纪念中国宇宙学先驱方先生逝世四周年

2016–04–06 禇耀泉 汉尊文化

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谨刊此文缅怀2012年4月6日仙逝图桑的方先生,纪念这位一生挺胸抬头的学者。不觉先生辞世四年尔,我们想念着您,无论是黑暗中或光明里,也是永远!

一、永远自信和豪放的气势

推算起来,我认识方老师已有46年了。当初,我还是科大物理系的一名学生。在“文化大革命”中,每天中午红卫兵小将从“专政队牛棚”里带出一帮“牛鬼蛇神”到学生食堂吃饭。我注意到在这个队伍的最後总有一个昂首挺胸走路的年轻人,每次匆匆来匆匆去。这样的姿态与其他“黑帮”“低头认罪”的姿势相差太远了,这种桀骜不驯的姿态,引起了我的好奇,也慢慢了解他的一些情况。听说他就是物理教研室的青年才俊方…,是“漏网右派”。方老师这种擡头挺胸的走路姿势一直留在我的脑海中。在以後相处的几十年中,他始终保持这种走路姿势。我曾开玩笑问过他:“你这样走路,能看到对面走过来的人吗?”他对我爽朗地一笑说:“一个也漏不掉”。慢慢地我体会到,方老师不管身处於“漏网右派”的社会底层,还是後来当了教授、院士、校长以後,他始终保持着这种昂首挺胸快步行走的姿势,恰好反映了他的自信和豪放的气势,一种高傲而不向权贵低头的心态。他的这种性格从各方面表现出来。

1973年起科大物理教研室里几个教员一起组成了“相对论天体物理研究小组”,开展对现代宇宙学的研究。我有幸成爲其中一员。早在1972年方老师发表了第一篇关於宇宙背景辐射的研究文章。当时进行宇宙学的研究是要冒很大风险的,宇宙学被看成是资产阶级的僞科学。很快稍稍开放的学术研究气氛就消失了。社会上兴起了批判“右倾翻案风”的浪潮,有人就把批判的矛头对准了科大天体物理研究组。当时,上海“四人帮”的写作班子“李柯”就组织力量准备批判,文章发表在上海的《自然辩证法研究》杂志上,明显是摆着“引蛇出洞”的姿态,但我们并没有被他们的来势汹汹所吓倒,也写了一篇文章进行反驳。我们当时决定写这篇文章也就有“虎口拔牙”的气势。我记得文章写完後,方老师把我们召集在一起说:这篇文章如果要发表,应该署上我们的名字以示负责。因爲按照当时的形势,我们完全可以用一个化名或者什麽“写作组”或者“战斗队”的名义发表,这样多少对个人有点保护作用。如果署上作者的实名,以後批判起来就一个也跑不了。方老师说,我们就是要有坚持用自己本名的勇气,并要求我们每个人亲自把自己的名字签上。他签第一个,当时我们六个人都义无反顾的写上了自己的名字。後来,在南京、合肥的几次会议上,来自上海和北京的有些人就是要到合肥来抓“黑手”,要揪出这里面的“政治阴谋”,最後由於几件意外事件而不了了之。从这件事上可以看出,方老师对自己的科学观点充满自信,顶住外界压力有着很大的勇气。他坚持自己的立场和观点,始终保持着知识份子的独立姿态,有什麽想法和观点都会大声说出来,而不计较个人得失。後来,我也是听说,当局鉴於方…在知识份子中的影响,高层领导曾有人出面多次和他打招呼,甚至对他封官许愿,只要他少说几句就很有可能当上大官,享受荣华富贵,但他始终保持着知识份子的直率性,看到自己不同意的观点,就大声说出来。据说,他的这个脾气至死没变,不管经过多大的风雨,不管到了哪儿,晚年到了美国,只要遇到看不惯的事,也还是要提出批评,大胆地说出自己的想法。

