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黄润乾 探索星空 书写传奇
2011-2-12 16:16:45     编辑:yuxuantang   文字大小:【】【】【】    【打印本页】【关闭本页
“天文学是非常有意思的,宇宙中有那么多的星星,各有特点,所以我是越学越爱,越爱就越想去探究。”——黄润乾

诚恳谦和、文静儒雅是75岁高龄的黄润乾院士给人的印象。一谈起钟爱的天文学,他马上就神采焕发。“天文学在航海、农业等领域都有着重要作用……”饱含着无尽深情,黄润乾回忆起往昔峥嵘岁月。

不经意中与“天”结缘

抗日战争爆发时黄润乾年仅4岁,他随父亲辗转来到云南曲靖。中学先是在昆明的一所私立学校读,一年后转到天祥中学。对黄润乾影响最大的是黄润乾姐夫——张爕,清华的高材生,解放前留美,是一个非常有才华的人,和杨振宁、李政道都在美国麻省理工大学。他1948年回国,黄润乾那时非常崇拜他,留美,麻省理工大学,还是数学家。黄润乾曾经以他为榜样,幻想着将来要考上清华,出国留学,回来当一名科学家。

黄润乾哥哥对黄润乾的影响也很大,他高二就考上了清华大学。初三毕业时黄润乾利用暑假补课,张爕给黄润乾讲课。他讲的快,黄润乾接收的也快。到了高中的时候,其他同学学代数,黄润乾都学过了,高中物理也学过了。但再听一遍收获就更大,课余时间就自己做习题。

在高二的时候,黄润乾和同班的孙骞同学就考上了云大航空系,但没有去,目的是要考清华。黄润乾高考的时候,一个人可以填报3个志愿,黄润乾第一志愿填的是清华航空系,第二志愿是清华物理系,第三志愿是清华气象系。1951年考上清华,学的是气象系。黄润乾不怎么喜欢气象系,想学工科建设国家。黄润乾这一代人,都是看着国家解放的,解放前旧中国的情景,日本侵略中国的情景,这些黄润乾都亲身经历过。解放后,看到新中国站起来了,那种心情啊!当初填报气象系只为进清华,想着进来后可以换专业。

在清华学了一年,国家要选派出国留学生,先是选拔,后是考试。宣布的时候黄润乾是去留苏,学厂房建设。临走前3天,总理和安子文来了,说要从650名留苏学生中抽150名到东欧。黄润乾被分到民主德国席勒大学学天体物理。那时,想着学天体物理就是整天呆在郊外的天文台,不知道学天体物理有什么意思。总想建设国家啊!但还是服从了国家的分配。

临出国前,中央首长来做报告。刘少奇做报告时候讲,国家这么困难,还送你们去国外读书,你们应该想到学5分是应该的,学4分就自己好好想想,学3分不要组织讲自己就背着铺盖回来吧。苏联实行的是5分制,5分最高,3分及格。
出去后,思想上还是想不通。但是,到了那里,也只能一心一意地学。德国的学分制刚好和苏联相反,1分最高,3分算及格。黄润乾绝大多数功课都是1分。在席勒大学留学时,黄润乾还和魏格特结下了深厚的友谊。他那时是刚从大学毕业分到天文台的年轻助教。天文台人很少,就只有20来个人,那时黄润乾和他就成了好朋友。

现在回过头来想,黄润乾非常庆幸学天体物理。黄润乾的所长,从中学开始就是数学、物理和外语。所以,黄润乾搞天体物理就很合适。一个自然科学家的任务就是去了解自然、研究自然的规律和本质,物理学家是研究地面上的各种物理现象和规律,天体物理学家是研究天体的现象和规律。懂得天体的一些规律和本质,同样可以把这些知识用到国家建设上去。

1958年,在德国留学5年后回到国内,在兰州物理研究所工作,主要从事国防科学研究。

1976年黄润乾被调到云南天文台。天文黄润乾已经丢了18年了,黄润乾和国内的同行差得很远,国内的水平又和国际差得很远。思想压力很大,很想在短时间内赶上。当时,天文上有好多新的学科,如高能天体物理、等离子天体物理……面对这么多新学科,黄润乾选择什么方向?这是一个很难的事。选择不好,就赶不上去。

师从名师 痴迷星空

1977年,美国天文代表团一行10人访华,代表团成员都是世界著名的天文学家,还有诺贝尔奖得主,其中有一位是世界著名的恒星结构和演化理论专家——史瓦西教授。他是由德国去美国的犹太籍科学家,而黄润乾又会讲德文,就主动陪同他到石林和西山。黄润乾很诚恳地请教他,希望他能帮黄润乾找到方向。他说:“人类认识恒星的规律还远远没有结束和完善。恒星结构和演化理论、恒星大气理论是天体物理的基础,如果一个国家的天体物理研究在这些基础部分不能取得深入进展,那么这个国家的天体物理研究水平不可能很高。”

