作者:王绶琯 来源:中国科学报 发布时间:2017/6/19 10:26:47
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王绶琯院士:《经纬乾坤——叶叔华传》序

 

上海天文台同仁见示叶叔华传记《经纬乾坤》一书,嘱作序。

此书出版,值叔华同志90华诞。书中所及叶叔华工作事迹,铺叙得当,涵盖齐全,可以看做一本我国天文地球动力学的奠基史。我与叔华同志同舟共济超过了六十年,抚今思昔,所感良多。只是自度老迈,深恐言繁而意不达,乃就素日濡染之尤深者一二事,平叙所以兴感之由,以应所嘱,且致贺忱。

六十年一览,叶叔华的工作风格可以概括为“自强不息”四个字。

书中第三章说到叶叔华70年代上叶获悉VLBI(甚长基线干涉仪)应用于时间测量时的反应。那时我国还处在“文革”时期。不过,上海天文台主持的我国综合世界时的精确度仍然位列国际前茅。这在当时那种既混乱又封闭的环境中做到,是很不容易的。而更不容易的是叶叔华越过了这些。她怀着深忧熟虑审视外方世界的进展,结果获得了VLBI的信息,慨然自勉。在那个年月里,叶叔华可谓是身居“陋室”,志在千里!

直到20世纪80年代后期,地球自转周期一直被用作时间计量的基本标准。由于恒星(以及其他更遥远的天体)的周日运行反映了地球的自转运动,天文学家们很早就据以发展了以记录恒星运行方位为基础的经典测时方法,并组织了全球性合作的综合世界时系统。

然而,从自然界中寻求时间计量基准,地球自转周期并非上选。地球是一个平稳演化中的行星,从表层到内部,不同规模、不同性质的活动的作用会结合或叠加在地球自转运动的大背景上。于是当地球自转测量的精确度足够高时,这些对于地学研究意义重大的各种活动便会被发现,成为天文地球动力学研究的新开拓。

这项开拓由于20世纪60年代出现了VLBI而出现了新的期待。

VLBI的结构为:在两个基点上各自设置一台射电望远镜,连成一体进行观测。两基点之间的连线称为基线。干涉仪的基线愈长,观测的分辨率就愈高。VLBI采取了两项措施使得两个基点射电望远镜之间不用传输线连接便能完成干涉运作,从而可以把基线做到“甚长”以获得“甚高的”分辨率。

这两个措施是:1.各个射电望远镜配备一台高度稳定和精确的氢原子钟,用以控制本地振荡器的频率;2.各个射电望远镜收到的天体辐射经混频后其中频信号由高存储量器件录下送处理中心统一处理。

VLBI是普适性的天文观测设备。通过不同的天线布局和相应的后端处理,可以分别使用于天体物理学,天体测量学和包括天文地球动力学在内的“天地交叉”和实用课题。不过,这里我们谈到的将只涉及其中的一项——天文地球动力学。

VLBI两天线对一个天体跟踪观测所获的基本信息是:被测天体的辐射波先后到达基线两端基点时的“时间差”。“时间差”的测定值和变化值中包含了由地球自转导致的成份和由地学其他活动导致的成分。据此可以针对性地设置由若干射电望远镜组成的多基线VLBI网,进行地壳板块运动和形变,地球不同圈层的相互影响等天文地球动力学的开拓。

这是一项任重道远的课题,从根本上立足于高、新技术的应用和跟进。于是,当“文革”结束、叶叔华“VLBI之念”得以启步实施之际,首先面临的是崎岖的技术之路(那时VLBI所需的25米射电望远镜在我国是尚无前例的“大型设备”,需要寻求工业支撑;复杂的接收机系统要组织各种“攻坚”;一些高技术,包括氢原子钟的研制则需要引进,等等)。这样,叶叔华和她的团队便开始了积跬步以致千里的行程。

书中有关章节所述的几个阶段,标志了我国这项天文学重大设施的建设历程:1.1987年上海VLBI站落成,完成了各项研制和技术工程建设,开始国际合作观测;2.1994年乌鲁木齐VLBI站落成,开始两站联合工作;3.2007年完成以上海台为中心的四个站“嫦娥探月”的轨道监测任务。这是VLBI技术的非常规性应用,足以检验团队对于技术得心应手的程度。

这些刻苦奋斗的年月里,叶叔华还为推动天文地球动力学的国际合作做了很多中国参与的实事。合作是在同一技术平台上进行的。对比当年启步之初技术欠缺的艰辛,不禁令人油然兴感:鲁迅曾经赞赏“第一个敢吃螃蟹的人”。叶叔华就是这样的人。不过她那时面对的挑战不只是“吃螃蟹”,而是“降龙”和“伏虎”。(见本书前言)

VLBI技术龙腾虎跃之势有增无已。瞻望明天,不禁会设想一个跨洋过洲、疏而不漏的VLBI之网昼夜不息地监测和分析地球表层的细微变化的信息。网内是茫茫宇宙中我们迄今所知唯一的繁衍着高级生命的场地。

而获得的信息将有如一首首合作性至强的国际科学大合奏。其中当会有中国团队的章节,有叶叔华的领奏。

王绶琯

二0一七年四月

《中国科学报》 (2017-06-19 第8版 印刻)
 
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