專訪Carlos Frenk，研究暗物質(zhì)“溫度”的宇宙學(xué)家 | 賽先生天文
“我們既然花了不到一年干掉了熱暗物質(zhì)，現(xiàn)在讓我們?cè)倩◣讉€(gè)月時(shí)間干掉冷暗物質(zhì)吧?！?/span>
那是1982年，從那之后的30年，我仍然在試圖干掉冷暗物質(zhì)模型。我最終沒(méi)有能夠干掉冷暗物質(zhì)，而研究它成了我的職業(yè)。
采訪 | 李然（國(guó)家天文臺(tái)）
編輯 | 韓越揚(yáng)
Carlos Frenk 是一位出生于墨西哥的英國(guó)科學(xué)家。他1976年在墨西哥國(guó)立自治大學(xué)（National Autonomous University of Mexico）獲得學(xué)士學(xué)位，于1981年在劍橋大學(xué)獲得天體物理的博士學(xué)位。在上世紀(jì)八十年代，Carlos Frenk和合作者M(jìn)arc Davis，George Efstathiou，Simon White一起用計(jì)算機(jī)數(shù)值模研究宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)形成，給出了宇宙由冷暗物質(zhì)主導(dǎo)的決定性證據(jù)。2001年Frenk建立了杜倫大學(xué)計(jì)算宇宙學(xué)中心，成為了第一任中心主任（直到現(xiàn)在仍然是），并擔(dān)任Ogden基礎(chǔ)物理講席教授（由Peter Ogden捐贈(zèng)設(shè)立）。他在2004年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)士。Frenk一生獲得過(guò)眾多榮譽(yù)，包括皇家學(xué)會(huì)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)拢ㄓ?guó)最重要科學(xué)榮譽(yù)），Gruber獎(jiǎng)（宇宙學(xué)領(lǐng)域最重要獎(jiǎng)項(xiàng)）。
在這篇專訪中，Carlos Frenk細(xì)述了他的科研之路，以及他對(duì)中國(guó)天文學(xué)的觀察與建議。
問(wèn)=李然
答=Carlos Frenk
想要研究“為什么”
問(wèn)：據(jù)我所知你讀過(guò)不同的本科專業(yè)，你最終為什么選擇了天文領(lǐng)域呢？
答：是的，最開始的時(shí)候，我學(xué)習(xí)了三個(gè)學(xué)期的工程，然后意識(shí)到自己相比于學(xué)習(xí)“怎么做”，更想要研究“為什么”。之后，我學(xué)習(xí)了物理，同時(shí)我也學(xué)習(xí)了文學(xué)專業(yè)。但是我最終沒(méi)有得到文學(xué)專業(yè)的文憑，因?yàn)槲覜](méi)有去寫論文。
有一個(gè)時(shí)期，我沒(méi)有辦法決定，是想要做天文學(xué)、粒子物理、還是相對(duì)論。在墨西哥，你要完成一個(gè)本科的學(xué)業(yè)，你需要去做一個(gè)本科論文。我發(fā)現(xiàn)天文學(xué)論文要比粒子物理或者相對(duì)論的論文更有意思。
我的本科論文是關(guān)于繞轉(zhuǎn)的黑洞和恒星，恒星會(huì)向黑洞傳輸相對(duì)論性運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)。那是1974年，這樣的研究還比較新奇。論文結(jié)束后，我的導(dǎo)師跟我說(shuō)，你應(yīng)該去做一個(gè)天文的博士。這時(shí)候我遇到了Martin Rees（著名天文學(xué)家，曾任英國(guó)皇家學(xué)會(huì)主席，當(dāng)時(shí)是劍橋天文研究所主任），他說(shuō)：來(lái)劍橋吧，你應(yīng)該到劍橋去讀一個(gè)博士。我就這樣去了劍橋。