他回去以后,还送了黄润乾一套《恒星结构原理》的书。他使黄润乾认清了方向、选择了恒星结构和演化理论。正是由于黄润乾选择了这个方向,黄润乾才去读恒星结构和演化理论的文章,也才知道德国在这个领域有一位有名的专家就是魏格特教授。而后,黄润乾又有机会直接到他那工作和学习。

美国代表团中有位成员,他给云南天文台的研究人员照了张相。回国后就写了一篇文章介绍云南天文台,刊登在美国《天空和望远镜》杂志上,还登载了照片和各人的名字。魏格特教授从这张照片中认出了黄润乾。那时,魏格特教授是汉堡天文台的台长、世界著名的科学家。

1978年,中国天文代表团到德国考察。魏格特就请代表团带个信向黄润乾问好。代表团回来后,告诉黄润乾魏格特的口信。那时黄润乾正在读恒星结构方面的书籍,看到有个著名的专家叫魏格特,但没对上号。代表团捎信来,才知道原来他就是黄润乾的老朋友。黄润乾非常高兴,立即回了信。魏格特回信说:非常希望你能到德国来工作,他本人也愿意到中国去访问。黄润乾就向中国科学院报告了这个信息,科学院马上让黄润乾发函邀请魏格特。不到一个月,魏格特就来了。第一天在云南天文台做报告,黄润乾当翻译。就在黄润乾翻译的时候,管外事的一位女同志招手让黄润乾出去一下。她说科学院来电话要黄润乾马上出国,原来是魏格特教授真的邀请黄润乾去德国工作。魏格特教授结束中国的访问,前脚刚到汉堡,不到一个星期黄润乾也到了汉堡。

在魏格特教授的真心帮助下,黄润乾迅速地向落后了20年的恒星结构和演化理论追赶。黄润乾主要从事恒星结构演化理论研究,但想着回国后要把恒星物理搞上去,又到恒星大气理论组里学习。回来后,很快在云南天文台建立了恒星物理组,把恒星结构演化理论、恒星振动理论和恒星大气都作为研究内容。

在德国工作的那两年,黄润乾和魏格特教授经常讨论,晚饭后还散步讨论,两人合作在一级学术刊物上发表了3篇理论性文章。最后,连素未谋面的汉堡计算机中心的人都知道,汉堡天文台里有个中国学者每晚都在算题。“那真是拼了命的两年。”

自1958年从德国席勒大学学成归国,黄润乾先后在中科院兰州物理研究所和中科院云南天文台等单位工作。30余年遨游于恒星物理研究领域,黄润乾对天体物理怀有一种难以言表的深情,与星星交流对话的时候是他人生中最快乐的时光。然而,一路走来,科学的道路并不平坦。日复一日,每天几乎都是枯燥乏味的天文物理运算,忍受着常人天文观测发现,很多恒星会向外喷发物质,形成星风,这些发现是对物质守恒和角动量守恒的双星演化理论的挑战。然而,双星中物质损失的机理是什么?双星的物质损失与角动量损失的关系如何等一系列理论谜团始终无法解开。因此,在上世纪70年代到90年代初,许多天体物理学家只好采用未知参量来描述物质损失和角动量损失。

在这期间,黄润乾深入研究了双星中有物质损失和角动量损失情况下的各种复杂物理过程,在国际重要天体物理刊物《Astronomy and Astrophysics》发表论文4篇,从理论上破解了上述难题,使双星非守恒演化奠定在严密的数理基础上。世界著名的双星和大质量恒星专家J•P•DeGreve在他的评述报告中用很大篇幅详细介绍了这一理论,并肯定了文章中所提出的潮汐效应和互相辐射效应对星风物质损失机理的影响,尤其是高度评价了关于辐射效应对物质交换的影响可以忽略的重要结论。

《Astronomy and Astrophysics》对这项工作的评审意见是:“这是一篇杰出的论文,科学意义很重大。仔细计算了有星风物质损失的大质量双星系统的演化,获得了全新结果。” 此后,黄润乾与Weigert合作,最先提出星风激波理论,在国际上得到广泛应用,并为紫外线和X射线卫星的大量观测结果所证实。黄润乾在其中的主要贡献是:给出了星风激波基本方程组,得到了激波的精确位置和形状,并用计算的结果与观测对比。星风激波理论得到国际上的高度重视和评价,不仅应用于大质量双星中,而且应用于其他许多天体物理现象,如超新星遗迹、大质量星的周边结构等。
由于子星结构与内部过程的复杂性,以及轨道参量变化受多种因素影响等原因,至本世纪初仍没有转动双星演化理论的出现,人类始终无法真实了解转动双星的结构和演化。黄润乾从2002年开始,经过3年多的深入研究,建立了严密的转动双星结构和演化理论,终于将这些问题逐一解决。