二、对学术研究有着无限的热爱和执着

方…老师和我一起合作了几十年,对於他的科研工作,我最深的印象就是他对於学术研究有着宗教信仰般的狂热,对学术有着无限的热爱和执着,他把学术工作看做自己毕生的使命。我想起一件小事,在我们天体物理中心逐步扩大的过程中,我们始终保持着每周一次的全组学术活动,後来人数越来越多,不少年轻教员和学生也参加进来。有些学生和年青教员对与自己科研工作没什麽直接联系的学术报告不感兴趣,就不想来参加活动了,方老师就在会上宣布:我们的学术活动就应该像宗教做礼拜一样,不管什麽情况下都不能无故缺席,每个人一定要参加。在他的强烈坚持下,天体物理中心始终保持着在学术活动上的连续性。

方老师在他的一生中,做了很多研究工作,发表了三百余篇文章,他能做到这一点其实是非常不容易的。他所遇到的学术工作条件是非常艰苦的。首先早年我们处在一个资讯非常闭塞的环境里,刚开始时我们在合肥甚至看不到国外杂志,在合肥没有ApJ、AJ这样的国外天文杂志,因此我们看文献,都要到北京在中国科学院图书馆把ApJ借出来,用照相机拍成缩微底片,然後带回合肥进行放大,再一篇篇阅读研究,因此我们通常只能看到三、四年前国外做的工作。在互联网普及之前,地处中国中部的合肥始终在资讯交流上处於劣势的地位。在这样资讯闭塞的工作环境下,方老师能做出世界一流的工作显然要比别人付出加倍的努力。其次当时的工作条件也非常之差。我清楚地记得,我们最初的研究工作条件只有一台手摇计算机,现在的年轻人可能根本不知道这是什麽东西,这实际上是一台样式很像老式打字机的机器,可以帮助做一些加法、减法的运算。那时,我们开始做类星体的统计分析,几十个点的回归方程的计算,我们四个人(包括方…、周又元、程福臻和我),往往要在手摇计算机上摇上几天,才得到一条回归曲线。(在今天的笔记本电脑上大概不到一秒钟就可完成。)而方老师不会因爲他是学术带头人而只是出出主意,他始终和我们同样地在手摇计算机上一步一步摇手把,两人一组,一组计算,一组验算,以保证结果的可靠性。我们从手摇计算机开始,後来用上了从物理实验室借来的电动计算机,减轻了体力劳动,速度却提高不多。再往後因爲我们做出了成绩,科大的领导给予经费支援,1975年方老师和我俩人高高兴兴地从合肥三孝口附近的安徽电子计算机厂买来了一台“电脑”(我记得是二万元人民币,当时确是一笔巨款),而当时的所谓电脑还不如现在的一台计算器,因爲只能做加减乘除、开方、立方,连正弦、余弦函数都不能算。我们就是在这样的条件下开始了我们的研究工作。後来计算条件逐步改善,我们从穿纸带的电脑,到读卡片电脑,到後来的各式各样作业系统电脑。一路走来,方老师每一步都是和我们一起学、一起算、一起做。方老师对新的计算技术、新的计算方法的引入都非常有兴趣,从最开始简单的数值计算,一直到现在的大规模的数值模拟,他都是亲力亲爲,亲自参与的。

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方老师是个勤奋的人,在工作上非常讲究高效率,这在我们同事间早就有共识。和他合作必须非常抓紧时间工作。他经常会在第一天向你提出一个想法,第二天就来问你算出结果了吗?我们刚刚把算好的结果交给他,第二天一早,他就会把你找去说他已经验算过了,而且指出问题在哪儿,哪儿需要改进等。所以我们之间当时有句笑话:说他是“像催命鬼一样”催在我们後面。哪怕一些和他年纪相仿的教员,也都是被他催着向前赶。方老师往往是同时开展几项工作,同时和几个人合作,每项工作都是这样。我们实在是佩服他精力太充沛了。他几乎不需要多少休息的时间,天体组的老人都知道方老师的一个“隐私”,一般人中午至少要休息半小时到一小时,而方老师中午只要躺在床上做个梦(有时在梦里唱个歌,一般是俄文歌),大约10分钟左右就醒过来又开始工作了,他的工作效率确实是我们非常佩服的。

