中國天眼 巡宇問天

“中國天眼” 貴州省平塘縣委宣傳部供圖

貴州省平塘縣通州中學天文社團學生正在利用光學望遠鏡進行觀測。 本報記者 單藝偉 攝

　　■跟著課本讀中國

　　主辦：中國教育報 協(xié)辦：人民教育出版社 

　　墨云遮天，碧浪鋪地，浪里獨舟，熠熠散發(fā)著銀白色的金屬光澤。

　　這里是貴州省平塘縣克度鎮(zhèn)大窩凼，500米口徑球面射電望遠鏡“中國天眼”坐落于此。站上山頂觀景臺俯瞰，巨型科學裝置鑲嵌在水流溶蝕形成的大坑之中，現(xiàn)代機械美感與山體自然環(huán)境精妙融合，宛若天成。

　　天文學是孕育重大原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)的前沿科學，也是推動科技進步和創(chuàng)新的戰(zhàn)略制高點。作為全球規(guī)模最大、靈敏度最高的單口徑射電望遠鏡，“中國天眼”被寫入人民教育出版社編輯出版的《習近平新時代中國特色社會主義思想學生讀本（小學低年級）》。

　　黔南的雨季霧靄蒙蒙。循著課本里的圖文，記者走近“中國天眼”，感受它震撼面容背后，更為深邃的科技之美。

　　辟新

　　驅(qū)車駛抵平塘縣通州中學，距離“中國天眼”僅有15公里了。在該校物理教師陳禮碧的課堂上，不遠處的大家伙有個更接地氣的比喻——“鍋”。

　　“這口鍋的直徑是500米。如果在里面裝滿蛋炒飯，夠全世界每個人分2碗、全中國每個人分10碗。”他用學生容易理解的方式描述“鍋”有多大。

　　對于射電望遠鏡而言，大就是王道。

　　來自太空天體的無線電信號穿越了遙遠的宇宙空間，極其微弱。大口徑意味著能覆蓋更廣闊的天區(qū)、收集更豐富的信息。

　　天文學看似浪漫，競爭卻相當殘酷，在觀測設(shè)備上表現(xiàn)得尤為突出。

　　古代中國曾長期是天文現(xiàn)象最精確的觀測者，而17世紀歐洲出現(xiàn)的第一臺天文望遠鏡打破了這個常態(tài)。直到20世紀90年代，因觀測設(shè)備落后，中國天文學家們?nèi)栽谑褂脟獾亩謹?shù)據(jù)開展研究。

　　1993年，國際無線電科學聯(lián)盟大會在日本東京召開，提出要在新千年建造新一代射電望遠鏡?！拔业没貒！睍r任中國科學院北京天文臺副臺長的南仁東，萌發(fā)了為中國建造大射電望遠鏡的夢想。

　　彼時，世界上最大的射電望遠鏡是美國的阿雷西博，直徑為300多米，而中國同類型設(shè)備的最大直徑不足30米。

　　關(guān)于“中國天眼”的夢想無疑是大膽的，可不大膽的又憑什么稱為夢想？南仁東開始四處奔走，爭取一切可以爭取的支持。

　　在平塘縣南仁東紀念館內(nèi)，記者跟隨一張張照片感受這一路的艱辛。

　　起初，南仁東西裝革履地站在主席臺發(fā)言；選址期間，他卷起褲腿、打著雨傘、身披塑料布，踉蹌在泥濘之間；建設(shè)時期，他頭戴安全帽、身著施工服，隱沒于建筑工人之中……

　　時光揉皺科學家的面容、催白他的頭發(fā)，卻終未辜負他的夢想。2016年9月25日，“中國天眼”落成啟用，距離構(gòu)想的提出，已經(jīng)過去了整整22年。殫精竭慮、鞠躬盡瘁，南仁東因其突出貢獻，2019年被授予“人民科學家”國家榮譽稱號。

　　最大的設(shè)備并不直接指向最精彩的發(fā)現(xiàn)，但它提供了一種前所未有的可能性。

　　大膽做夢、開辟新路、懷抱期待，而不執(zhí)著于最好的成果，“中國天眼”如此，平塘縣通州中學的天文教育亦是如此。

　　“中國天眼”落成后，一些“無用”的想法時不時從陳禮碧的腦海里冒出來?！拔覀兤教脸鋈サ暮⒆樱绻麑Α袊煅邸粏柸恢?，人家會問他的物理老師是誰，那不是很尷尬嗎？”

