故,总计四位美国工人付出了生命的代价,留下了血的教训。


同时,在科学上,首次在8米级别望远镜上施展手脚的日本天文学家也感到了竞争带来的压力。虽然「昴星团」仪器众多,但其中不少的使用体验和效率都差强人意。投入科学运行十年后,在若干机构的统计中,「昴星团」望远镜的科学产出均落后于美国和欧洲的同级别望远镜[13,14,15]


在这些问题面前,日本天文学界进行了新的思考,决定通过减少仪器数量,开展远程队列观测,加深国际合作,推进能造福整个天文界的大项目等措施对「昴星团」进行转型。


日本天文界敏锐的注意到了「昴星团」主焦点照相机(Suprime-Cam)在科学家中颇受欢迎[6],并结合21世纪后大型巡天展现出的惊人科学潜力,为「昴星团」量体裁衣定制了两架极为强大的主焦点巡天设备。前文提到的超广角主焦点相机(HSC)已经投入使用多年,正在以空前的深度为我们展现着宇宙的魅力。而正在建造中的主焦点光谱仪(PFS)则是全世界第一具在8米级别望远镜上实现的巡天光谱仪,将为我们进一步揭示宇宙起源和星系演化的秘密。


在这两个项目中,我们既可以察觉出日本制造的骄傲,也可以看到广泛而深入的国际合作。比如HSC这架高3米,重3吨的“怪物”相机几乎全部在日本制造。其中,超前复杂的光学改正系统由佳能负责[16];相机的机电部分依然由三菱建造[17];而相机的核心——114块高质量的感光器件 (CCD)则全部来自日本滨松公司[18]。可以说是在各个方面展现了日本制造的最高水平。然而巡天项目本身则是通过高度的国际合作开展,通过和美国普林斯顿大学经验丰富的巡天团队合作进行数据处理和分析。可以说,和日本天文界一样,「昴星团」也在日益成熟,日益国际化。


今年11月,庆祝「昴星团」建成20周年的国际学术会议将在夏威夷召开[19]。到会的天文学家将为「昴星团」的未来进行更细致的规划。未来10年内,我们有望见到又一次天文观测设备的革命。一批30米级地面望远镜和多个下一代空间设备的投入使用又在敦促着日本天文学家重新思考「昴星团」——一架“仅仅”8米口径的地面望远镜的前途。


近年来,一个名为「究极昴星团」(Ultimate-Subaru)的计划已经浮出水面[20]。在此规划下,主焦点双壁HSC和PFS将与全新设计的自适应光学观测系统合力,打造一个更为强大的「昴星团」鼎立的三足[21]


「昴星团」的故事,还远远没有讲完。


图4. 昴星团望远镜未来的三足鼎立。左侧的主焦点超广角照相机HSC已经投入使用多年。这架高3米,重3吨的相机是一只名副其实的怪兽。如果你知道它的“镜头”也是佳能制造的,会不会觉得被感动了一点。中间的主焦点光谱仪PFS正在紧锣密鼓的制造中。图中展示的是是三通道光谱仪的计算机模拟图。右侧的图片展示了2016年“究极昴星团”计划的研究报告。图中从昴星团望远镜发射出的橙色激光指出了“究极昴星团”将重点拓展昴星团在自适应光学技术的协助下进行大视场-高空间分辨观测的能力。(Credit: 日本国立光学天文台/主焦点光谱仪项目/东京大学Kavli-IPMU研究所, NAOJ/PFS Project/Kavli-IPMU)


“长江上是只有四座大桥吗?”

