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戴子高:与伽玛射线暴共舞 




  文/罗静

  戴子高:1993年6月获南京大学理学博士学位,现为南京大学天文系教授、博士生导师、中国天文学会副理事长。主要研究理论天体物理和高能天体物理,包括伽玛射线暴、中子星物理、脉冲星辐射和超新星爆发机制等。1998年获国家杰出青年科学基金,2002年被聘为“长江学者奖励计划”特聘教授,2004年获江苏省五一劳动奖章和第八届中国青年科技奖。

  24年前,当16岁的戴子高为自己因几分之差没能考上中专而黯然神伤时,他并没有料到未来的人生与治学的不解之缘,更没有料20多年后的今天成长为一名活跃在国际天体物理前沿领域的学者。

  书山有路勤为径

  戴子高在农村长大,儿时的他虽然喜欢在夏天的晚上数星星玩,但对天文并没太多的感觉。那时他和那个年龄的男孩子没什么两样,贪玩、调皮,喜欢和村上几个小伙伴一起打打闹闹,一玩就是半天。在小学期间惟一让他自豪的是数学特别好,在学校经常举行的数学比赛上他每次都得第一。到了初中,平面几何更让他着了迷。

  初中毕业时,班主任力劝包括戴子高在内的5个学生上本校的高中,但为了减轻家庭负担,戴子高与父亲商量后决定报考中专。当时中专比高中更难考,戴子高以几分之差未遂己愿。虽然家里人没有责怪他,但他为此伤心了好几天。就这样,戴子高进了海安县中学读高中。这次的不如愿也更激励了他的刻苦和勤奋。不过,他拼的是效率而不是时间。那时宿舍晚上10点关灯,他一到关灯时间就睡觉,而不像其他同学还要点个油灯继续复习,但白天的听课、自习抓得很紧。即使在假期,家乡的小河边每天清晨都传来他琅琅的读书声。他兴致勃勃跟我们谈起高中三年里的一次“奢侈”消遣。那次,他和同学复习累了,就花上半天时间去县里的电影院看电影,不料电影散场时碰巧撞见了从电影院里走出来的二哥。二哥看到他,只对他说了一句:“小心大意失荆州啊!”。从此,整个高中三年再也没有如此“奢侈”过。

  戴子高跟物理的不解之缘始于高中阶段。有一次,他在课间偶然看到同桌在翻一本《高中物理习题集》,非常眼馋,好说歹说,同桌终于同意借他看一下。于是,戴子高就利用每次课后的一点时间,看完了书上所有的例题讲解。这些讲解让他如饮醍醐,他开始向往着探索未知的物理世界。

  考大学,他如愿被当时属于14所国家重点大学之一的国防科技大学物理系录取。整个4年,他的学习成绩在物理系同年级的100多人当中一路拔尖。大学毕业,在那个研究生尚属凤毛麟角的年代,他们班只有两人获保送免试资格,其中就有戴子高。他到了中科院上海原子核研究所攻读理论物理专业硕士学位。

  与伽玛射线暴共舞

  谁也没有料到伽玛射线暴这个“冷战”时期的意外发现会成为随后天文学和物理学的大热门课题。在上世纪60年代后期,当为了监测前苏联和我国核爆炸的美国Vela卫星频频观测到疑似核爆炸试验的信息时,人们没有料到这些信息竟是来自宇宙深处极其强烈的爆发事件。

  戴子高跟伽玛暴结缘要归功于他的导师陆院士。1989年,时为南大天文系教授的陆院士到戴子高读研的上海原子核研究所做“中子星物理和宇宙学”的讲座,为期半个月。在讲座中,陆老师侃侃而谈,从中子星到脉冲星辐射再到超星爆发机制,一个个陌生而新鲜的名词被他娓娓道来,如数家珍。戴子高被陆老师的讲座深深地吸引了。戴子高坦言,自己最初的天文知识来自于那半个月的积累。

  1990年秋,他来到南大天文系攻读博士学位,师从陆院士,由此迈出了人生的关键一步。在读博士期间,他不仅从陆教授那里知道了1973~1991年间国际上关于伽玛暴观测的许多重大发现,同时也了解到陆老师在这一领域艰难而富有成就的思考与探索,这一切都引发了他对伽玛暴的浓厚兴趣。