另一件事,看得出他对科研工作的执着,给我的印象也是非常深刻。大家知道198酒年他进入美国大使馆,後来离开了中国。不久我们在一个国际会议上见面了。见面後,他没有谈多少关於他在大使馆里如何如何惊心动魄的事。我们从後来发表的材料才知道,他在大使馆时局势是非常紧张的,外面四处都是安全人员,他的住处与中国的武警之间只有一墙之隔,甚至白天晚上都不能随便行动,以免惊动警卫,完全处於一个被隔离的状态。据说连美国外交人员都佩服方老师的镇静。他遇到我们津津乐道的是:他在大使馆里如何完成了三篇文章,他绘声绘色地描述如何通过大使馆的外交邮件,从美国收到ApJ杂志和其他天文资料,又利用大使馆内别人的电脑进行计算,写成文章再通过大使馆的外交邮袋寄到美国投稿,我们见面後,他送给我们的是在大使馆里写的几篇文章的预印本,仿佛在他看来其它的事都没有他在大使馆中坚持做科研更重要。这可以看出,在他的一生中,不管在什麽情况下,他把科研工作看得是最重的。所以在这几十年的合作中,他传给我们的知识很多,但我觉得他对我们影响最大的是他这种热爱科学,勤奋研究的精神。

三、开创了中国现代宇宙学的研究

方…老师在中国天体物理和宇宙学研究中的地位是不容置疑的,中国现代宇宙学的研究可以说是由他开创起来的。尽管周培源先生在1930年代在《物理学报》上发表过几篇关於弗里德曼宇宙模型的论文,但1949年以後,在中国宇宙学被认爲是西方资产阶级的僞科学而不允许研究。“文化大革命”还未结束时,方…老师在1972年就在国内率先发表了现代宇宙学研究的论文,到“文化大革命”结束後,中国的天体物理和宇宙学研究就出现了一个小小的高潮。当时我们做的一些工作,例如利用类星体来研究宇宙的膨胀的减速因数q0,引起了西方科学界的重视。“文化大革命”中,中国科学界和外界完全隔绝,大门刚露出一条缝,西方的科学家就惊奇地发现在中国还是有一批人在做这方面的工作并取得成绩,据英国Nature(《自然》)杂志专文介绍,认爲这些选题均属当时的国际前沿。

由於中国长期的封闭环境,国内的科学家在很长的时间内很难得到国际上科学发展的情况和最新的科技资料,可是方老师总是千方百计地利用一切机会,从各种各样渠道获取国际上科学研究的新动态。他在1960–70年代能够洞察到国际上物理学的研究前沿已转向天体物理和宇宙学,毅然地转行到这个领域,并且利用在“牛棚”里空闲时间学习朗道的《经典场论》,进行理论研究方面的准备,可以说是一个奇迹。文化大革命以後,国门刚开,方老师就“冲”了出去,利用各种机会参加国际学术会议和活动。我感受最深的是,他每次回来都会把天体物理的最新进展、最新动态介绍给大家,并组织我们进行相应的研究,使我们的科研工作始终保持在国际前沿上。例如现在大家通用的“暴胀宇宙学”这个名词就是方老师翻译的,这个理论也是他首先介绍到中国的。

我举几个印象中的例子,大概在1979年,中国邀请美国一个重量级的天文学家代表团访问中国,这中间包括了一些诺贝尔奖获得者和美国各大天文台的台长等。他们在北京饭店做学术报告介绍国际上天文学研究的新进展,给中国天文学家很大的震动。当时,中国的天文学研究与美国有很大的差距,但是我发现方老师带领我们做的课题,确实是和国际上一流的课题紧密相关。当时美国国家射电天文台台长Kellermann博士介绍了刚刚发现的射电源视超光速现象,而这一现象已被方老师所关注,他提出了一个运动学模型来解释这一现象,於是在报告会上我们提出了自己的模型。