　　通州中學成立于1958年。記者環(huán)視校園，依山而建的教室、宿舍雖幾經(jīng)翻新，但樓梯上磨損的防滑條、教師辦公室破裂的地板磚，都透露著歲月的痕跡。這所鄉(xiāng)鎮(zhèn)寄宿制初中此前幾乎沒有過科學教育的嘗試，在這里講天文，聽上去就很“天文”。

　　可簡單的初心就像一個支點，讓陳禮碧有能量擔起更大的責任。

　　他在學校成立天文社團，并堅持每周給七年級學生上一堂天文地方課程。沒有相關(guān)知識儲備，能聽的講座他都去聽；天文科普遇到實操問題，他硬著頭皮和一線城市有經(jīng)驗的教師“拉關(guān)系”；沒有觀測設(shè)備，他便四處“化緣”……

　　花了7年時間，陳禮碧在一間半舊的空教室里擺滿了十數(shù)臺簇新的光學望遠鏡，也點亮了學生對宇宙的好奇心。長槍短炮的科技感令推門而入的記者發(fā)出驚嘆。

　　“我們的學生大多都是留守兒童。天文擴大了他們的視野、充實了他們的生活，讓他們知道自己也可以腳踏實地、仰望星空?！标惗Y碧這樣理解天文教育的意義。

　　面對學生，更多時候他則會說：“好好學習，以后就能繼續(xù)‘玩’天文?！?/p>

　　求索

　　“遙遠的宇宙到底長什么樣子？除了地球以外哪里還有生命體？”

　　和很多同齡人一樣，一提起宇宙，通州中學八年級（5）班學生魯安玉就會冒出一堆問題。加入天文社團后，他的問題更專業(yè)了——“通過‘中國天眼’，天上的星星我們都能看見嗎？”

　　“中國天眼”不是“看”的，而是“聽”的。在平塘國際天文體驗館，記者詳細了解了“中國天眼”的工作原理。

　　與光學望遠鏡利用視覺觀測不同，射電望遠鏡會收集天體輻射，轉(zhuǎn)化加工成可以記錄和顯示的信息用以科學研究。這帶給人類一種新的觀察宇宙的角度。

　　“中國天眼”的靈敏度是阿雷西博的2倍，巡天速度是其10倍，將在未來20—30年間保持世界一流設(shè)備的地位。這不僅源于它的規(guī)模，更源于它史無前例的主動反射面技術(shù)。

　　傳統(tǒng)射電望遠鏡的反射面是固定的?！爸袊煅邸眲t利用底部的柔性索網(wǎng)托起4450塊反射面板，使反射面局部可以跟隨索網(wǎng)的伸縮做到瞬時變形，從而更好地聚焦目標天體、滿足觀測需要。這也要求索網(wǎng)能在承受巨大重量的同時抗反復拉伸。

　　當時，市面上的鋼索全部在疲勞試驗中失敗，南仁東和團隊用兩年時間跑遍大半個中國、幾十個生產(chǎn)廠家。經(jīng)過一百多次試驗，他們終于找到了性能理想的鋼索。

　　在南仁東紀念館內(nèi)，記者看到了“完美鋼索”的橫切面。7條細鋼筋合抱成一組，5個鋼筋組再合抱成一條，仿佛象征著“中國天眼”團隊的團結(jié)共進、上下求索。

　　微觀層面，陳禮碧也是一個求索者。他面對的問題是“為什么折騰”。

　　天文社團初創(chuàng)，沒有經(jīng)費來源，陳禮碧自費參加天文活動，家人問“為什么折騰”；高級教師的職稱已經(jīng)拿到了，天文科普也很累，同事問“為什么折騰”；學生個個面臨中考壓力，課本上要考的還不一定學得好，家長問“為什么折騰”。

　　一些時候他會給出“合理”的解釋：參加天文活動能鍛煉學生的大腦，無形中他們的解題方式就會更靈活。更多時候，他像一顆恒星，沉默而孤獨地自轉(zhuǎn)。

　　宏觀層面，科學技術(shù)正以日新月異的速度發(fā)展。黨的十八大以來，我國基礎(chǔ)前沿研究實現(xiàn)新突破，戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域迎來新跨越，創(chuàng)新驅(qū)動引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展取得新成效，科技體制改革打開新局面，科技事業(yè)取得歷史性成就、發(fā)生歷史性變革。在一體統(tǒng)籌推進教育科技人才事業(yè)發(fā)展的大背景下，2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，把對科學教育的認識提升到了新的高度。

