專訪天文大咖：我曾去監(jiān)獄教天文，在那里遇到了最好的學(xué)生
20年前的James Gunn在他普林斯頓大學(xué)的辦公室里搗鼓CCD。身后顯示器上是他女兒和兒子的照片，墻上貼著由斯隆巡天發(fā)現(xiàn)的第一張真正意義上的高紅移類星體的光譜。
傳說，James Gunn還在萊斯學(xué)院（現(xiàn)為萊斯大學(xué)）讀本科的時候就是一枚妥妥的學(xué)霸。據(jù)說他每次物理考試都拿滿分，還比其他學(xué)生都早交卷二十分鐘。物理系的老師們決定偷偷給他出一份特殊的試卷，里面都是老師們絞盡腦汁想出的最難、最狡猾的題目。考試時，先把正常的試卷發(fā)給其他同學(xué)，而那份特殊試卷放在最下面，發(fā)到了Gunn手里。Gunn交卷時老師問他感覺如何?！昂芎孟壬?，您出的題比以前強多了,” Gunn說。結(jié)果他又考了個一百分。從那以后他們班誰考試得了第一名，大家就說“you’ve Gunned it.”
本文為2020年9月Gunn與賽先生記者辛玲專訪的下篇。（點擊此處查看上篇）
撰文 | 辛玲
責(zé)編 | 韓越揚 呂浩然
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Q
您接觸過不少中國學(xué)生，您覺得他們的優(yōu)勢和劣勢是什么？
Gunn：我們這里的中國學(xué)生都特別優(yōu)秀。我個人最喜歡清華女生，因為她們個個都那么棒！中國學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)極好，但他們稍微欠缺一點對天文的直覺。理論能力強于觀測能力。不過他們那么聰明，學(xué)起來也很快，很多人后來都變成了觀測高手。
Q
您如何看待中國天文學(xué)的發(fā)展？
Gunn：中國天文學(xué)的發(fā)展非常迅速。其中一部分原因是提高了開放性，加強了與西方天文界的交流。雖然中國起步晚，但已上升到了很高的位置。中國天文有個硬傷，就是境內(nèi)沒有理想的觀測臺址。我聽說中國天文界對這個問題有廣泛共識，但要解決又涉及很多政治因素。中國希望把望遠(yuǎn)鏡建在自己的土地上，而西方對中國又缺乏信任。結(jié)果就是到現(xiàn)在為止中國沒有真正大型的、世界級的天文臺。希望這一點將來能夠改善。
總的來說中國天文學(xué)一直在進(jìn)步，可以說中國已經(jīng)是個天文大國了（major player）。隨著大量資金和人力的投入，可以預(yù)見在不久的將來，它將成為天文發(fā)展的真正推動力之一。
Q
您剛才提到了一個重要問題：究竟應(yīng)該把錢花在自力更生還是國際合作上？
Gunn：這個問題不好回答。如果把所有錢都投到一個大的國際項目，而沒有足夠的錢去培養(yǎng)國內(nèi)力量的話，最終會導(dǎo)致沒有人能用（或充分利用）大望遠(yuǎn)鏡。日本也遇到過類似問題，他們解決得很好：建造一個自己的大望遠(yuǎn)鏡，而最后做出來的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡（譯者注：Subaru Telescope，位于夏威夷Mauna Kea山頂）簡直太棒了，他們還借此培養(yǎng)了自己的天文人才。日本現(xiàn)在也在參與三十米望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)。他們沒有直接跳到三十米，也是明智的選擇。
Q
昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡是日本自己的設(shè)計嗎，還是日美合作？
Gunn：應(yīng)該說是由日本工業(yè)界領(lǐng)銜設(shè)計的。整個望遠(yuǎn)鏡主要由三菱公司設(shè)計建造，這就是為什么理論上它仍屬于三菱而不是日本天文界。這是雖然是一臺純粹的日本望遠(yuǎn)鏡，但西方天文學(xué)家也一起出謀劃策。這個望遠(yuǎn)鏡要是讓西方人來做，他們很可能會盡量做得小而輕，通過發(fā)展各種工業(yè)技術(shù)來降低成本。但日本人非常謹(jǐn)慎，他們覺得那樣的設(shè)計太冒險。很多人認(rèn)為昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡設(shè)計過度了（over-engineered），但三菱的工程水平是世界一流的，這也使得望遠(yuǎn)鏡的運行效果非常好。