圖1. 學(xué)生時(shí)代的Carlos Frenk
問(wèn)：劍橋大學(xué)是一個(gè)非常有名的大學(xué)，可能是全世界最有名的幾所大學(xué)之一，嗯，那么你有沒(méi)有什么在劍橋大學(xué)非常深刻的回憶呢？
答：劍橋是世界第二好的學(xué)校，杜倫是第一好的（笑）。劍橋這個(gè)地方有我非常多的記憶，嗯，我可以講很多的。其中一個(gè)我想要講的是，第一次到劍橋的時(shí)候，Martin Rees見(jiàn)到我，帶我去吃午飯。
他是天文研究所的負(fù)責(zé)人，那時(shí)候是Martin Rees教授，當(dāng)然，現(xiàn)在他是Martin Rees爵士。他去帶我吃飯，然后他給我買了午飯，但是他當(dāng)時(shí)的表情就好像是在說(shuō)，不要以為我每天都會(huì)給你買午飯。之后我們一起走回劍橋，他為我打開門說(shuō)：“ 之后的三年，我們會(huì)每天見(jiàn)到你，直到你帶來(lái)你的博士論文。”我當(dāng)時(shí)非常的無(wú)知。我說(shuō)：“什么是博士論文？”Martin Rees說(shuō)：“自己去搞明白吧！”
當(dāng)我是學(xué)生的時(shí)候，劍橋的研究生并沒(méi)有一個(gè)所謂的研究課題，你只是有一個(gè)導(dǎo)師。我?guī)缀鹾苌僖?jiàn)到我的導(dǎo)師，我?guī)缀跻矝](méi)有和他一起工作過(guò)。學(xué)生們自己去找到題目，找到問(wèn)題，并且想辦法去解決它，并且把它寫成一個(gè)論文。這一切在三年里面完成。我想現(xiàn)在的導(dǎo)師們不再這么做了，他們會(huì)給學(xué)生課題，但在當(dāng)時(shí)，你可以做任何你想做的事情。所以我當(dāng)時(shí)做的事情是去聽不同的報(bào)告，其中有一個(gè)我記得很清楚，那是1977年，我去聽了一個(gè)星系合并的報(bào)告。
但那個(gè)時(shí)候并沒(méi)有很多人相信星系會(huì)合并，也沒(méi)有多少人相信暗物質(zhì)。即使James Peebles（宇宙學(xué)家，在宇宙微波背景輻射發(fā)現(xiàn)，宇宙結(jié)構(gòu)形成，暗物質(zhì)等方面具有巨大貢獻(xiàn)）也不是完全的相信暗物質(zhì)存在。
當(dāng)時(shí)我想的一件事情是利用球狀星團(tuán)來(lái)尋找暗物質(zhì)，因?yàn)榍驙钚菆F(tuán)可以用來(lái)作為運(yùn)動(dòng)學(xué)示蹤粒子來(lái)稱量銀河系的重量。所以我去參加了這個(gè)星系合并的報(bào)告。
我和Simon White （天文學(xué)家，現(xiàn)代星系形成理論的奠基人和主要推手之一, 當(dāng)時(shí)他博士畢業(yè)不久）討論星團(tuán)，我問(wèn)他如果兩個(gè)星系合并的話，那它們里邊的球狀星團(tuán)會(huì)怎么樣？Simon看著我說(shuō)，哦，這非常的明顯，但沒(méi)有解釋。但第二天，他回來(lái)找到我說(shuō)，哦，這可能不那么明顯。于是我們就開始研究球狀星團(tuán)了。我最終想要做的是利用球狀星團(tuán)來(lái)稱量銀河系，來(lái)研究銀河系的重量。
我想，我的博士論文是證明銀河系中確實(shí)包含暗物質(zhì)的第一個(gè)現(xiàn)代證據(jù)。因?yàn)檫@些球狀星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)速度非常的快，所以它們的存在意味著銀河系里面有非常多的物質(zhì)，比我們看到的更多。但是，當(dāng)時(shí)人們依然不是非常地相信暗物質(zhì)是存在的。即使認(rèn)為暗物質(zhì)存在的人也會(huì)說(shuō)，它們可能是一些小的、暗淡的恒星。
