讲台上,莱因哈德·根舍目光扫过台下在座的青年科学家,一只握着拐杖的手扶着演讲桌微微用力,另一只垂握拐杖的手轻轻抬起,食指指向观众席中央:“宇宙中还有太多精彩等待你们去发现!”
一片掌声中,他走下香港桂冠论坛2025的演讲台,在工作人员的搀扶下坐上轮椅,经过走廊,出了演讲厅,来到等候采访的记者面前。
莱因哈德·根舍。香港桂冠论坛2025供图
今年73岁的德国天体物理学家莱因哈德·根舍,是诺贝尔物理学奖与邵逸夫天文学奖双料得主,因发现银河系中心存在超大质量黑洞而享誉世界。但鲜为人知的是,他少年时曾痴迷考古,梦想探索古文明;青年时代热爱运动,甚至想成为一名奥林匹克运动员。
“如果腿脚利索了,我倒想参加奥运会。”采访中,他半开玩笑地对《中国科学报》说。
“什么项目?”记者问。
“掷标枪啊!”他自嘲道,“结果你看,五十年前的运动损伤,现在留下后遗症了。”
几年前,根舍接受了髋关节置换手术,几天后便能下地行走,但他因术后第一年频繁出差、疏于康复训练,脊柱底部及背部肌肉恢复成了长期困扰,至今仍需依靠轮椅代步。即便如此,他仍坚持每天工作不懈,依旧走出国门用拐杖撑起身体和世界各地的青年们对话。
古稀之年的根舍依旧思想锐利。他坦言天文学之路的成功得益于两位“伯乐”,也坦诚分享他对科研方向选择的“法门”、对大科学时代青年如何“突围”的思考,以及对席卷科研界的AI浪潮的深切忧虑:“它绝不能成为合作伙伴。”
以下是本报记者对根舍的采访:
从考古迷到黑洞猎手
《中国科学报》:在你的职业生涯中,有哪些酸甜苦辣?
根舍:首先,我想说,我在天文学领域的这段时光——我不想称之为“职业生涯”,而更愿意说是“一段奇妙的旅程”,总体上是非常美好的。
甜的时刻当然是取得重大突破——像我们最近在智利取得的成果,这类成果很多年才出现一次;苦的时刻则是精心设计的实验突然失败,或者发现某个想法行不通,你必须重新开始。但这就是游戏的一部分。幸运的是,我只停止过一个实验。
我想强调的是,我极其幸运地拥有两位杰出的导师,如今人们常常忽视导师的重要性。我的第一位导师是我的父亲,他是一位实验物理学家。小时候,我想当考古学家,研究罗马、希腊、埃及……我努力学习所有与考古学相关的知识,那段时光非常愉快。但后来我意识到,这些主要的古文明已经被深入研究过了,剩下的考古工作大多集中在丛林地区,而我讨厌蛇和蚊子,我就放弃了(笑)。当我表示想学更多物理知识,我父亲非常高兴,他为我创造了做实验的条件,让我十六七岁就开始做各种物理和化学实验,甚至开始学习量子力学。
第二位更重要的导师是查尔斯·汤斯,他是一个真正伟大的人,因发明激光和微波激射器而获得诺贝尔奖,还曾影响五位美国总统。冷战初期,他成功阻止了“星球大战”计划的实施。要知道,20世纪90年代美国总统里根确实想推进该计划,这意味着搭载MX导弹的大型卡车将在美国境内行驶。你能想象吗?携带千兆吨级核弹头的火箭在普通车流中穿行,一旦发生事故后果不堪设想。
总之,汤斯是一位非凡的人,他极具精神追求。从他那里,我学到了很多关于人性的东西,而不仅仅是物理学。汤斯教会我:即使在激烈的科学竞争中,也要保持对他人的尊重。这对我影响深远。
“人造导星”观测银河
《中国科学报》:你刚才提到在智利取得的突破,可否解释一下?
