作者:赵峥 来源:中国科学报 发布时间:2013-6-7
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追梦弯曲时空
——忆恩师刘辽

 
■赵峥
 
于我而言,恩师刘辽先生像是希腊神话中的普罗米修斯,总想着如何为人间带去希望的火种。作为引力与相对论天体物理专家,他是我国广义相对论的主要宣传者和普及者之一,同时也是最早开始黑洞物理与弯曲时空量子场论教学和研究的人之一。
 
刘辽1928年腊月出生于辽宁省沈阳市,祖籍湖南湘潭,父亲刘朴在20世纪20年代后期应当时兼任东北大学校长的张学良将军之邀,任中文系教授。当时,日本侵略之心已昭然若揭。刘朴教授将三子取名“沈”,四子取名“辽”,寓意回复辽沈。自出生开始,刘辽的命运似乎便和家国无法分离。
 
逆境中追寻科学梦
 
刘辽青年时代曾就读于国民政府为抗战培养空军预备人才而办的“空军幼年学校”,想当飞行员,保卫祖国。后来抗战胜利大局已定,他希望参与科学救国,于是离开了“空幼”。
 
但命途的多舛却在他身上这样演绎——1952年北大毕业后被分配到唐山铁道学院工作,却因曾上过国民党空军幼年学校而被怀疑、挨整,全然不顾他当时的目的是抗日救国,也不考虑他在解放前参加了共产党的外围组织,还进行过散发《挺进报》等革命活动。
 
1956年,刘辽调到北京师范大学物理系工作。第二年,整风运动在全国展开。作为一名青年教师,先生一开始对运动并不关心,一心扑在教学和科研上。但此时有关负责同志找他谈话,动员他积极参加整风运动,于是,他响应号召,在座谈会和大字报上发表了意见,对党工作中的缺点提出了批评。
 
正在此时,风暴来临了,整风运动突然180度转向,变成了“反右斗争”,广播和报纸强调右派分子趁党整风之机向党发动进攻。刘辽的批评意见被作为“大毒草”加以批判。一开始,师大物理系还只是把他的谈话看做错误言论,没有上纲到右派分子。但是上面不同意,于是右派分子的帽子被戴在了他头上。
 
此后,政治运动不断升级,刘辽被反复批判、劳改,他和他的家属长期受到巨大的政治压力和各种歧视。1966年“文化大革命”的风暴降临,先生遭遇到了更为严重的灾难。他被反复批斗、劳改,夜里烧锅炉,白天挨批斗,尽管如此他从未放弃追寻相对论,一有空就想方设法钻研理论物理。那奇妙神秘的科学世界,使他暂时忘掉沉重的现实生活,他的思想在科学的领域中愉快地游荡。
 
改革开放后,极左的政治压力逐步消退,刘辽也从“铁杆右派”过度到“摘帽右派”,再过度到“改正右派”之后,终于成为了“错划右派”。
 
1978年,在北师大天文系老师的帮助下, 刘辽与天文系主任冯克嘉教授合作,开始招收研究生,当时他的职务还是物理系的资料员。自此,刘辽先生便全身心投入到引力与相对论天体物理的教学与研究中去。他也成为新成立的“中国引力与相对论天体物理学会”的首届理事之一,并曾担任过近两届的学会理事长。
 
两度获得
 
国家教委科技进步奖
 
在我国,刘辽是最早开始黑洞物理的教学研究的人之一。
 
他的第一篇科学论文是《强子质量的一个半经验公式》,这是当时普适性较高的一个公式。此后他便专注于引力与相对论天体物理的研究。他指导研究生完成了脉冲双星PSR1913+16辐射引力波的计算,验证了泰勒等人的结果。
 
上世纪80年代,刘辽开始把主要精力放在黑洞的研究与教学上。他攻克的第一个难点是转动、带电黑洞热辐射狄拉克粒子的问题。当时国际上认为这类黑洞应该热辐射狄拉克粒子,只是找不出证明方法。弯曲时空中的旋量方程耦合十分厉害,很难求解。刘辽及其同行在刻苦钻研之后,发现该方程在黑洞表面附近可以求解,成功地证明了这类最普遍的黑洞确实热辐射电子、质子等狄拉克粒子。后来,他又进一步证明,任何一个未来视界都应具有霍金辐射。
 
在此之后,刘辽领导的小组对黑洞温度、黑洞熵以及黑洞附近的其他量子效应作了大量研究。他们探讨了霍金辐射的反作用问题,建立了黑洞的膜模型,他们还创造了计算非稳态黑洞温度和熵的方法。
 
刘辽和他领导的小组在广义相对论领域长期辛勤耕耘,于1986年和1996年两次获得国家教委科技进步奖二等奖,获奖项目分别是“黑洞、奇点及早期宇宙理论”和“黑洞物理学与量子宇宙学”。
 
在科研的同时,先生还在国内首创了“黑洞物理学”这门课,把许多广义相对论专业的研究生,领进了黑洞研究的前沿。
 
刘辽还带领研究生涉足宇宙学领域,展开了对暴胀宇宙学、量子宇宙学、虫洞和时间机器的广泛研究。著名相对论专家霍金教授为了避免时间机器带来的困难,曾提出“时序保护猜想”。刘辽等人研究了霍金的时序保护猜想,指出了避开这一猜想来实现时间机器的可能性。
 
广义相对论启蒙人
 
在进行研究工作同时,刘辽也不忘在中国推广传播广义相对论,由他编著的《广义相对论》一书,是国内流传最广的启蒙读物之一。这本书同时又是一本科学著作,他把初学者从入门开始,一直引导到广义相对论的研究前沿。例如黑洞、白矮星、中子星、宇宙学、引力波等诸多研究领域。国内有许多引力与相对论天体物理专业的教师和研究人员是从阅读这本书进入科研前沿的。
 
先生从不脱离教学,他长期为研究生讲授广义相对论、量子场论、李群与李代数等课程,也为本科生开过量子力学、量子场论导论等课程。“弯曲时空量子场论”课是先生率先在国内讲授的。除了在北师大讲授广义相对论,他同时也在中国科学院研究生院、南京师大和四川大学等地开课。北京大学、湖南师范大学在讲授广义相对论时,也采用过他的讲义。
 
目前,国内研究广义相对论的专家中,有很多直接或间接出自刘辽先生的门下。这也使得北师大成为中国广义相对论教学、研究的一个重要基地。尽管如今先生已届85岁高龄,重病缠身,但在他的世界中,理论物理如同一朵永不凋零的鲜花,始终值得他去追寻。
 
(作者系北京师范大学物理系教授)
 
《中国科学报》 (2013-06-07 第7版 学人)
 
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