這個(gè)工作還牽扯到另一個(gè)我對(duì)劍橋印象深刻的地方。你知道Donald Lynden-Bell教授嗎？他是當(dāng)時(shí)最出名的天文學(xué)家之一，是個(gè)天才。他對(duì)我說(shuō)：“我有一個(gè)想法，是上次我們討論的時(shí)候你啟發(fā)我的，關(guān)于球狀星團(tuán)的動(dòng)力學(xué)。你看，我已經(jīng)把這個(gè)問(wèn)題解決了，論文也寫好了。因?yàn)樽畛跄銌l(fā)了我，所以你應(yīng)該作為論文的作者之一?！?nbsp;
一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)師是出點(diǎn)子的人，學(xué)生完成工作，所以一般學(xué)生是資淺作者，名字排第一，而導(dǎo)師做第二作者。Lynden-Bell對(duì)我說(shuō)：“不過(guò)這次是你給的主意，我做的工作，所以論文的署名是會(huì)是Lynden-bell和Frenk。我是資淺作者，而你是資深作者。” 這是我關(guān)于劍橋很難忘的事情，一個(gè)著名的教授對(duì)我說(shuō)，你給了我想法，我做了工作，所以你是論文的資深作者。
沒(méi)能干掉冷暗物質(zhì)
問(wèn)：在你的職業(yè)生涯中，大量工作是關(guān)于冷暗物質(zhì)模型的，事實(shí)上你是冷暗物質(zhì)模型最重要的推手之一。你在80年代的工作，從宇宙結(jié)構(gòu)形成的角度證明了宇宙可能是冷暗物質(zhì)構(gòu)成的。你能否聊一聊這個(gè)工作，為什么你會(huì)關(guān)注暗物質(zhì)的“溫度”，這有什么重要性？
答：我先告訴你為什么會(huì)對(duì)此感興趣。在我完成了劍橋大學(xué)的博士論文后，我和Simon White都去了美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校工作。這里和歐洲完全不一樣，我開始感覺(jué)有很強(qiáng)的文化沖擊，尤其是我剛從劍橋這種中世紀(jì)風(fēng)格的地方離開。
我在伯克利的老板叫Marc Davis，剛剛從哈佛來(lái)到伯克利。在哈佛大學(xué)時(shí)，他做了一個(gè)非常棒的星系觀測(cè)項(xiàng)目，叫做CfA巡天，就是對(duì)一塊天空的所有星系拍照，并且測(cè)量它們的距離，這樣就有了臨近宇宙的地圖。在這張地圖上，你看到星系的空間分布形成了非常奇怪的形態(tài)，看起來(lái)像是網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在人們把它叫做“宇宙網(wǎng)（cosmic web）”。這是人們第一次真正地看到宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)。
我到伯克利的第一天，Marc來(lái)到我的辦公室，把星系巡天的結(jié)果拿給我，然后說(shuō)：歡迎你，你的工作就是告訴我們?yōu)槭裁葱窍凳沁@樣分布的。宇宙網(wǎng)的起源是什么？我開始撓頭，完全不知道該怎么做。不過(guò)經(jīng)過(guò)之后和Simon White的討論，我們意識(shí)到需要進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。