Q
從十米級到三十米，我們的望遠(yuǎn)鏡越造越大，越造越復(fù)雜，也越來越貴。貴到一個國家負(fù)擔(dān)不起，必須通過國際合作。您覺得這是天文學(xué)未來發(fā)展的必經(jīng)之路嗎？
Gunn：這個問題非常有趣、非常重要，所有的天文學(xué)家都在思考，但我還沒有答案。我認(rèn)為這種現(xiàn)象對天文學(xué)的整體發(fā)展是相當(dāng)有害的。拿哈勃望遠(yuǎn)鏡來說，我六十年代開始參與建設(shè)，直到1992年才發(fā)射。一個研究生要是想?yún)⑴c這樣一個項目，拿他們的分工寫篇碩博論文，簡直是不可能的。項目那么大、時間那么長，而研究生就那么幾年時間，無從下手。不過小望遠(yuǎn)鏡也做不了更多工作。這個矛盾還沒有人真正認(rèn)真去解決。
大型望遠(yuǎn)鏡的科學(xué)產(chǎn)出絕對是一流的，但其中涉及的人的因素也比較復(fù)雜。這么大的項目，學(xué)生很難把我當(dāng)年學(xué)的那一套（電子系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等）全部掌握了，也很難產(chǎn)生什么影響力。我們那時的項目就兩三年，在技術(shù)研發(fā)和時間方面都是可控的。現(xiàn)在完全不是這樣了。
Q
那您對年輕人有哪些建議？
Gunn：我不知道（笑）。我們應(yīng)該開辟規(guī)模小一點但同等重要的事給年輕人做。就拿三十米望遠(yuǎn)鏡為例，讓一個年輕人去設(shè)計主鏡支撐結(jié)構(gòu)的一小部分，他（她）就會愛上這個項目、愛上天文學(xué)嗎？估計不會，因為他看到的只是一棵樹，而不是整片森林。
這又回到了我剛才說的開放和多樣的重要性。每個大項目都那么復(fù)雜，沒有一個人能把所有問題都搞清楚。想知道觀測數(shù)據(jù)好不好，你得先搞懂儀器都是怎么運行的。數(shù)據(jù)分析正不正確？你得先學(xué)會使用分析軟件。想要最終獲得一個可信的結(jié)果，靠一己之力是絕對不可能做成的，只有合作。在科學(xué)和工程兩方面來看，天文合作的可行性和效果都是不錯的。想一想，哪怕是三十米望遠(yuǎn)鏡項目辦公室的人，他們的知識和理解也必然是有限的，畢竟一部分鏡子在日本生產(chǎn)，一部分鏡子在中國生產(chǎn)，等等。聽起來不太人性化，但這些大項目最終應(yīng)該都能成功。
1999年James在新墨西哥州阿帕奇波因特天文臺（Apache Point Observatory）。當(dāng)時斯隆巡天處于試運行階段，主鏡剛剛安裝完畢。他對望遠(yuǎn)鏡的順利運行感到欣喜。
Q
在您的自傳中，您說近年來的天文成就應(yīng)該主要歸功于技術(shù)的發(fā)展而非人類智慧的進(jìn)步。這是什么意思？
Gunn：就是字面上的意思。我覺得我們沒比幾十年前的人高明多少。跟半個世紀(jì)前比，我們對于宇宙的定量理解提高了很多，但這都得益于儀器的建設(shè)：CCD相機、光纖、計算機等等。也有少數(shù)科學(xué)家做出了重要的理論工作——畢竟沒有分析理解的數(shù)據(jù)就是無用的數(shù)據(jù)——但我真覺得他們沒比五六十年前的理論家們更聰明（笑）。
多年前我在加州理工有個同事叫汀斯利（Beatrice Tinsley）?？梢哉f她是天文學(xué)領(lǐng)域的第一個唯象學(xué)家（phenomenologist）。唯象學(xué)家主要是用數(shù)學(xué)理論來解釋大科學(xué)裝置產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。現(xiàn)在這樣的人不叫唯象學(xué)家了，但大多數(shù)天體物理學(xué)家實際上做的就是唯象學(xué)（phenomenology）研究，用他們熟悉的理論來合理地解釋觀測數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)的急劇增加，這個技能變得越來越重要。