  经过多年潜心研究和积累,戴子高迎来了人生的科学春天。1997年伽玛暴的余辉首次被观测到。这是一个伽玛暴研究历史上具有里程碑意义的重大进展。戴子高认识到这是极其难得的机遇。得益于观测数据的共享和互联网络的兴起,戴子高开始全力投入到伽玛暴的研究。“伽玛暴究竟是在什么条件下发生?怎样去观测它?”伽玛暴不仅成为天文学界的一个谜团,更成为专注于此领域的戴子高心中亟待破解的结。

  1997年7月底,戴子高赴日本参加国际天文联合大会。这是一个很有影响的国际学术会议,千余名国际学者齐聚京都会场。戴子高是有备而去的。此前,他在研究中已经发现伽玛暴的星风环境与大质量恒星的演化相关,但一直苦于没有观测数据,无法验证。伽玛暴的研究首先基于观测数据,但观测伽玛暴的仪器费用动辄上千万美元,我国经费有限,所有关于伽玛暴的观测数据只能等待国际观测数据的提供。为了能在这次国际大会上有所收获,戴子高对每一场伽玛暴的报告都听得格外仔细。大会临近尾声,在一个百人左右的伽玛暴专题会议上,专门从事观测的一个日本天文学家在他的报告中第一次公开透露了伽玛暴的最新观测数据,戴子高飞快地在笔记本上记下了刮进他耳中的每一个单词。一回国,他就立刻将这些数据带到计算公式中,果然证实了他先前的想法。后来,这一论文于次年发表在英国皇家学会天文杂志上。

  在开展该项目研究的十余年间,戴子高最难忘的是1999年的春节。那一年的1月23日,他在国际观测网站上了解到,有个伽玛暴爆发时产生的能量比正常的高100倍,这是至今为止能量最强的伽玛暴,也十分罕见。戴子高心中一动,“也许从这个暴就能发现我所希望发现的东西,也许这预示一个重要的突破。”这个想法令戴子高当时非常兴奋,“其实从1997年发现伽玛暴余辉之后我就一直处于‘激发’状态,1999年则到了顶峰。那个春节我和陆老师都没过好。”为了证实自己的想法,年年都回老家过年的戴子高那年没有回去,从大年三十起就和自己的的老师陆院士在电话里讨论,几乎是一有想法就“煲电话粥”。当时戴子高家里还是拨号上网,网速很慢,心里越急就越觉得慢,而且一上网电话就不能用。那段时间,他随时关注网站上的最新研究进展。节后的两个月内,他就在提交给美国《天体物理杂志》的论文中首次提出了致密介质环境的观点,并得到国外X射线卫星贝坡萨克斯(BeppoSAX)和伽利略望远镜等的观测支持。这一观点和他对星风环境的研究共同开辟了研究伽玛暴起源的新途径。

  一帆风顺的背后,戴子高在科研之路的跋涉中也经历了别人所不曾体味到的痛苦。1997年,伽玛暴和余辉成为国际天文界密切关注的焦点,也成为戴子高倾心研究的课题之一。但同年10月开始,他的手掌和脚掌忽然出现了大片水泡,奇痒难忍,有时晚上痒得睡不着觉,痛苦之情难以言说。他跑了数家医院,都说是湿疹,紧张所致。在漫长的吃药、治疗的过程中,他一如继往地看文献、写文章。随着研究成果的陆续浮出水面,就在去年,本来被医生断定不可能治好且持续了6年的皮肤病奇迹般地痊愈了。戴子高至今风趣地认为,这可能是他的工作感动了上苍。

  天道酬勤

  对科学工作者来说,勤奋是前提,创新思维才是关键。目前,戴子高已发表论文70多篇,其中SCI论文有60余篇,包括1篇文章在美国的《科学》杂志上发表,3篇文章在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表。用戴子高自己的体会来说,伽玛暴给予他的更多的是山穷水尽之后的柳暗花明,是苦思冥想之后的豁然开朗,是另辟蹊径之后的欣然与快乐。“搞科研一定要有奇思妙想,一定要持之以恒,不能轻易放弃。”1997年,他在香港访问期间,和同事用初始的理论框架解释一个天文高能爆发现象时,发现和观测结果差距很远。他们似乎走入了死胡同,但他没有放弃,而是重整旗鼓,仔细琢磨原先的理论框架,终于发现一个重要的过程被遗漏了。于是他们设计了新的理论框架,果然顺理成章。

