“中國天眼” 貴州省平塘縣委宣傳部供圖
貴州省平塘縣通州中學(xué)天文社團學(xué)生正在利用光學(xué)望遠鏡進行觀測。 本報記者 單藝偉 攝
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主辦:中國教育報 協(xié)辦:人民教育出版社
墨云遮天,碧浪鋪地,浪里獨舟,熠熠散發(fā)著銀白色的金屬光澤。
這里是貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼,500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”坐落于此。站上山頂觀景臺俯瞰,巨型科學(xué)裝置鑲嵌在水流溶蝕形成的大坑之中,現(xiàn)代機械美感與山體自然環(huán)境精妙融合,宛若天成。
天文學(xué)是孕育重大原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的前沿科學(xué),也是推動科技進步和創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點。作為全球規(guī)模最大、靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡,“中國天眼”被寫入人民教育出版社編輯出版的《習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想學(xué)生讀本(小學(xué)低年級)》。
黔南的雨季霧靄蒙蒙。循著課本里的圖文,記者走近“中國天眼”,感受它震撼面容背后,更為深邃的科技之美。
辟新
驅(qū)車駛抵平塘縣通州中學(xué),距離“中國天眼”僅有15公里了。在該校物理教師陳禮碧的課堂上,不遠處的大家伙有個更接地氣的比喻——“鍋”。
“這口鍋的直徑是500米。如果在里面裝滿蛋炒飯,夠全世界每個人分2碗、全中國每個人分10碗?!彼脤W(xué)生容易理解的方式描述“鍋”有多大。
對于射電望遠鏡而言,大就是王道。
來自太空天體的無線電信號穿越了遙遠的宇宙空間,極其微弱。大口徑意味著能覆蓋更廣闊的天區(qū)、收集更豐富的信息。
天文學(xué)看似浪漫,競爭卻相當(dāng)殘酷,在觀測設(shè)備上表現(xiàn)得尤為突出。
古代中國曾長期是天文現(xiàn)象最精確的觀測者,而17世紀歐洲出現(xiàn)的第一臺天文望遠鏡打破了這個常態(tài)。直到20世紀90年代,因觀測設(shè)備落后,中國天文學(xué)家們?nèi)栽谑褂脟獾亩謹?shù)據(jù)開展研究。
1993年,國際無線電科學(xué)聯(lián)盟大會在日本東京召開,提出要在新千年建造新一代射電望遠鏡。“我得回國。”時任中國科學(xué)院北京天文臺副臺長的南仁東,萌發(fā)了為中國建造大射電望遠鏡的夢想。
彼時,世界上最大的射電望遠鏡是美國的阿雷西博,直徑為300多米,而中國同類型設(shè)備的最大直徑不足30米。
關(guān)于“中國天眼”的夢想無疑是大膽的,可不大膽的又憑什么稱為夢想?南仁東開始四處奔走,爭取一切可以爭取的支持。
在平塘縣南仁東紀念館內(nèi),記者跟隨一張張照片感受這一路的艱辛。
起初,南仁東西裝革履地站在主席臺發(fā)言;選址期間,他卷起褲腿、打著雨傘、身披塑料布,踉蹌在泥濘之間;建設(shè)時期,他頭戴安全帽、身著施工服,隱沒于建筑工人之中……
時光揉皺科學(xué)家的面容、催白他的頭發(fā),卻終未辜負他的夢想。2016年9月25日,“中國天眼”落成啟用,距離構(gòu)想的提出,已經(jīng)過去了整整22年。殫精竭慮、鞠躬盡瘁,南仁東因其突出貢獻,2019年被授予“人民科學(xué)家”國家榮譽稱號。
最大的設(shè)備并不直接指向最精彩的發(fā)現(xiàn),但它提供了一種前所未有的可能性。
大膽做夢、開辟新路、懷抱期待,而不執(zhí)著于最好的成果,“中國天眼”如此,平塘縣通州中學(xué)的天文教育亦是如此。
“中國天眼”落成后,一些“無用”的想法時不時從陳禮碧的腦海里冒出來?!拔覀兤教脸鋈サ暮⒆樱绻麑Α袊煅邸粏柸恢?,人家會問他的物理老師是誰,那不是很尷尬嗎?”
