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青年科学家郭福来:给黑洞算“模型” 探宇宙之秘密

2018-12-16 18:04 来源:中国新闻网 参与互动 
青年科学家郭福来:给黑洞算“模型”探宇宙之秘密
    郭福来在办公室指导学生 张亨伟 摄
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  中新网上海12月9日电 题:青年科学家郭福来:给黑洞算“模型” 探宇宙之秘密

  作者 郑莹莹

  “宇宙中超大质量黑洞之于星系,正如一枚硬币之于地球。然而,这枚硬币却影响了整个星系的气候与发展。”中国科学院上海天文台研究员郭福来说。

郭福来展示上海天文台信息计算中心的超级计算平台 张亨伟 摄
郭福来展示上海天文台信息计算中心的超级计算平台 张亨伟 摄

  黑洞,人们眼中颇为神秘的天体,是40岁的郭福来期待用人生宝贵的时间去探索的谜题。

  郭福来说,黑洞原本只是爱因斯坦相对论的一个预言,有些间接证据,但一直没有很直接的观测证据,直到这两年发现了引力波,证明了黑洞不是虚构的,是真实存在的。

  在郭福来的办公室电脑里,宇宙难题化作一个个高深的计算模型。他的工作主要是研究超大质量黑洞周围发生的现象,以及它对所在的星系或者星系团的影响。

  郭福来1978年出生于浙江温州,初二那年学物理,他就喜欢上了这门学科。

  上世纪90年代中期,他来到了中国科技大学。那时,探索浩瀚宇宙的“科学种子”在他心中萌芽了,大学四年级时,他选择了天体物理专业,开始以有生之涯探寻浩瀚宇宙的秘密。

  那时,天文学在中国并不热门,而电子通信、计算机等专业在中国大学校园里很流行,郭福来说他也曾犹豫过,但却总是不自觉地把时间花到了数学、物理的学习上,“记得那时候,还自学了相当一部分麦克斯韦写的电磁学英文原著。”

  基于这份渴望,大学毕业后,郭福来选择去了物理学圣地之一的美国加州大学圣芭芭拉分校,攻读物理系博士学位;后来到加州大学圣克鲁兹分校从事博士后研究,这里是加州大学天文台总部所在,有许多国际知名的老中青天文学家,科研气氛非常浓厚;而后他又赴“爱因斯坦母校”瑞士联邦理工学院工作。

  读博士期间,郭福来的科学兴趣开始变得更具体,就是探索宇宙天体中的各种物理过程——天体物理。

  “天体物理是一个非常广阔的领域,可以应用到我们人类所积累的几乎所有物理知识,我们生活的地球家园本就是宇宙的一部分,”他说。

  也就是在这一时期,他开始慢慢跟黑洞“打交道”。“现在人类观测到的黑洞主要有两类,一类是跟恒星比较接近的黑洞,它的质量是几倍或者几十倍太阳质量,叫恒星级黑洞。另一类黑洞,就是超大质量黑洞,它的质量一般是介于100万到100亿倍的太阳质量之间,比普通黑洞大很多。”他说。

  美国费米伽玛射线空间望远镜于2010年在银河系中发现费米气泡,引起国际学术界轰动。

  “我们是最早提出它起源于银河系中心那个超大质量黑洞的,我们的模型就是说它是黑洞喷流产生的”,郭福来说。自从他了解到费米气泡的观测发现后,就很快有了这个想法并迅速开展模拟计算。他与合作者在国际上首次提出了银河系费米气泡的黑洞喷流模型,即证明银河系中心的超大质量黑洞的喷流爆发可以产生费米气泡,相关论文于2012年发表后,6年时间已被引用120多次。

  2013年夏天,郭福来回国呆了一个月左右的时间,走访了国内很多个天文学单位,见到了许多同行朋友,看到了中国科学大发展景象,“国内刚好是做科研的一个非常好的时机,那时候就觉得回国其实挺好的。”

  2015年,郭福来回国加入中国科学院上海天文台,开始组建一个计算天体物理方向的独立课题组。

  在中国,天文学不像物理、化学这些学科发展得那般早,尤其是天体物理的发展更是晚一些。但回来3年,郭福来明显感受到科研人才发展非常快,“你会发现天文学的科研人员增加非常多,我也感觉到竞争越来越激烈。”

  郭福来目前在研课题侧重于超大质量黑洞、宇宙线天体物理、星系星系团中的气体介质物理等研究。他想做点有意义的工作出来,“国际天文学研究竞争很激烈,每个好的方向都有很多人在做,我们需要最早把重要的结果做出来。”

  在他看来,跟其他工作不同,做科研需要非常投入。郭福来说,刚开始做科研的时候,脑子里天天想的都是这些科学问题,乃至于一些大突破都是在陪妻子逛商场时,坐在凳子上想出来的,“遇到Eureka moment(灵光一现的时刻,传说最早是古希腊科学家阿基米德洗澡时,想到用水可以测量金属皇冠体积时提出的),就赶紧回去改程序、重新计算。”

  “暗物质、暗能量、黑洞、星系、宇宙线、宇宙中的等离子体……,这些都是当前天文学家研究的宇宙对象,其中有些我们完全不知道其本质是什么,有些我们了解得更多一些,但总存在一些我们不清楚的关键问题。这些宇宙中的秘密,吸引我去探索,期待有一天能发现其中那一点点专属于我的重要秘密,不负韶华。”他说。(完)

【编辑:白嘉懿】
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