  2003年底,《科学》公布了本年度十大科技成就,其中关于“宇宙的演化与暗能量的关系”和“伽玛暴的起源”分列榜首与第六。密切关注着国际学术动态的戴子高看到这一消息后,心中怦然一动:伽玛暴发生在宇宙的边缘,很有可能成为宇宙膨胀的探针,提供宇宙演化的信息。是不是可以把伽玛暴领域和宇宙学领域结合起来研究呢?刚开始戴子高对自己的这一大胆想法也没有把握,但他凭直觉感到用伽玛暴测量宇宙学的方向很重要。

  今年年初,他让学生先期收集这方面的文献资料、准备计算程序,经过近半年的准备,却发现计算结果很不理想。他果断地放弃了原先的方法,又和小组成员琢磨起是否有新的路径可走,终于基于新发现的、具有标准烛光特性的强相关性得到有意义的结果。他们迅速将这一研究成果写成论文投稿美国《天体物理杂志》,被审稿人评价是一篇令天体物理学家、天文学家和宇宙学家都感兴趣的文章,不到一个月便被发表。他们期待将来的观测(如即将发射的伽玛暴卫星“思伟福特”)能检验他们的结论。

  这种创新的思维往往不仅仅局限在一个领域里,戴子高也用自己的这种独到的创新思维研究其他交叉领域。2002年,戴子高到美国宾西法尼亚州立大学作访问学者。该大学天文和天体物理系主任----58岁的彼得先生是伽玛暴方面的权威,也是戴子高非常尊敬的一位著名学者。在访问的头1个月里,戴子高一边在彼得先生给他的办公室里上网查找资料,一边试着展开关于活动星系核中微子辐射的研究,但由于这方面的研究已做得很成熟,不容易找到新的思路,一直没有成功。彼得先生很忙,只能利用中午吃饭的时间和戴子高等人一起交流、讨论。讨论激发了戴子高的灵感,当彼得又一次问到他的伽玛暴研究有什么进展时,戴子高讲出了他的想法:借助伽玛暴的理论知识研究一类活动星系核。这一想法当即得到彼得先生的首肯和鼓励。在接下来的一个月里,戴子高天天泡在办公室里,不是在网上找资料,就是在纸上开始计算、写论文,写好后再根据彼得提出的意见修改。访问结束后不久,戴子高与彼得合作完成的这篇文章就在美国《天体物理杂志》上发表了。这次访问不仅为戴子高开辟了新的研究领域,而且让那位伽玛暴权威开心不已,他在给戴子高发来的几次邮件中多次提及的一句话就是“我们合作得很愉快。”

  吾将上下而求索

  谈论学术问题,戴子高是如此的风趣、健谈,但是谈到成绩和荣誉,他却非常地腼腆和低调。一系列的荣誉和奖项令旁人欣羡不已,而他的话语间流露出来的却是一种不经意。他一再表示“科研的目的不是为了获奖”。记者请他谈谈获得国家自然科学奖的感受时,所谈的也就仅仅是“既然报了奖,就要认认真真做好材料”。

  在申报2003年国家自然科学奖时,他和小组成员不仅做得非常细致,而且考虑到评委们是来自各行各业的专家,便在通俗易懂上花功夫,从厚达200多页的申请书到浓缩成20页的POWERPOINT文本,他们几易其稿,从字体的大小到油墨的浓淡,数次调整、修改,最终做到了图文并茂,言简意赅。终审答辩的情景对戴子高来说至今记忆犹新。答辩时间增加到18分钟是他和陆老师到了北京才知道的,这多出来的3分钟在戴子高看来是多么的宝贵,因为这样就可以把更多的“闪光点”讲出来了,师生二人高兴不已。创新性的成果加上尽善尽美的准备,终于让戴子高站到了2003年国家自然科学二等奖的领奖台上。

  “获奖不是科研的目的,但它是对我们工作的一种肯定,也是一种动力”,获奖似乎没有给戴子高一点功成名就的感觉。他每天仍然忙碌于关注伽玛射线暴的最新观测进展和理论成果,带领自己的研究小组在揭开伽玛暴之谜的路上迈进。

  当记者采访结束离开他的实验室、回头望着他的实验室里通明的灯火时,忽然感觉对“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”有了一种真切的体会,心头不由地对科学工作者们那种无尽的探索精神涌起深深的敬意。
            


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