應(yīng)該怎么做呢？我們需要知道模擬開始的狀態(tài)，也就是初始條件。大多數(shù)人在當(dāng)時(shí)只是把粒子隨機(jī)的放在一定尺度的盒子里，讓它們演化。但要設(shè)定初始條件，你就需要知道暗物質(zhì)是什么。當(dāng)時(shí)在科學(xué)界，如果你說(shuō)起暗物質(zhì)，人們會(huì)對(duì)你微笑，如果你提起暗物質(zhì)應(yīng)該是一種基本粒子，人們會(huì)開始大笑。但是有幾個(gè)科學(xué)家開始認(rèn)真考慮暗物質(zhì)可能是基本粒子，例如中微子。
那是1981年，東西方在冷戰(zhàn)，鐵幕阻止了科學(xué)交流。不過(guò)有人從蘇聯(lián)帶回了幾篇文章。這中間有一篇是Lyubimov、Novikov等4個(gè)人寫的，他們說(shuō)測(cè)到了中微子的質(zhì)量是30電子伏特。我們今天知道這個(gè)數(shù)字是錯(cuò)誤的，但當(dāng)時(shí)不知道。30電子伏特的中微子意味著所有暗物質(zhì)都是中微子。所以我們決定要做一個(gè)關(guān)于中微子的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。
蘇聯(lián)科學(xué)家也做了自己的數(shù)值模擬（Klypin and Shandarin 1983），但因?yàn)槭抢鋺?zhàn)期間，他們沒(méi)有辦法得到最好的計(jì)算機(jī)。不過(guò)他們的文章被一些人“走私”回了美國(guó)。Marc Davis不知怎么得到了這些文章，他把文章給我說(shuō)：看看這些文章。我說(shuō)：這些是俄文…… Marc說(shuō)：我知道?？?，這里有公式，你會(huì)搞明白的。于是我花了很大功夫，最終搞明白了蘇聯(lián)人是如何做數(shù)值模擬的。
所以我們做了關(guān)于熱暗物質(zhì)的數(shù)值模擬。結(jié)果出來(lái)以后，我比較樂(lè)觀，對(duì)大家說(shuō)：看，我們的計(jì)算機(jī)模擬出了CfA巡天中的那些纖維結(jié)構(gòu)。但是Simon說(shuō)，哦，這些確實(shí)是纖維結(jié)構(gòu)，但是它們看起來(lái)太大了，和巡天中的不一樣。有些東西出問(wèn)題了。
圖2. 右圖是1984年Carlos Frenk等人計(jì)算的熱暗物質(zhì)宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)形態(tài)，左圖是CfA觀測(cè)利用星系描繪出的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)。熱暗物質(zhì)宇宙中的宇宙結(jié)構(gòu)看上去比真實(shí)宇宙中結(jié)構(gòu)粗的多。
今天，我們把以中微子為代表的暗物質(zhì)稱作“熱暗物質(zhì)”。這種暗物質(zhì)粒子非常輕，在宇宙早期運(yùn)動(dòng)速度非?？欤匀藗兎Q它是“熱”的。在那個(gè)時(shí)候，包括Dick Bond在內(nèi)的幾個(gè)人在理論上提出，暗物質(zhì)不一定要是“熱”的，也可以是冷暗物質(zhì)，或者是“溫”的。
和熱暗物質(zhì)相對(duì)，冷暗物質(zhì)的粒子質(zhì)量很大，運(yùn)動(dòng)很慢。如果暗物質(zhì)粒子是熱的，它們就會(huì)以相對(duì)論速度運(yùn)動(dòng)，將宇宙中可能存在的小尺度的密度擾動(dòng)抹平。但是在冷暗物質(zhì)宇宙中，暗物質(zhì)粒子運(yùn)動(dòng)速度很慢，不會(huì)使得小尺度的密度擾動(dòng)消失。
另外，在熱暗物質(zhì)宇宙中，大的天體結(jié)構(gòu)先形成，最先形成的結(jié)構(gòu)會(huì)是星系團(tuán)。而在冷暗物質(zhì)宇宙中，最先形成的是很小的結(jié)構(gòu)，小結(jié)構(gòu)會(huì)慢慢成長(zhǎng)為更大的結(jié)構(gòu)。