这些重大创新成果为黄润乾赢得了荣誉:1999年当选为中科院院士,先后获中科院自然科学二等奖、中科院科技进步二等奖、中国天文学会首届张钰哲奖等多项奖励。

淡泊名利 执着探索

“前人已做了许多研究工作,我只是做了其中一部分”,面对接踵而至的掌声和荣誉,黄润乾谦逊如昔。他以自己的亲身经历谆谆教导年轻的科技工作者:“科研上要出点东西,不仅要刻苦努力,站在学科的高度上选准研究方向同样很重要。”1976年,43岁的黄润乾调到云南天文台,在浩如烟海的天文领域里应该选择什么作为自己研究的目标?黄润乾举棋不定。“当时许多人劝我不要搞恒星,因为恒星研究的许多重大结果都出来了,剩下的都是难啃的硬骨头。”然而,黄润乾注定要和恒星结缘。在这个节骨眼上,刚好有一位美国普林斯顿大学著名的天文学教授来云南天文台,在陪同参观中,黄润乾向他坦露了自己的困惑。“人类认识自然永无止境,恒星是天体研究的根本,目前人们对它的研究还只是开了个头。”这位著名学者的一番话让黄润乾下定决心,迎难而上致力于恒星研究并攻克一系列理论难题,从此揭开了他人生中最精彩的一页。

“选择了自己研究的方向和课题,我就把毕生的精力都投了进去,淡泊名利,专心搞学问。”黄润乾很平静地说,就像农民的天职是种地,工人的天职是做工,而自然科学家就是一心一意地搞研究,“天文学是非常有意思的,宇宙中有那么多的星星,各有特点,所以我是越学越爱,越爱就越想去探究。”天体研究不同于其他的研究领域,更多的是依靠理论,平时用计算机模拟恒心现象和天体的运行规律,黄润乾到了痴迷的程度,就像年轻人打游戏上瘾一样,睡觉都在想,脑子根本停不下来。

执着于天文,无论科研条件多么艰苦,黄润乾也从未轻言放弃。恒星演算程序很复杂,每个模型都有几千个子条目,需要借助大内存计算机来完成计算。在上世纪70年代,云南天文台还没有大内存的计算机,许多物理程序无法计算,只能到北京去计算,黄润乾往往一去就是几个月,住的是条件简陋的地下室,为抓紧时间,他经常不分白天黑夜地守在电脑旁,饿了就吃点干粮充饥。就这样,黄润乾以执着严谨的科学精神,取得一系列卓越成就,将自己的人生演绎得也如星空般璀璨。

在长期的恒星物理研究中,黄润乾培养了一大批天文人才,他的许多学生已成长为天文界的骨干。他撰写了5本物理专著,其中《Stellar Asrtophysics》由国际最著名的科技出版社Springer出版,不仅系统而完整地阐述了近代恒星物理的内容和进展,而且有相当多的篇幅介绍了黄润乾和他领导的研究组的重要成果。该书的出版,表明了我国恒星物理研究在国际上的地位,并能引导研究人员迅速进入研究前沿阵地;他撰写的《恒星物理》专著被列入中科院研究生教材用书,成为我国各高校和研究所培养天体物理研究生的重要教材之一。

年轻时的黄润乾活泼好动,喜欢体育、唱歌。后来,由于整天做着推导、计算工作,他变得不那么好动了,久而久之,就慢慢放弃了这些运动。“几十年下来,我觉得我都变呆了”,黄润乾笑言。常常超负荷工作,他患上了心脏病,但他依然拼命工作,有好几次昏倒在讲台或工作台上。“这样值得吗?”有人问。“当然值得。人的一生总不能糊里糊涂地度过,要对社会有所贡献就必须有所付出”,黄润乾毫不含糊地回答。

“一名科研工作者,要淡泊名利,研究中要严谨、刻苦”,黄润乾认为,做自然科学研究需要全身心地投入,选准方向,刻苦攻关。黄润乾在研究起步晚、科研条件差的情况下,在恒星研究领域仍然取得了非凡的成就。“成功源于对天文科学的热爱和执着”,黄润乾总结道,“目前正致力于研究大质量相接双星”,在探索星空的征程中,黄润乾期望走得更远。

历程评述:
在学生眼中,黄润乾是德高望重的学者。“记得我第一次见黄老师时,觉得他很少笑,严肃是最深的印象,他对科学的严谨和执著也一直影响着我。”年轻一代的天文学家韩占文如此评价自己的恩师。
为表彰中科院院士黄润乾对中国天文学事业作出的突出贡献,经国际天文学联合会小天体命名委员会2008年12月12日批准,国家天文台于1995年3月24日发现的,获得国际永久编号为120569号的小行星被正式命名为“黄润乾星”。 文/星域

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