叶叔华 天文学家、中国科学院院士
叶叔华,中国天文地球动力学研究领域的奠基人之一,主持建立并发展中国综合世界时系统,并始终保持世界前沿水平;她前瞻性、开创性地提出建设中国甚长基线射电干涉测量(简称VLBI )网,为探月工程做出了关键性贡献;她倡导建设并建成“天马望远镜”,大幅提升了我国射电天文观测能力并取得重要成果;她在国际天文学界享有崇高威望,曾担任国际天文学联合会(IAU)副主席,为恢复中国在IAU的合法席位,她以极高的政治智慧为中国赢得声誉;她卓有远见地推动中国成为世界最大望远镜列阵(SKA)的创始国,并仍在倾尽全力地推动上海筹建SKA亚洲科学中心,使中国在国际大科学工程中发挥引领作用;她以卓越的组织才能,推动了天文科学普及事业的发展;她是中国女性的佼佼者,先后荣获国家科学技术进步特等奖等多项荣誉,为祖国科技事业的振兴和腾飞做出了不可磨灭的贡献。
叶叔华曾任中国科学院上海天文台台长、全国政协委员、中国科协副主席、上海市科协主席等职。1994年经国际天文学联合会有关委员会批准,紫金山天文台把该台发现的小行星3241号命名为“叶叔华星”。
“枯燥”之中寻觅科学真谛
“只有体会过什么是亡国奴滋味的人,才知道什么是青年科技工作者的爱国热忱;才会理解我们为什么在国内历次的政治运动中棒打不走,棒打不散;才会明白科学没有国界,但科学家有祖国。”
90年前的6月21日,叶叔华降生于广州一位清贫的基督教牧师的家庭。1935年,全家迁往香港。1941年日本侵占香港,次年她随父亲的朋友到广东乐昌,进入国立华侨第三中学。1944年,又因日军迫近,全家逃往粤北连县,她在培英真光联合中学高三至毕业。随后,她考入中山大学数学天文系,1949年在广州毕业。在中国战乱不断的20世纪前半叶,自小聪颖的叶叔华经历了颠沛的青少年和求学时光,却也养成了坚韧不拔的个性和复兴祖国的宏愿。这两点似乎深深镌刻在她以后的人生经历和科研生涯上,使得这位矮小柔弱的中国女性在关键时刻迸发出巨大的能量。
与每一个普通人一样,年轻的叶叔华也曾有苦恼、犹豫、彷徨,她甚至因为家境窘迫而黯然心伤、苦难不已。1950年暑假,叶叔华与志同道合的人生伴侣程极泰从香港到南京紫金山天文台求职。令叶叔华没想到的是,当时天文台只招男不招女。这对初入社会的叶叔华来说无疑是一个大打击,但倔强的她没有退缩,而是给紫金山天文台张台长写了一封长信,列举了5大“不应该不用自己”的理由。
幸运的是,长信起了作用,台长被叶叔华的执着和追求感动,她走进了徐家汇观象台。但得偿所愿的叶叔华发现,这里与心中想象中的探索宇宙奥秘的天文科研不一样:一共只有4名从事业务的人员,设备简陋、工作单调,每日刻板地观测、计算、接收时号、校对天文钟、发播时号;办公条件简陋,吃饭时就拿报废的汽油桶当桌子,在上面放饭碗、放菜碗……叶叔华一时感到无所适从,心中十分迷茫。
叶叔华想过离开,但“去哪里,根本没有方向”;没有办法,“只能待在那里,慢慢地跟着做些工作”。“不理解、不适应也得要坚持,因为前人都是这样做的。”叶叔华的第一个工作就是看天上的星星。晚上,天文台观测室的屋顶打开,室内外温度保持一致。冬天,叶叔华的手脚冻得发麻,但为了能灵活操作还不能戴手套;夏天,明知蚊虫叮咬在脸上,却不能放松操作望远镜的双手,以免影响观测质量。程极泰心疼叶叔华:“最好晚上下雨,就有一天休息了。”
重复的工作、精准的数字,会让人感到异常枯燥乏味,而来自外界的批评更让叶叔华品尝到委屈的滋味。建国初期,国务院把建立我国时间基准的任务下达给中国科学院,从紫金山天文台到了徐家汇观象台。在1955年的一次与测绘部门共同召开的会议上,由于我国天文授时精度当时在全球排名处于落后的位置,有专家直言不讳:“不用你们的结果还好,用了你们的结果,反把我们的工作都搞坏了。”
当然,这样的批评肯定不是直接对叶叔华的,却着实激起了她的决心:“我们的工作多么重要,有人等着要用。而且我们工作的好坏,在国际上也是看得见的。一定要设法把这项工作做好。” 她誓言,要“努力攀登,报效祖国”。
1958年起,徐家汇观象台便着手于筹建我国自己的世界时综合系统,叶叔华勇敢地挑起了这个担子;1959年起,正式建立我国“综合世界时服务系统”。在数据处理工作中,她带领一个课题组,反复试验、反复研究,排列了多种数据处理方案,以苦苦寻求适用于我国综合世界时的数据处理方法。经过大量的严谨试验分析,最终找到了一套适合我国观测台站相对较少、观测仪器不够稳定等特点的综合世界时数据计算处理方法。新数据模型应用之后,效果惊人地理想,数据处理获得成功。