在野口邦男先生整理的「昴星团」筹划历史的后记中,他专门提及了1989年在北京出差时,与时任北京天文台台长的李启斌先生的一段对话[5]。他是从这段对话里了解到长江与黄河在青海冰川的源头十分接近,而至入海口时是相隔千里这个引人深思的事实。但更让我感慨的却是野口君提出的这个问题。虽然他的信息不准确,但直到90年代初,5000公里的长江上,却也只有6座桥梁。这也不失为我们这个国家在90年代国力的一种尴尬体现。时至今日,长江上各种桥梁隧道在岷江下游已经有七、八十座,翻天覆地,不可同日而语[22]


可形成鲜明对比的是,1989年,北京天文台216厘米反射望远镜刚刚取代了岡山188厘米望远镜,成为东亚第一。转眼到了今天,虽然丽江观测站2.4米望远镜依然可称“东亚第一”,但也只能算是一种文字游戏了。尽管郭守敬望远镜进行的LAMOST巡天在银河系普查和类星体研究上硕果累累,但这架6米级别的望远镜更像是“特种工具”而非通用望远镜。况且它的科学表现也日益受到不断扩张的城市的影响。


在这段时间里,日本不仅早已把8米的昴星团扎根在夏威夷,东京大学的6米红外望远镜也即将在同为世界顶级台址的智利建成。当下堂堂正正的“亚洲第一”则属于印度引以为傲的3.6米 Devasthal 光学望远镜 (DOT)。这架由比利时制造的配有主动光学镜面的望远镜代表了目前亚洲通用光学望远镜的最高水平。不过,不久后京都大学在岡山建造完成的3.8米口径反射镜[23]将再次为日本夺回“亚洲第一”。这架中等口径,造型别致的望远镜居然一下就采用了花瓣型拼接主镜,超轻量望远镜支架,和超高精度镜面打磨三项世界首次使用的技术。此外,通过和亚利桑那大学合作,泰国也悄然拥有了一架颇为先进的2.4米口径的光学望远镜。


口径座次仅仅是虚名,但大型地基光学设备作为一个科学平台对整个国家天文学界的推动作用是不可忽视的。以这样的平台为基础,我们自己的科学家可以敞开自己的科学想象力,仪器专家可以挑战精益求精的设计目标,一代代青年才俊也可以得到训练,在世界级设备的“宠爱”中成长。这样的设备更可以成为获得其他观测资源的“敲门砖”与吸引国际合作的“招财猫”。


这些,都是我们能从昴星团望远镜的发展中看到的:东京大学和国立光学天文台世界闻名的高红移星系团队和超新星团队,还有日本东北大学颇负盛名的银河系研究,哪个不是借着昴星团望远镜的优势发展出来的?而没有在昴星团初代设备上交学费,刷经验,日本的光学仪器团队怎么敢动辄筹划耗资几千万美金的超大设备?没有这样一架优良台址的优秀望远镜,又怎么会吸引来普林斯顿大学这样顶尖机构探索合作的橄榄枝?又怎么会愿意让加州天文台愿意拿出10米凯克望远镜的时间来交换?


其实,大望远镜的梦想从来没有离开过中国天文学者的脑海。90年代初,南京天文仪器研制中心就筹划过4.3米的光学红外望远镜[24];同一时期,中国天文学家们还对正在建设中的欧美大望远镜进行过深度的考察。李启斌老师以《新一代望远镜浪潮中的美洲之行》为题把考察纪行发表在《天文爱好者》杂志上[25]。文章末尾,李老师也表达了这样的愿望:“美洲建造新一代望远镜的世界浪潮中掀起的一个又一个浪头,却一直推动着我心潮的起伏……我在心里一直呼唤着中国的凯克望远镜。” 这些美好愿景的落空也的确是受限于国力。90年代,在讨论郭守敬望远镜的科学目标时,王授琯院士也无奈的指出在欧美日“逐鹿中原”的竞争中,我们“只是轻装,人多半新人,对比悬殊”,所以只能另辟蹊径[26]


在为本文收集资料时,对照日本同行的奋斗史,我时时会感受到一种历史重合的微妙感觉。


岡山与兴隆遥相呼应,见证了筚路蓝缕,从无到有。从野辺山到ALMA (阿塔卡玛亚毫米波阵列),从FAST(500米口径球面射电望远镜),「天马」到SKA(平方公里阵列),两个国家又都选择了深耕射电波段的道路。甚至在空间天文领域,日本在X射线上用「白鳥」一鸣惊人,我们也是在高能波段用「悟空」「慧眼」实现突破。那不久前,国内围绕着「12米大型光学望远镜」产生的异常公开而激烈的争议[27,28],又像不像日本同行当年走过的「国内」「海外」「东京」「京都」之争?作为当年日本国家大望远镜的负责人,小平桂一先生在回忆中总结认为,80年代日本经济和技术水平的提升,国际化程度的提高都是「昴星团」成功的后盾[29]。这样的物质基础我们业已具备。同时,如市川隆先生指出的,光赤天连成立,望远镜项目进入合作正轨的时期也正是「科学工作者意识剧烈变化」的时期[7]。在如今的年轻学者身上,我们何尝不能时时看到质疑与思索的闪光?