方老师的研究工作总是处在国际一流水平,这方面的例子是不胜枚举的。1974年发现的脉冲双星PSR1913+16,方老师就提出是两个致密星的模型(两位发现者後来对这个双星系统的研究又发现了引力波存在的证据,因此获诺贝尔物理奖)。方老师在七十年代对於宇宙减速因数q0的系统研究与分析,发现利用不同的方法得出的q0值有系统的偏差,并倾向於在大尺度存在着不可见物质,而他使用的方法和思路与现在用超新星哈勃图发现宇宙加速膨胀机制是一样的,只是类星体并不是一个好的“标准烛光”。方老师在致密星物理方面根据能量守恒条件推出了中子星的质量上限,研究了反常中子星,致密星周围的吸积和喷流等。当国际天文界有新的发现出现,方老师总能及时反应,凭藉他深厚的理论修养予以解释。1978年发现了奇异天体SS433谱线中既有红移,也有蓝移。方老师马上提出黑洞模型予以解释。1987年超新星爆发探测到了中微子。根据中微子到达的时间差,方老师又估算了中微子的质量……等等。他在宇宙拓扑结构方面创新性的研究,使他获得了引力研究基金会的一等奖。到了八十年代以後,他把研究精力主要转移到宇宙大尺度结构,这是当前宇宙学最热点的问题。在这方面他的合作者和学生遍及国内外许多天文研究机构,并且做出了许多有重要影响的研究成果。

总之,方老师在天体物理和宇宙学研究的贡献得到了国际同行的高度评价和关注。早在上世纪八十年代初,国际上着名的天体物理学家就相继访问中国科学技术大学天体物理研究组。当时外国着名科学家访华还是很稀罕的事,特别是千里迢迢来到地处偏僻的合肥。例如国际着名的物理学家黑洞研究的“祖师爷”、美国教授Wheeler就在1981年访问了方…教授。英国剑桥大学的世界着名科学家霍金教授的评价很能说明问题。霍金教授1985年访问了中国科技大学,在与科大的研究人员、学生进行交流後,他得出的结论是,中国科学技术大学以方…爲首的科研小组的工作已经达到了国际水平。霍金教授访问科大还有一个小插曲,这是我後来听方老师告诉我的。他1985年就提出要和中国科学技术大学的方…交流,要到中国科技大学来访问。这引起英国外交部的担忧,霍金教授在英国是国宝级的人物,是地位非常重要的科学家。而在当时,英国外交部根本就不了解合肥是个什麽样的地方,认爲合肥可能只是一个偏僻的小镇,医疗和卫生条件令人担忧,但是鉴於霍金坚持要来,英国外交部只能组织一个小组,包括护士、翻译和霍金的助手,把霍金的吃喝等生活用品全部从英国空运过来,以保证霍金在中国的安全。

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方…老师的科研工作推动了中国现代宇宙学的研究,也提高了中国学术界在国际上的地位。1986年国际天文联合会首次在中国召开国际天文专题讨论会IAU Symp. No. 124的题目就是“观测宇宙学”,方…是两个共同主席之一,另一个是美国国家光学天文台台长G. Burbidge。这次会议可以称得上是宇宙学研究领域的一次盛会,出席会议的外国科学家达125人之多,这在刚刚打开国门的中国确实引起震动。国际上几乎所有重要的宇宙学研究方面都有代表性的科学家出席,并做了报告。会议由国际宇宙学研究领域的最重要的权威人士A. Sandage做开幕报告,他称“这次会议真正开啓了观测宇宙学”(“This symposium marks a real beginning of observational cosmology”)。会议在人民大会堂举行闭幕宴会,当时在国内也是少见的。当时的科技部长宋健以及钱学森都参加了会议。(钱老以前不相信宇宙学,参加会议後,他亲自对方…说:我现在相信宇宙学原来是门科学)。会议由英国皇家天文台的Longair教授做总结,他的总结中引用Sandage对会议的评价,并且指出“我们非常高兴看到宇宙学的新纪元的到来,恰好与中国物理科学的大发展重合在一起”(“We are on the brink of a new era in astrophysical cosmology and it is especially pleasing that this coincides with the great upsurge in the physical sciences in China”)。方老师组织的IAU Symp.124爲中国的天文学研究融入国际潮流做出了重大贡献,而确实从上世纪八十年代开始国际上宇宙学研究进入了一个蓬勃发展的新阶段。方…以及他的同事、学生尽管遇到种种困难,仍然在其中做出了自己的贡献。