由于精确时间是重要任务,几年内,除原来的上海、南京之外,武汉、北京、西安和昆明的天文台也陆续参加合作。在天文测时仪器方面,还创建了多架光电中星仪、光电等高仪等设备。随着观测仪器的不断增多,我国世界时综合系统也越来越完善,从事世界时工作的人员也越来越多。自1964年起,我国世界时测量精度便跃居到世界第二位,并在此后一直保持国际先进水平。1965年,我国的综合世界时系统通过国家鉴定,正式作为我国的时间基准向全国发布;并正式提供大地测量、国防军工和科学实践等应用部门使用,满足了全国多方面的需求,为国防和国民经济建设作出了重大贡献。
经历了最初瞬间的迷茫,叶叔华深深地理解了科学的真谛:“我想任何科学当你把它定为目标时,你就觉得它是很美妙的。但是,你要真正地接近这个目标的时候,才发现它依然是很枯燥的。任何一门科学都是这样的,要下好多苦功,没有很多苦功,你是达不到目标的。”
不屈不挠布局科研战略
“我自认为还是一个比较努力的人,一个比较敢做的人,凡是想做的事情,就会不顾一切地去做。遇到障碍时,不能退缩。有时,遇到挫折想退回去的时候也有。但是到晚上,平静下来,我又想,我所做的一切,都是为了国家,那么我是不是所有的方法都尝试过了?如果没有,就不要放弃。”
“文革”让叶叔华遭受了不公正的待遇和白白浪费的数年时间。上世纪70年代初期,刚走出牛棚的叶叔华,就跑去了图书室。在积满灰尘的书堆里翻阅国外天文学杂志,急于知道外国同行这几年到底在做什么。甚长基线干涉测量(VLBI)技术和激光测距等空间技术就此进入了她的视野。这些空间新技术将测量精度一下子提升了一个数量级以上,叶叔华真切地感受到:随着这些新技术和新方法的出现,再墨守成规,迟早要被世界所淘汰。
叶叔华进京,登门拜访电子工业部一位处长,询问能否制造一台25米射电望远镜。这位处长坐在办公桌前,直截了当地告诉叶叔华:“不行。”就不再理睬她。
“我没有办法了,就只能在那位处长的办公桌前不远处,默默地站着。”叶叔华说,她在那里站了足足有15分钟。处长问她为何不走,还有什么要求。叶叔华就要求见部长,并在第二天得以实现。部长非常和气,也答应了叶叔华的要求。但是,甚长基线干涉的任务还要在中科院立项。叶叔华就去找经管的局长。
“局长绝对是一个好人。”叶叔华说,她整天跟局长磨蹭,讲为何一定要做VLBI和激光测距。后来,局长实在累不过,只能躺着认真听叶叔华“科普”。因为,干涉仪在物理方面是很小的装置,局长认为叶叔华要做的东西也不大,于是说“行吧”,就同意立项。
1973年,在叶叔华的建议下,上海天文台决定在第一研究室建立射电天文研究小组,主要从事VLBI技术的研究。
在叶叔华的领导下,一室射电组于1975年12月,提出了“关于在我国开展长基线干涉工作的论证和有关建议”。该文对于建设我国VLBI系统的技术方案和技术路线提出了初步设想,为下一步VLBI测量系统建设总体方案的设计提供了很好的参考。
1979年,6米射电望远镜在上海建设完成。1986年1月,在叶叔华的带领下,上海天文台完成了“关于发展中国VLBI网的建议书”,规划了中国VLBI网的概貌:新建乌鲁木齐VLBI站、改建昆明10米天线为VLBI站、升级上海VLBI数据处理中心等。建议经过天文委员会推荐,中科院同意立项,确定为天文口“七五”期间重大项目,项目命名为“VLBI网二期工程”,并确立了工程总负责人为叶叔华。1987年,25米射电望远镜建成。
正是叶叔华不懈的努力和战略的眼光,让上海天文台和中国天文界,迅速赶上了上世纪八九十年代国际天文从经典观测转向空间观测的潮流。
1993年初,中科院数理学部和中国天文学会联合组织了征集“中国天文学九十年代大型科学项目”提案后,叶叔华提出了建设“65米全波段射电望远镜”的建议。虽然在最后的立项中没有入选,但65米射电望远镜的设想一直萦绕在叶叔华心头。
2008年1月,时任上海市委书记俞正声、市长韩正接见上海市参与嫦娥一号卫星任务的有关单位领导和代表。谁也没有想到,叶叔华对上海一二把手说的是:“在所有的合作单位里,我们上海的望远镜是最小的(当时在北京密云新建了50米望远镜,在云南昆明新建了40米望远镜,而上海还是25米望远镜),而且也是最老的,都应该退休了。”“我们又是这个项目(VLBI)的头,该怎么办呢?”她直言不讳。