這就是為什么我們最初的數(shù)值模擬沒(méi)有給出正確的結(jié)果。在小尺度上的擾動(dòng)被熱暗物質(zhì)消除掉了，所以形成的結(jié)構(gòu)太大了，看起來(lái)和真實(shí)宇宙不一樣。Simon White去莫斯科做了報(bào)告，展示了我們的結(jié)果，他說(shuō)：看數(shù)值模擬的結(jié)果和觀測(cè)不一樣。偉大的澤爾多維奇（Zeldovich）在場(chǎng)，他比Simon要矮一些，很熱情的摟著Simon的肩膀說(shuō)：“嗨，伙計(jì)這不過(guò)是個(gè)3?5倍差別，有什么關(guān)系！”但是這個(gè)3?5倍的差別確實(shí)干掉了熱暗物質(zhì)。
在這時(shí)，Dick Bond、James Bardeen等人也計(jì)算出了冷暗物質(zhì)宇宙的初始條件。于是我對(duì)Simon White說(shuō)，我們既然花了不到一年干掉了熱暗物質(zhì)，現(xiàn)在讓我們?cè)倩◣讉€(gè)月時(shí)間干掉冷暗物質(zhì)吧。那是1982年，從那之后的30年，我仍然在試圖干掉冷暗物質(zhì)模型（笑）。
我最終沒(méi)有能夠干掉冷暗物質(zhì)，而研究它成了我的職業(yè)。
圖3. 年輕時(shí)的Dick Bond（左），Carlos Frenk（中），Simon White（右）
還有一件重要的事情是關(guān)于數(shù)值模擬程序。中微子的計(jì)算很簡(jiǎn)單直接，但是當(dāng)計(jì)算冷暗物質(zhì)時(shí)我們需要一套更好的程序，因?yàn)槔浒滴镔|(zhì)宇宙中有多得多的結(jié)構(gòu)形成。我在劍橋大學(xué)的朋友George Efstathiou，正好有一套適合的程序，所以我們邀請(qǐng)他來(lái)到伯克利3個(gè)月, Marc、Simon、George和我們一起開始工作。
就在這個(gè)時(shí)候，一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)正好在1982年冬天11月份抵達(dá)了伯克利。這臺(tái)計(jì)算的機(jī)能，也許不如今天的一個(gè)智能手機(jī)，但是當(dāng)時(shí)它非常的巨大，填滿了整個(gè)屋子，非常復(fù)雜，沒(méi)有人知道怎么使用它。所有人都去過(guò)感恩節(jié)和圣誕節(jié)，我想我正好可以趁著這個(gè)機(jī)會(huì)來(lái)學(xué)會(huì)使用它，我可以獨(dú)占這個(gè)電腦。所以我在2天中學(xué)會(huì)了使用它，然后用11月、12月和1月三個(gè)月來(lái)運(yùn)行我的數(shù)值模擬。等到一月份人們回來(lái)，他們說(shuō)：哦，這可不是給你一個(gè)人用的，這是大家的機(jī)器。但這時(shí)候數(shù)值模擬已經(jīng)完成了。
這里面有一個(gè)小插曲。在數(shù)值模擬的初始條件中，有一個(gè)關(guān)鍵的方程叫“轉(zhuǎn)移函數(shù)”。Bardeen是一個(gè)天才科學(xué)家，他把轉(zhuǎn)移函數(shù)寫在餐廳的一張餐巾紙上，然后給了我。我把這個(gè)方程敲進(jìn)了計(jì)算機(jī)。但是這個(gè)過(guò)程中，我犯了一個(gè)錯(cuò)誤，當(dāng)三個(gè)月的計(jì)算結(jié)束后，我意識(shí)到這個(gè)錯(cuò)誤。所以我浪費(fèi)了加州最好的計(jì)算機(jī)3個(gè)月的時(shí)間。