无论曾有多少矛盾与隔阂,我依然坚定的相信,中国下一代大望远镜的梦想,终要在我们这辈人身上实现。


注释

【注1】比如:1959年Lick天文台3米反射镜建成;1962年欧洲南方天文台成立;1969年,Las Campanas天文台在智利建立;1970年,美国国家光学天文台 (NOAO)的“双子星”:Kitt Peak 4米Mayall反射镜,Cerro Tololo 4米Blanco望远镜相继落成;1974年,英国与澳大利亚合建的的3.9米AAT望远镜落成。

【注2】按照古在由秀台长个人口述。当初他提出7.5米是因为美国建造的最著名的两架望远镜是100英寸和200英寸口径,于是他就想出了300英寸(约7.5米)的主意。可是日本教育部一直不给预算。于是古在台长说“欧南台搞出了8米镜,我们也8米如何?”文部省表示“你们要是不加经费的话可以试试。”而这个改成8米的预算反而通过了。

【注3】颇为好玩的是,如今京都大学正在主导3.8米日本国内望远镜计划,而东京大学正在智利建设海外红外望远镜,颇有种交换场地的感觉。

【注4】这段掌声一定非同小可以至于被专门写进了会议记录,而且我在不同的日本学者追溯Subaru历史的文章中均看到了对这次会议和这段掌声的描写。

【注5】根据日本科学家回忆,小平桂一、山下泰正、成相恭二等科学家都曾亲自去佳能公司拜访,向这个“让日本引以为傲的光学公司”请求协助进行主焦点光学设计。


作者简介

黄崧,2014年在南京大学天文学与空间学院获得天体物理学博士学位。2014年7月至2017年1月在日本东京大学科维理-数物联携宇宙研究所从事博士后研究工作,并加入昴星团望远镜超广角相机巡天项目。2017年2月起在美国加州大学圣克鲁兹分校天文学与天体物理学系任博士后,2019年秋天将赴普林斯顿大学继续利用昴星团望远镜数据进行星系演化研究。主要研究方向为大质量星系的形成演化,以及星系与暗物质晕的联系。


往期回顾

· 世界首张黑洞照片出炉,中国科学家有啥贡献?

· 阴差阳错:他探测黑洞未成,却意外解锁WiFi关键技术

· 群星璀璨的国产大片,带你找到遗失的天空 | 赛先生天文

· 恒星考古笔记:如何发掘宇宙中的珍贵化石?| 赛先生天文

· 探秘中国现代光学天文的摇篮

· 命悬陀螺仪:从哈勃望远镜故障谈起 | 赛先生天文

· 破译来自宇宙深处的神秘电波 | 赛先生天文

· 失去暗夜的我们,要如何看到灿烂星空?| 赛先生天文

· 把太阳系的时间胶囊带回家 | 赛先生天文

· 专访Carlos Frenk,研究暗物质“温度”的宇宙学家 | 赛先生天文

· 收集宇宙化石,重现恒星侏罗纪 | 赛先生天文

· 引力来自量子信息吗?| 赛先生天文

· 给我一把尺子,我可以测量宇宙 | 赛先生天文

· 想一起探索科学么?公众科学了解一下!| 赛先生天文

· 观天辨方向,你一定不如屎壳郎!| 赛先生天文

· 黑洞是如何“吃大餐”的?| 赛先生天文

· 宇宙中的“大螃蟹”是何时诞生的?| 争议


参考文献

[1] 日本国立光学天文台为HSC巡天进行的新闻发布 https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2018/20181001-subaru.html