方…老师是在非常困难艰苦的条件下获得这些研究成果的。他的很多研究计划都是在队伍初步成立,或成果刚刚开始显现的时候,就受到一些外界的不可抗拒的干扰,使他的工作无法继续下去。他大学毕业後,就被带上“漏网右派”的帽子,从科学院赶出来,差一点又被从中国科学技术大学赶走,几乎完全剥夺了做科研工作的权利。文化大革命中的很长时间关在牛棚里,完全失去了做科研的权利。他在恶劣的环境下,也没有放弃,利用一切可以利用的时间来看书学习。“文化大革命”以後,科学的春天刚刚来临,他在高能物理、天体物理、宇宙学研究方面就开始爆发出一系列令人瞩目的科研成果,以他爲首的一支科研队伍逐步形成,许多学生成长起来了,他的同事有机会到国外进行交流,却因爲一场意外的政治风波迫使他离开中国。我们看到,他的整个科研工作历程是极其不顺利的,多次被打断。因此,我们可以想象如果在一个安静、平稳的环境下,凭着他的聪明才智与勤奋,相信他应该会比现在做出更多的成果。

四、教书育人花费巨大心血

方…老师对中国科技界的贡献,除了他自己的研究,开创了中国现代宇宙学的研究,提高了中国天文界在国际上的地位外,他对培养人才、组织研究队伍方面花费了巨大的心血。方老师经常对我们说,他是个教员,就应该教书育人。他从培养大学生开始,直到高级人才的培训都做了大量的工作。“文化大革命”刚结束,科大的天体物理组开始逐步发展,他并没有局限在科大的小范围内,他与北台王绶琯院士、南大戴文赛先生和紫台龚树模先生携手,在中国天文界大力推动星系宇宙学和高能天体物理的研究,1977年在南京召开了第一届广义相对论讲习班,向中断了十馀年学习的中青年讲授广义相对论课程,後来又组织了南片天体物理讨论班,在南京、上海、合肥定期开讨论会探讨和交流在星系、宇宙学方面的研究工作,把一大批中青年学者引入了这个领域。方老师除了自己培养学生外,随着中国向国际社会打开大门,还把自己的学生、年轻教员介绍给国外同行,让年青学者建立起国际上的联系。1987年方老师组织了第一届黄山郭守敬天体物理讲习班,当时请了美国在天体物理方面最著名的教授到中国来讲课,而且他有意识地爲每个美国教授配备了一名中国研究生做助手,让他帮助做记录,整理讲稿,帮助美国教授同中国学生建立起联系,方老师还通过和诺贝尔奖获得者萨拉姆的关系,向意大利的里雅斯特国际理论物理中心(ICTP),推荐了大批中国的中青年科学家,许多年青的中国科学家就是从ICTP走向世界各地的,他与意大利鲁菲尼教授一起创立了“相对论天体物理中心”,资助中国青年天文学家参加学术会议和工作交流。他和Boerner教授合作,建立了与德国马普学会的学术交流,培养了一批年轻人才。他和王绶琯院士、曲钦岳院士合作,把中国的研究生送到欧洲南方天文台(ESO)去培养。总之,方老师在培养年轻人才方面的事例不胜枚举,他一生中培养了多少学生,恐怕是一个难以统计的数字。除了在科大研究生院注册登记爲方老师的学生以外,他指导和帮助过的学生很多很多。