我心情沉重地去Marc的辦公室，告訴他這個(gè)錯(cuò)誤。Marc很嚴(yán)肅，但是Simon White，他站在窗子邊笑。我很生氣，這是我人生中最糟糕的一天，而他在嘲笑我。Simon 手上拿著兩張圖，一張是正確的轉(zhuǎn)移函數(shù)，一張是我錯(cuò)誤的版本，他對(duì)著窗子把兩張對(duì)在一起，稍稍錯(cuò)位后，兩個(gè)圖完全重合了。Simon說(shuō)，你看，轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)際上沒(méi)有錯(cuò)，只是你以為你做了一個(gè)50Mpc尺度的數(shù)值模擬，實(shí)際上你模擬的尺度只有32.5Mpc。Simon 拯救了這一天！所以如果你去看我們的文章，我們做了一個(gè)尺度是32.5Mpc的數(shù)值模擬（笑），誰(shuí)會(huì)在第一次選擇這個(gè)數(shù)字呢？最終我們畫出了模擬中的宇宙，和觀測(cè)到的真實(shí)宇宙非常像。這就是冷暗物質(zhì)宇宙開始時(shí)的故事。
探索各種可能性
問(wèn)：我注意到你在近年來(lái)投入了很大的精力在溫暗物質(zhì)宇宙的研究中。您認(rèn)為冷暗物質(zhì)仍然可能不是最終的答案嗎？
答：這是一個(gè)非常有趣的問(wèn)題。我覺(jué)得冷暗物質(zhì)也許太簡(jiǎn)單了，也許它是正確的答案，我們還不知道。我個(gè)人對(duì)這個(gè)問(wèn)題的態(tài)度是非常實(shí)際的。我個(gè)人非常喜歡冷暗物質(zhì)，但是作為科學(xué)家，需要講求實(shí)證。到目前為止，還沒(méi)有人發(fā)現(xiàn)冷暗物質(zhì)粒子。冷暗物質(zhì)模型有很好的粒子物理動(dòng)機(jī)，但并不是唯一的可能性。作為科學(xué)家，我覺(jué)得我的任務(wù)是去探索各種可能性。這就是為什么我的一些學(xué)生在研究溫暗物質(zhì)，或者自相互作用暗物質(zhì)模型。
圖4. Carlos Frenk, George Efstathiou, Simon White （從右到左）用手比出CDM三個(gè)字母
問(wèn)：你覺(jué)得暗物質(zhì)本質(zhì)是否能夠在不久的未來(lái)揭開？哪些觀測(cè)會(huì)是關(guān)鍵的？
答：這是個(gè)很有意思的問(wèn)題。不同暗物質(zhì)模型的區(qū)別在哪里呢？最簡(jiǎn)單的情況，比如溫暗物質(zhì)是惰性中微子，那么宇宙中微小的結(jié)構(gòu)就不能形成。而在冷暗物質(zhì)宇宙中，這樣的小結(jié)構(gòu)會(huì)非常多。所以如何區(qū)分兩者？你需要去尋找這些小東西。問(wèn)題是非常小的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)中往往不能形成星系，完全是黑暗的，你怎么看到它？有一種可以利用的方法是通過(guò)強(qiáng)引力透鏡形成的愛(ài)因斯坦環(huán)。如果宇宙中存在很多小的暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)，不管中間有沒(méi)有星系，它可以偏折光線，在愛(ài)因斯坦環(huán)上留下可以觀測(cè)的印記。
當(dāng)然，最終如果你想要確證暗物質(zhì)是什么例子，你需要做粒子物理實(shí)驗(yàn)，看是否能探測(cè)到暗物質(zhì)粒子。有很多暗物質(zhì)模型預(yù)言的粒子也許完全無(wú)法被探測(cè)到，但是有一大類冷暗物質(zhì)模型預(yù)言的粒子可以。例如中國(guó)的PandaX實(shí)驗(yàn)就試圖這樣來(lái)尋找暗物質(zhì)粒子。另一條路是通過(guò)大型粒子加速器，比如LHC。這些加速器會(huì)制造粒子，如果你有足夠高的能量，它可以產(chǎn)生暗物質(zhì)粒子。但這還沒(méi)有發(fā)生。