根舍:当然,这项突破涉及一台望远镜——4米多目标光谱望远镜(4MOST)。望远镜的分辨率取决于其大小和观测的波长,要获得更好的分辨率,你需要更大的望远镜,但也必须同时考虑地球大气层的影响。大气层中存在着类似“气泡”的结构,所以夜空并不安静,而是会形成大气湍流——这就是导致星星闪烁的原因。恒星发出的光是平面波,进入充满“气泡”的大气层后,传播路径会发生扭曲,所以我们观测到的影像会变得模糊。
为了解决这个问题,我们需要使用自适应光学技术。具体方法有很多种,比如观察目标天体附近的一颗恒星,通过校正这颗恒星的光线来校正目标天体的影像。不过,最具有想象力的先进方法是向高层大气发射一束相干激光,将其聚焦形成一个类似恒星的“人造导星”。大气层会散射激光,散射光返回时会携带大气层的扭曲信息。由于激光是平面波,因此可以通过这些信息,利用可变形反射镜对扭曲的光线进行校正。
这次的突破在于,我们还用甚大望远镜(VLT)的四台独立望远镜同时观测同一颗恒星,然后将它们收集到的光线进行合并和干涉处理(即干涉测量法),这让我们相当于拥有了一台尺寸与四台望远镜间距相当的巨型望远镜。而且我们还发射了四束激光,分别对每台望远镜的光线进行校正,这就是此次重大突破的核心内容,可以让我们以前所未有的精度观测银河系中心的恒星演化。
《中国科学报》:如今,天文望远镜已经产生海量数据,但有人说绝大多数数据尚未被分析。这是否会造成资源浪费?你认为该如何提升数据利用率?
根舍:关于数据分析,我不那么悲观。科研分为两种类型:一种是用相对简单的设备拍摄大量星系的照片,然后进行大量的统计分析,从这个角度看,似乎99%的信息都被浪费了;另一种则是高精度观测,在我们的研究中,几乎每一份数据都经过精心处理,并没有浪费太多数据,我们面临的主要挑战是提取目标信息所需付出的巨大人力与时间成本。
更大的挑战其实是科研经费。就像在粒子物理领域看到的那样,大型对撞机因为下一代加速器造价过高而停滞。解决之道在于国际合作——欧空局(ESA)与美国航天局(NASA)的合作过去是成功的,我们尝试过与日本合作,欧洲与中国在空间科学上的合作潜力巨大。但关键在于:中国是希望独立主导任务,还是愿意参与国际联合项目?后者虽不能独享荣誉,但能实现更大科学目标。总体而言,我对此持乐观态度。
我担心的是,当前的问题在于国际主义精神的衰退,以及将非本国国民视为敌人的倾向,这种现象在人类历史上已经存在了数百万年。当前国际局势让我联想到1929年——多极对抗、信任崩塌。但科学本应超越国界。我们应当警惕那种“非我族类,其心必异”的排外思维——这曾给人类带来无数灾难。
莱茵哈德·根舍。香港桂冠论坛2025供图
大科学时代“突围”之道
《中国科学报》:在当前的大科学时代,除了VLT,全球还有许多大型天文学合作项目,比如平方千米阵列、事件视界望远镜等。你如何看待这种合作模式的优势?
根舍:关于这些大型合作项目,天文学界对此有不少看法。这类合作往往涉及更多人员、更大型的设备。我曾参与过阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)和切伦科夫望远镜阵列(CTA)两个覆盖不同光谱范围的项目,发现它们的运营模式差异很大。ALMA 的运营方式与大多数传统天文台类似,而CTA的团队协作则更像一个紧密的联盟。
其中的最大优势是,从一开始我们就有能力承担风险,不必每年都为经费发愁,我们可以在仪器安装上冒险尝试。但如果团队里总是有人员频繁变动,后续工作会受到很大影响,导致进展缓慢。或许可以将大型项目拆解成若干小型单元,以便小型团队承接。
《中国科学报》:青年科学家如何在天文学大型合作项目中崭露头角?
根舍:首先,在大型合作项目中,让每个参与者都感受到自己的贡献对整体项目至关重要,让大家真正有团队归属感,这一点非常重要。15年前,我们就通过相关流程确保参与团队能在论文中署名,明确各自的贡献。
对于青年科学家来说,我的建议是,选择一个你能深入理解的领域,掌握一些其他人不知道,但对实现特定目标至关重要的知识和技能。从事科研工作必须有热情,要对自己研究的内容充满兴趣,这样才能坚持下去。
尽管我非常欣赏那些大型项目,但我更喜欢组建小型团队开展研究。我们团队一直保持在45到50人的规模,包括约15名资深成员和50名学生,同时有一些外部合作者,但数量不多且关系紧密。我们努力为学生和博士后提供展示自己的机会,让他们获得足够的关注度。
《中国科学报》:你刚才谈到选择一个领域深钻,如何锻炼选择研究方向的眼光?