　　一個發(fā)展中大國決心優(yōu)化她的發(fā)展方式，這股春風吹遍了神州大地，也吹到了黔南的山坳中。2021年教師節(jié)，中共平塘縣委、平塘縣人民政府授予陳禮碧“平塘縣優(yōu)秀教師”稱號，恒星的光芒開始照亮他身邊的小宇宙。

　　“開始是興趣，后來變成愛好，現(xiàn)在是責任了，不做不行。”志同道合者越來越多，學生發(fā)展得越來越好，今天的陳禮碧覺得自己終于“撥開迷霧了”。

　　他實現(xiàn)了人生價值的求索。

　　問天

　　2024年中秋節(jié)，陳禮碧和天文社團把觀測設(shè)備搬到了校外。在平塘縣通州鎮(zhèn)荷塘橋廣場，他們和周邊社區(qū)的居民一起賞月。“月亮怎么是坑坑洼洼的？”“那么多坑是怎么形成的？”對于很多老鄉(xiāng)來說，這是月亮第一次褪去神話的面紗。

　　從低頭弄田到仰望星空，平塘人的生活因“中國天眼”而改變，這個山區(qū)小城也吸引了全世界的目光。當?shù)鼐o抓機遇，發(fā)展天文科普旅游和研學產(chǎn)業(yè)，在以自然風光見長的貴州，樹起了一塊科技與自然之美交相輝映的金字招牌。

　　公路兩側(cè)的天文儀器浮雕、飛碟造型的路燈、天文小鎮(zhèn)充滿科技感的建筑、校園里四處張貼的天文學家語錄……平塘海拔不高，但穿行于此，記者覺得自己與天空、宇宙似乎更近了一些。

　　按照直線距離來計算，離地面100公里的地方就是天空的邊緣。如果有一條垂直向上的公路，開車一小時，我們就能觸碰宇宙?？汕О倌陙恚﹁滂裟_步，在宇宙的規(guī)則和尺度下，我們渺小、微不足道。

　　但縱使是太倉一粟，人類也從未停止對宇宙的探索。

　　宣夜說、蓋天說、渾天說，古代中國人用大膽的想象在腦海中構(gòu)筑宇宙的模樣。圭表、渾天儀、水運儀象臺，古中國天文學家用精巧的儀器觀測宇宙，預測禍福、指導生產(chǎn)。

　　時光轉(zhuǎn)入新時代。2017年10月10日，中國科學院國家天文臺收到了由“中國天眼”捕獲的首批脈沖星信號。這是人類首次聆聽到來自1.6萬光年外和4100萬光年外的脈沖星信號，使我國實現(xiàn)了零的突破。

　　截至目前，“中國天眼”已發(fā)現(xiàn)新脈沖星超900顆，是同時期國際上其他望遠鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的3倍以上。要知道，人類發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星后的半個世紀里，全世界發(fā)現(xiàn)的脈沖星也不到3000顆。

　　首次在射電波段觀測到黑洞“脈搏”，發(fā)現(xiàn)迄今已知軌道周期最短脈沖星雙星系統(tǒng)，探測并構(gòu)建世界最大中性氫星系樣本……近年來，“中國天眼”持續(xù)產(chǎn)出重量級發(fā)現(xiàn)。德國馬克斯·普朗克射電天文學研究所的天文學家勞拉·斯皮特勒預測，到本世紀30年代，“中國天眼”將為人類研究超大質(zhì)量黑洞碰撞等天文學前沿研究積累大量數(shù)據(jù)。

　　“FAST”，這是“中國天眼”全稱的英文縮寫，作為單詞恰好是“快速”的意思，仿佛注解著中國天文從追趕到超越的速度?！斑_則兼濟天下”，未來，“中國天眼”將持續(xù)為人類極目宇宙貢獻中國智慧、提供中國方案。

　　在平塘國際天文體驗館的大廳里記者注意到，一組雕塑吸引參觀者打卡、拍照——屈原站在地球模型上，挺身昂首，直指天花板上的星系圖。

　　“明明暗暗，惟時何為？陰陽三合，何本何化？圜則九重，孰營度之？惟茲何功，孰初作之？”2000多年前，屈原或許就是這樣對著天空發(fā)問，想知道宇宙、天體和生命的奧秘。

　　今天，在同一片天空下，帶著同樣的好奇，“中國天眼”正屏聲聆聽，等待廣袤的宇宙給予人類期盼已久的回答。

　?。ū緢筇貏e報道組成員：本報記者 張瀅 劉亦凡 歐媚 單藝偉 執(zhí)筆：本報記者 劉亦凡 歐媚）

《中國教育報》2024年10月17日 第04版