[2] Detection of systematic gravitational lens galaxy image alignments - Mapping dark matter in galaxy clusters http://adsabs.harvard.edu/abs/1990ApJ...349L...1T

[3] 萩原雄祐博士の直訴事件 https://www.nao.ac.jp/study/oao/pdf/memorial/40_005_hagiwara.pdf

[4] 岡山天体物理観測所10周年記念誌 https://www.nao.ac.jp/study/oao/pdf/memorial/OAO10th.pdf

[5] すばる計画黎明期を築いた人々 http://gopira.jp/siryo/subaru_predawn.pdf

[6] Current Performance and On-Going Improvements of the 8.2 m Subaru Telescope https://arxiv.org/abs/astro-ph/0405012

[7] すばる前夜 http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/2017_110_08/110_540.pdf

[8] 光学赤外線天文連絡会早期会报 http://www.ioa.s.u-tokyo.ac.jp/gopira/kaihou/

[9] すばる望遠鏡の建設とハワイ観測所の創設 http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/2010_103_03/103_168.pdf

[10] 关于日本农谚中的昴星团的介绍 (日语) http://www.eonet.ne.jp/~sobakiri/9-5.html

[11] Suprime-Camの誕生まで http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/2017_110_12/110_768.pdf

[12] Subaru telescope already a success http://archives.starbulletin.com/1999/09/17/news/story3.html

[13] Nature杂志选出的最有科学影响的十大望远镜 https://www.nature.com/news/2009/090206/full/news.2009.81.html

[14] ESO进行的望远镜科学产出的比较 https://www.eso.org/public/usa/blog/how-productive-is-the-vlt/

[15] Scientific productivity and impact of large telescopes https://www.researchgate.net/publication/44089844_Scientific_productivity_and_impact_of_large_telescopes_-_art_no_70161A

[16] 佳能对于HSC主焦点改正镜的介绍 https://global.canon/ja/news/2012/p2012sep13j.html

[17] 三菱电机对于昴星团望远镜的介绍 http://www.mitsubishielectric.co.jp/society/space/telescope/subaru.html

[18] 滨松对HSC CCD的介绍 https://www.hamamatsu.com/jp/ja/why-hamamatsu/academic-projects/exploring-the-distant-universe/index.html

[19] Subaru Telescope 20th Anniversary https://subarutelescope.org/subaru20anniv/index.html

[20] すばる望遠鏡 次世代広視野補償光学システム+広視野近赤外線装置 https://www.naoj.org/Projects/newdev/ngao/

[21] Subaru Telescope: Current - Future Plan 2016-2022 Nobuo Arimoto https://www.gemini.edu/fsg15/pdf/arimoto-nabuo.pdf

[22] 长江大桥 - 维基百科词条 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%95%BF%E6%B1%9F%E5%A4%A7%E6%A1%A5

[23] 京都大学新闻:3.8-meter SEIMEI Telescope was completed https://www.kwasan.kyoto-u.ac.jp/general/facilities/seimei/news20180926_en.html

[24] 自适应光学在4.3m望远镜设计中的使用——马品仲 http://www.wuli.ac.cn/EN/abstract/abstract29432.shtml

[25] 新一代望远镜浪潮中的美洲之行,李启斌,天文爱好者,1995 http://astronomy.pmo.cas.cn/xhcb/twahz/

[26] LAMOST之旅,王授琯,天文爱好者,1996 http://astronomy.pmo.cas.cn/xhcb/twahz/

[27] 中国天文界公开争论:“世界最大”光学望远镜该怎么建?

[28] 苏、崔两院士回应陈院士,大望远镜争议升级|百余位青年学者联合发公开信

[29] 大望遠鏡準備室時代を振り返って http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/2010_103_03/103_164.pdf



文章头图及封面图片来源:commons.wikimedia.org


参与讨论
0 条评论
评论
暂无评论内容
《赛先生》微信公众号创刊于2014年7月,创始人为饶毅、鲁白、谢宇三位学者,成为国内首个由知名科学家创办并担任主编的科学传播新媒体平台,共同致力于让科学文化在中国本土扎根。
订阅Newsletter

我们会定期将电子期刊发送到您的邮箱

GO