通州中學(xué)成立于1958年。記者環(huán)視校園,依山而建的教室、宿舍雖幾經(jīng)翻新,但樓梯上磨損的防滑條、教師辦公室破裂的地板磚,都透露著歲月的痕跡。這所鄉(xiāng)鎮(zhèn)寄宿制初中此前幾乎沒有過科學(xué)教育的嘗試,在這里講天文,聽上去就很“天文”。
可簡單的初心就像一個支點,讓陳禮碧有能量擔(dān)起更大的責(zé)任。
他在學(xué)校成立天文社團,并堅持每周給七年級學(xué)生上一堂天文地方課程。沒有相關(guān)知識儲備,能聽的講座他都去聽;天文科普遇到實操問題,他硬著頭皮和一線城市有經(jīng)驗的教師“拉關(guān)系”;沒有觀測設(shè)備,他便四處“化緣”……
花了7年時間,陳禮碧在一間半舊的空教室里擺滿了十?dāng)?shù)臺簇新的光學(xué)望遠鏡,也點亮了學(xué)生對宇宙的好奇心。長槍短炮的科技感令推門而入的記者發(fā)出驚嘆。
“我們的學(xué)生大多都是留守兒童。天文擴大了他們的視野、充實了他們的生活,讓他們知道自己也可以腳踏實地、仰望星空?!标惗Y碧這樣理解天文教育的意義。
面對學(xué)生,更多時候他則會說:“好好學(xué)習(xí),以后就能繼續(xù)‘玩’天文?!?/p>
求索
“遙遠的宇宙到底長什么樣子?除了地球以外哪里還有生命體?”
和很多同齡人一樣,一提起宇宙,通州中學(xué)八年級(5)班學(xué)生魯安玉就會冒出一堆問題。加入天文社團后,他的問題更專業(yè)了——“通過‘中國天眼’,天上的星星我們都能看見嗎?”
“中國天眼”不是“看”的,而是“聽”的。在平塘國際天文體驗館,記者詳細了解了“中國天眼”的工作原理。
與光學(xué)望遠鏡利用視覺觀測不同,射電望遠鏡會收集天體輻射,轉(zhuǎn)化加工成可以記錄和顯示的信息用以科學(xué)研究。這帶給人類一種新的觀察宇宙的角度。
“中國天眼”的靈敏度是阿雷西博的2倍,巡天速度是其10倍,將在未來20—30年間保持世界一流設(shè)備的地位。這不僅源于它的規(guī)模,更源于它史無前例的主動反射面技術(shù)。
傳統(tǒng)射電望遠鏡的反射面是固定的?!爸袊煅邸眲t利用底部的柔性索網(wǎng)托起4450塊反射面板,使反射面局部可以跟隨索網(wǎng)的伸縮做到瞬時變形,從而更好地聚焦目標天體、滿足觀測需要。這也要求索網(wǎng)能在承受巨大重量的同時抗反復(fù)拉伸。
當(dāng)時,市面上的鋼索全部在疲勞試驗中失敗,南仁東和團隊用兩年時間跑遍大半個中國、幾十個生產(chǎn)廠家。經(jīng)過一百多次試驗,他們終于找到了性能理想的鋼索。
在南仁東紀念館內(nèi),記者看到了“完美鋼索”的橫切面。7條細鋼筋合抱成一組,5個鋼筋組再合抱成一條,仿佛象征著“中國天眼”團隊的團結(jié)共進、上下求索。
微觀層面,陳禮碧也是一個求索者。他面對的問題是“為什么折騰”。
天文社團初創(chuàng),沒有經(jīng)費來源,陳禮碧自費參加天文活動,家人問“為什么折騰”;高級教師的職稱已經(jīng)拿到了,天文科普也很累,同事問“為什么折騰”;學(xué)生個個面臨中考壓力,課本上要考的還不一定學(xué)得好,家長問“為什么折騰”。
一些時候他會給出“合理”的解釋:參加天文活動能鍛煉學(xué)生的大腦,無形中他們的解題方式就會更靈活。更多時候,他像一顆恒星,沉默而孤獨地自轉(zhuǎn)。
宏觀層面,科學(xué)技術(shù)正以日新月異的速度發(fā)展。黨的十八大以來,我國基礎(chǔ)前沿研究實現(xiàn)新突破,戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域迎來新跨越,創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展取得新成效,科技體制改革打開新局面,科技事業(yè)取得歷史性成就、發(fā)生歷史性變革。在一體統(tǒng)籌推進教育科技人才事業(yè)發(fā)展的大背景下,2023年5月,教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強新時代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》,把對科學(xué)教育的認識提升到了新的高度。