俞正声和韩正当即拍板,同意建设上海65米射电望远镜,指示有关部门落实研制经费和站址土地问题。经过中科院与上海市的协商,决定作为中科院与上海市的重大合作项目,并于2008年11月正式成为一项“院市合作”的工程。
在巨镜4年建设过程中,叶叔华多次亲临位于松江的工程现场。从这些年的会议纪要看,叶叔华每周必到项目例会,会议一开就是半天,她从头到尾都在场。
望远镜基础建设是一项系统性大工程,牵涉方方面面,外协外包单位众多。只要工程上遇到一些问题,天文台方面希望叶叔华出面,协调进度和质量等,她总是二话不说现身协调会。“有时叶先生就坐在那儿,也不说什么;有时就说几句话,哪怕支持鼓励,也非常管用。” 有人说,“给我们的感觉就是:有‘老太太’在,心里就踏实。”
如今,这台被命名为“天马”的65米射电望远镜不仅在我国的探月等航天任务中大展拳脚,更让我国的天文学家在以VLBI为基础的科研领域拥有了国际话语权。
无畏勇气推动科技进展
“办一件事,假设只有40%的把握,如果停止在那里不动,也就会慢慢变成20%的把握,最后变到零。如果积极争取,可以将其变成60%、70%,最后将事情办成。”
指针再次拨回到“文革”刚刚结束的时刻,中国再次向世界打开了大门。一天上午11点,叶叔华接到了上海市科协打来的一个电话,说美国哥伦比亚大学地球物理学教授郭宗汾来上海作报告,希望她能够出面接待。
叶叔华匆匆吃了饭就赶去市科协。在与郭宗汾的交流中,叶叔华告诉他准备做VLBI,也想做激光测距。郭宗汾热心地建议叶叔华去美国看一看。在他的牵线搭桥下,麦克唐纳天文台和美国宇航局都向叶叔华发出了邀请信。
1979年春天,叶叔华带领上海天文台考察团赴美。在美国宇航局,接待场面是非常正规,又安排了到有关部门的访问。在麦克唐纳天文台、美国宇航局空气推进实验室、美国德克萨斯大学空间研究中心访问之后,叶叔华一行了解到国际上空间大地测量的设备和研究进展。为了赶上国际水平,她回国后立刻抓了空间对地观测设备的建设,在上海天文台有计划地开始开展天文地球动力学的各方面研究。
1991年,叶叔华听说国家科委提出要选10个项目作为“攀登项目”,由国家来重点支持,非常激动也非常着急。她马上去找有关主管部门,主管部门告诉她说:“你来晚了,都已分配好了。”叶叔华赶快去把申请章程拿来查询,看看什么条件可以申请参加“攀登项目”。一个酝酿多时的大胆计划在叶叔华的脑中成型:把我国多个部门资源联合起来,通过天文地球动力学方法研究地壳运动。
叶叔华的想法得到了中科院、国家地震局、国家测绘局和总参测绘局的支持,这个“攀登项目”被定为“现代地壳运动和地球动力学研究”。叶叔华一边与几家单位协商,起草项目申请书;另一方面要与国家科委协调,反复做工作。经过几个月的努力,最终项目获得了支持,并且在10个项目中排名第五。
研究历时10年,实现了大地测量、地球物理、地质、地震及天文的多学科交叉,绘出了中国大陆地壳运动的初步图像。我国在地球自转变化、精密地球参考坐标系的建立和维持,板块运动和区域性地壳运动,以及自然灾害预测预报等方面取得了大量原创成果。
鼓舞一代代青年为国奋斗
叶叔华在天文教育和普及等多方面的进步和发展同样做出了突出贡献。她不仅成功培养了新中国第一个天文学博士黄珹,而且启迪了无数年轻人的科学强国梦。2003年7月,叶叔华和同事朱能鸿院士等各界人士发起成立了上海市科学技术普及志愿者协会,她担任首届会长。她精心组织上海科技论坛,并首创了“院士圆桌会议”,最大程度地发挥了上海市科协搭建在政府和科学家之间的桥梁作用。
在几十年的科技创新奋斗生涯中,叶叔华还有一个虔诚的天文馆之梦。她深知天文学对提升一个国家综合科技实力和国民科学素质的意义。在她坚持不懈的倡导和呼吁下,全球最大的上海天文馆终于2014年立项,目前建设进展顺利,预计有望于2021年对公众开放,她希望天文馆不仅启蒙小朋友,同时能给成年人的人生观、宇宙观更深的启迪——知道我们在宇宙中的位置,知道我们在地球上的处境,知道我们下一步应该往哪里走。
如今,年逾九旬的叶叔华依然每天工作。每一天都在为将中国的天文事业推到国际最前沿而努力。
(根据《叶叔华院士学术成长资料采集工程研究报告》整理)