“文革”结束後,恢复研究生制度,被破格以讲师直接提爲教授的方…老师就开始招研究生,同时还有不少年轻人通过各种渠道进入科大天体组工作进修,在方老师指导下进行研究。当时天体物理中心的学术气氛非常活跃,大家就像一支长跑队,方老师是领跑人,大家前呼後拥地跟着他在科学大道上向前奔跑。在每次学术报告会上踊跃讨论,方老师提出的课题你感兴趣,你就可以跟他一起做,你有问题提出来方老师尽其可能帮你解答。当时科大的青年学生不管学籍上挂名的导师是谁,对外都愿自称是方老师的学生,因爲每个人也确实得到了他的实实在在的指导。直到後来方老师不得不离开科大,甚至离开中国,他仍然保持着这种传统,每年都有不同单位的中国年轻学者在他指导下进修。甚至在他去世前一天晚上,他还在通过Skype与中国的学者讨论工作。他去世後,在他办公桌上整整齐齐地堆放着他所指导的中国学生的研究计划和资料。方老师用他一生的心血爲培养中国年轻学者。现在可以毫不夸张地说,中国天文学界研究宇宙学的年轻学者几乎都跟着方老师学习过。中国的天文学家通过方老师介绍和联系与国外建立起联系的遍及天文学各个领域,可以说他的弟子遍布世界各地,桃李满天下。

五、重视基础教育和科学普及

他在中国科大时反复与我们强调,我们是教员,讲课是基本的。所以天体物理中心有个很好的传统,不管你的科研做得多好,都要讲课而且是基础课,他曾经有过一个计划要把普通物理、理论物理都讲一遍,而且他亲自编写教材。首先他就选择普通物理中的力学,我们知道在大学里普通物理第一年的力学是很难讲的,他从全新的角度把力学中的物理概念讲透讲活了,并和李淑娴老师一起合作编了一本教材《力学概论》,这本教材使用过的人都说好,取得了很大的影响。随後他又开始讲《电磁学》,并爲编写教材做了准备,录下了全部讲课内容。他对量子力学的教材也开始做了准备,先翻译出版国外流行的教材。他有编写一套中国特色的普通物理和理论物理教材的宏大计划,可惜也和他的许多其他科研计划一样,被不断变化的形势所中断。

方…老师不仅口才好,而且文采也很好。他很重视科学普及工作,只要有人邀请他去做科普报告,他一定会挤出时间去讲。他在科普方面出了好几本颇有好评的小册子,同时也写过许多科普方面的文章刊登在国内外报刊。他还大力推动了“第一推动力”的丛书的出版,把国际上最好的科普书介绍到中国来。

六、像他这样的科学家实在是太少了

方…老师的突然逝世,使我们感到非常震惊。他始终精力充沛奋发工作的形象一直留在我们印象中,使我们仿佛觉得他一直不会老、一直是精力充沛的。方老师逝世後,有很多文章纪念他,写到了他在各个方面的贡献。我们共事几十年,在这里我只是补充了一点个人记忆中的小事,希望大家对方先生能有一个更加全面的印象。

最後说几句题外话,国内外最近非常热门的一个话题是“中国大学爲什麽培养不出大师?”(所谓“钱学森之问”),不少人作过详尽的讨论分析,我觉得至少有一条原因,就是因爲在现在的中国大学中,像方…先生这样热爱科学、勤奋敬业、有骨气的科学家太少了!

2012年11月於中国科学技术大学,合肥

作者:中国科学大学天文学系禇耀泉教授。

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编者按:方先生1936年2月12日生于北京,2012年4月6日仙逝于美国Tucson。祖籍杭州,著名天体物理学家、中国宇宙学先驱、原中国科学院学部委员、美国物理学会会士。1958年9月-1987年1月初执教于中国科学技术大学,曾任第一副校长,逝于亚利桑那大学物理系教授任内。谨呈此文作为先生四周年祭。生命中的最后几年,他非常想念中国,想念他至死回不去的故乡和科大。

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