如果我們不曾發(fā)明CCD相機、光纖和計算機，那我們對宇宙的認(rèn)識可能跟五六十年前相差不大。我們的成就主要就是積累了數(shù)據(jù)，但我們對數(shù)據(jù)的分析理解能力沒有本質(zhì)上的提高。
Q
您怎么看待美國政治氣候?qū)μ煳暮涂茖W(xué)的影響？
Gunn：簡直太糟糕了。受影響的當(dāng)然不僅是天文，而是所有科學(xué)學(xué)科。這種“科學(xué)不重要”、“我們可以只選擇相信和自己信念相符、而排斥其他不符的科學(xué)理念“的做法真的很可怕。我希望一切能夠好起來，但明顯要看十一月份的選舉結(jié)果。其實在美國歷史上，聯(lián)邦政府一直都比較青睞科學(xué)，這是第一次科學(xué)受到如此嚴(yán)重的破壞。即使是以前對科學(xué)不感興趣的總統(tǒng)們也沒有讓科學(xué)遭受這么嚴(yán)重的創(chuàng)傷。
Q
您還去過新澤西州監(jiān)獄教天文課，這個經(jīng)歷對您有什么影響？
Gunn：這讓我成為一個更好的人。之前我對美國的監(jiān)獄系統(tǒng)完全一無所知。我不知道黑人占新澤西州總?cè)丝诘?2%，但在監(jiān)獄里，黑人占犯人總數(shù)的80%。去監(jiān)獄教書以后，我發(fā)現(xiàn)里面很多人都極其聰明、上進(jìn)，他們都是因為經(jīng)濟(jì)狀況太絕望而進(jìn)去的。我忍不住問自己，“如果我也那么窮，現(xiàn)在會不會也在蹲監(jiān)獄？” 我想很可能是的。黑人問題的歷史很長，他們先是被賣到美洲當(dāng)奴隸，然后長期被當(dāng)成二等甚至三等公民。這種情況必須改變。這對美國人民的道德和心理健康都是極其有害的。
在新澤西監(jiān)獄里我遇到過我這輩子教的最聰明的學(xué)生之一。他的數(shù)學(xué)和寫作都極有天賦。他出獄后發(fā)現(xiàn)社會很難容納他，對他太絕情，而他也意識到自己的特殊性，后來他拋下妻子和孩子自殺了。
Q
謝謝您分享這個故事。最后一個問題：如果您當(dāng)初沒有進(jìn)入天文學(xué)，您會選擇什么職業(yè)？
Gunn：真不好說。我四五歲時就迷上了天文，所以沒太考慮過其他可能性。應(yīng)該是我缺乏想象力吧（笑）。但我對科學(xué)感興趣，不分學(xué)科。我差點成了物理學(xué)家，所以我想我可能會選擇做物理。我有時又想，年輕時應(yīng)該在生物上多花一點時間，生物學(xué)也是非常有趣和重要的。
Q
所以您還是想當(dāng)個科學(xué)家。
Gunn：對，對，對，這是肯定的（笑）。
本文圖片均由James Gunn提供。
參考文獻(xiàn)：
Finkbeiner, A. (2019). The Astronomer Who’d Rather Build Space Cameras. Quanta Magazine, retrieved on Oct. 3, 2020 from https://www.quantamagazine.org/jim-gunn-the-astronomer-whod-rather-build-space-cameras-20190418/#
Gunn, J. E. (2020). Jack of All. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 58: 1-25. Retrieved on Oct. 3, 2020 from https://www.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev-astro-112119-041947
Wikipedia. James Gunn (astronomer). Retrieved on Oct. 3, 2020 from https://en.wikipedia.org/wiki/James_Gunn_(astronomer)
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