一個發(fā)展中大國決心優(yōu)化她的發(fā)展方式,這股春風(fēng)吹遍了神州大地,也吹到了黔南的山坳中。2021年教師節(jié),中共平塘縣委、平塘縣人民政府授予陳禮碧“平塘縣優(yōu)秀教師”稱號,恒星的光芒開始照亮他身邊的小宇宙。
“開始是興趣,后來變成愛好,現(xiàn)在是責(zé)任了,不做不行?!敝就篮险咴絹碓蕉?,學(xué)生發(fā)展得越來越好,今天的陳禮碧覺得自己終于“撥開迷霧了”。
他實現(xiàn)了人生價值的求索。
問天
2024年中秋節(jié),陳禮碧和天文社團把觀測設(shè)備搬到了校外。在平塘縣通州鎮(zhèn)荷塘橋廣場,他們和周邊社區(qū)的居民一起賞月?!霸铝猎趺词强涌油萃莸??”“那么多坑是怎么形成的?”對于很多老鄉(xiāng)來說,這是月亮第一次褪去神話的面紗。
從低頭弄田到仰望星空,平塘人的生活因“中國天眼”而改變,這個山區(qū)小城也吸引了全世界的目光。當(dāng)?shù)鼐o抓機遇,發(fā)展天文科普旅游和研學(xué)產(chǎn)業(yè),在以自然風(fēng)光見長的貴州,樹起了一塊科技與自然之美交相輝映的金字招牌。
公路兩側(cè)的天文儀器浮雕、飛碟造型的路燈、天文小鎮(zhèn)充滿科技感的建筑、校園里四處張貼的天文學(xué)家語錄……平塘海拔不高,但穿行于此,記者覺得自己與天空、宇宙似乎更近了一些。
按照直線距離來計算,離地面100公里的地方就是天空的邊緣。如果有一條垂直向上的公路,開車一小時,我們就能觸碰宇宙??汕О倌陙?,引力桎梏腳步,在宇宙的規(guī)則和尺度下,我們渺小、微不足道。
但縱使是太倉一粟,人類也從未停止對宇宙的探索。
宣夜說、蓋天說、渾天說,古代中國人用大膽的想象在腦海中構(gòu)筑宇宙的模樣。圭表、渾天儀、水運儀象臺,古中國天文學(xué)家用精巧的儀器觀測宇宙,預(yù)測禍福、指導(dǎo)生產(chǎn)。
時光轉(zhuǎn)入新時代。2017年10月10日,中國科學(xué)院國家天文臺收到了由“中國天眼”捕獲的首批脈沖星信號。這是人類首次聆聽到來自1.6萬光年外和4100萬光年外的脈沖星信號,使我國實現(xiàn)了零的突破。
截至目前,“中國天眼”已發(fā)現(xiàn)新脈沖星超900顆,是同時期國際上其他望遠鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上。要知道,人類發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星后的半個世紀里,全世界發(fā)現(xiàn)的脈沖星也不到3000顆。
首次在射電波段觀測到黑洞“脈搏”,發(fā)現(xiàn)迄今已知軌道周期最短脈沖星雙星系統(tǒng),探測并構(gòu)建世界最大中性氫星系樣本……近年來,“中國天眼”持續(xù)產(chǎn)出重量級發(fā)現(xiàn)。德國馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天文學(xué)家勞拉·斯皮特勒預(yù)測,到本世紀30年代,“中國天眼”將為人類研究超大質(zhì)量黑洞碰撞等天文學(xué)前沿研究積累大量數(shù)據(jù)。
“FAST”,這是“中國天眼”全稱的英文縮寫,作為單詞恰好是“快速”的意思,仿佛注解著中國天文從追趕到超越的速度。“達則兼濟天下”,未來,“中國天眼”將持續(xù)為人類極目宇宙貢獻中國智慧、提供中國方案。
在平塘國際天文體驗館的大廳里記者注意到,一組雕塑吸引參觀者打卡、拍照——屈原站在地球模型上,挺身昂首,直指天花板上的星系圖。
“明明暗暗,惟時何為?陰陽三合,何本何化?圜則九重,孰營度之?惟茲何功,孰初作之?”2000多年前,屈原或許就是這樣對著天空發(fā)問,想知道宇宙、天體和生命的奧秘。
今天,在同一片天空下,帶著同樣的好奇,“中國天眼”正屏聲聆聽,等待廣袤的宇宙給予人類期盼已久的回答。
(本報特別報道組成員:本報記者 張瀅 劉亦凡 歐媚 單藝偉 執(zhí)筆:本報記者 劉亦凡 歐媚)
《中國教育報》2024年10月17日 第04版
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