根舍:我的经验是,要广泛阅读,不局限于现有的知识。或许某天,你会突然发现有人掌握着你可以借鉴的知识。
我有个朋友读完博士学位之后,我开玩笑地和他说,如果我有40年的时间,每4年拿一个博士学位,我可以拿10个。实际上,通过广泛阅读和积累,你能比其他人更早掌握关键知识。
AI不是伙伴,警惕思考惰性
《中国科学报》:如何看待人工智能在天文学和其他科研中的应用?
根舍:很多人觉得用AI做研究很简单,比如训练它识别螺旋星系和椭圆星系的颜色特征。但我对此持保留态度。问题在于,如果AI犯错,有时你根本察觉不到。更严重的是,AI会让人们觉得它能提供所有答案,从而停止独立思考。
在教育领域,已有学生用AI代写论文,教授无法分辨真假。这意味着传统的书面考核正在失效,未来可能不得不回归口试。这不是技术问题,而是诚信与认知危机。
如果有人用AI写求职申请给我,我不会认可,因为这不能体现她的真实能力。在面试中,如果让候选人做一个PPT,她用AI在10秒内完成,我无法判断她是否有创新思维。
现在的情况是,即便你不用AI写论文,人们也会默认你用了,这让我很失望。我曾花两年时间手动撰写论文,仔细检查每一个错误,但别人还是会以为我用了AI。我发现AI总是试图将你的思路引导到已有的文献认知框架中,如果你提出一个新想法,它会试图把你拉回传统观点。
很多雇主只需要“机器人”式的员工来完成基础工作,而不是具有创新能力的人。我希望我的团队里有敢于质疑我的人,当我提出一个想法时,他们能直言不讳地指出问题。AI只能提供基础想法,永远无法产生伟大的创意,它可以成为你的助手,但绝不能成为你的合作伙伴。
莱茵哈德·根舍。香港桂冠论坛2025供图
“中国已经成世界科学中心”
《中国科学报》:先后获得邵逸夫奖和诺贝尔奖,这对你意味着什么?
根舍:2008年获得邵逸夫奖对我意义非凡——那是我早期职业生涯的重要认可,而且我很喜欢香港,尤其是美食!诺贝尔奖当然是至高荣誉,但科学探索永无止境。
《中国科学报》:获得诺奖有什么独特经历?很多人问过你获奖之后的感受吧。
根舍:当然。2012年,我获得了克劳福德奖,该奖项由诺贝尔基金会颁发,授予那些在数学、地球科学等领域取得突破性进展的研究。因为2011年,我们的研究输给了发现宇宙加速膨胀的团队,错失了当年的诺贝尔物理学奖。那时,诺贝尔委员会的三位成员告诉我,如果我们能有新的突破,他们会重新考虑。
2020年获得诺奖,对我来说是个巨大的惊喜,但也彻底改变了我的生活,带来了巨大的压力。媒体的关注度如海啸般袭来,持续了大约两周。我收到了上千封来自全球同事的邮件。我每个人都回复了,用了三个月时间(笑)。
《中国科学报》:你如何看待中国天文学的发展?是否有与中国科学家的合作?
根舍:是的,我与中国(科学家)有非常紧密且富有成效的合作。特别是与北京大学科维理天文与天体物理研究所何子山教授团队,他的多位学生曾在马普学会做博士后,之后又回到中国,形成了良性循环。
我对中国学生印象极佳——他们勤奋、专注、求知欲强。相比之下,如今在欧洲,年轻人更关心“如何寻找最大的乐子”,而中国学生往往更愿意投入到艰苦的工作中。这当然不是刻板印象,而是我亲身观察到的现象。
中国已经成为一个世界科学中心,尽管不是“唯一”中心。有很多中国人在问,中国什么时候能够获得诺奖,我想如果中国的科研体系能够明确识别论文中的个人贡献者,那么中国科学家无疑将获得更多重大奖项,数学领域已经出现了这种趋势。此外,获得重大奖项还取决于提名情况,如果有高水平科学家愿意提名,那么获奖者数量可能会增加,所以中国需要更多国际合作。
《中国科学报》:黑洞研究还有哪些未解之谜?
根舍:关于黑洞,我们的工作远未结束。例如,我们尚未精确测量银河系中心黑洞的自转速度,此外还有许多艰巨的任务等待完成,这些任务涉及牛顿物理学的高阶偏差问题。
此外,我们也在关注星系演化:星系如何形成?恒星如何诞生?结构如何发展?研究年轻星系同样非常有趣,这些领域还有大量的工作要做,宇宙中有太多精彩等待我们去发现!
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