最后一種可能是在宇宙中暗物質(zhì)粒子可能存在它的反粒子，也許就是它自身。如果它們碰撞，就會(huì)湮滅，產(chǎn)生伽馬光子。這種現(xiàn)象只可能在暗物質(zhì)非常密集的地方發(fā)生，例如銀河系中心。有的模型預(yù)言的暗物質(zhì)粒子會(huì)衰變，發(fā)出X-ray光子。有的人聲稱看到了暗物質(zhì)湮滅信號(hào)，也有人聲稱看到了暗物質(zhì)衰變信號(hào)。但絕大多數(shù)的人對(duì)這些結(jié)果非常懷疑，因?yàn)檫@些觀測(cè)結(jié)果還可能有其他解釋。
科學(xué)體系至關(guān)重要
問(wèn)：您和中國(guó)有很多聯(lián)系，有很多的中國(guó)學(xué)生和博士后。您是否覺(jué)得中國(guó)學(xué)生有獨(dú)特的地方，有哪些地方仍然需要改進(jìn)？
答： 和我合作過(guò)的學(xué)生和博士后有十二三人。我認(rèn)為中國(guó)學(xué)生整體水平非常高，有驚人的研究技術(shù)。我偶爾有一個(gè)或者兩個(gè)非常聰明的德國(guó)學(xué)生或者羅馬尼亞學(xué)生，但中國(guó)學(xué)生水平是整體非常高。
這部分和我們的生源有關(guān)，來(lái)到杜倫大學(xué)的中國(guó)學(xué)生已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一輪的選擇，他們是經(jīng)過(guò)挑選的好學(xué)生。但是，更重要的是中國(guó)學(xué)生工作非常非常努力，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)接收了非常好的訓(xùn)練，擁有豐富的研究技巧，不管是物理學(xué)還是計(jì)算機(jī)。他們非常的細(xì)致，也非常的踏實(shí)，我總是可以信任他們。
我唯一覺(jué)得中國(guó)學(xué)生也許可以改進(jìn)的，是在他們剛來(lái)的時(shí)候，還可以更加大膽一些。但這一點(diǎn)比起我最初接觸這里的中國(guó)學(xué)生而言，在這些年已經(jīng)有很大的改變。我理解在中國(guó)很多地方，學(xué)術(shù)體制還是相對(duì)的等級(jí)化，教授有很大的權(quán)力，當(dāng)然相對(duì)學(xué)生也往往更加睿智。學(xué)生往往會(huì)等待教授對(duì)自己工作的評(píng)價(jià)，即使有的時(shí)候這些評(píng)價(jià)有問(wèn)題，他們傾向于不說(shuō)出來(lái)。但我知道我自己經(jīng)常犯錯(cuò)，我希望自己的學(xué)生能夠指出這些錯(cuò)誤。
所以在我剛見(jiàn)到中國(guó)學(xué)生的時(shí)候，我會(huì)對(duì)他們說(shuō)：我肯定會(huì)犯錯(cuò)，如果我錯(cuò)了，你需要告訴我。這樣漸漸的他們會(huì)有自信，開始了解到在科學(xué)領(lǐng)域，權(quán)威不代表任何意義。科學(xué)是非常平等的，如果沒(méi)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)，你就不能宣稱自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是正確的。你需要去用證據(jù)證明自己的結(jié)論。所以我覺(jué)得中國(guó)學(xué)生有的時(shí)候在看待科學(xué)世界的時(shí)候也許過(guò)于尊重他們的導(dǎo)師和教授了。我認(rèn)為這是中國(guó)可以進(jìn)步的地方，有更多的自信，更加批判性地看待權(quán)威。但我認(rèn)為這些年，這方面在改善。
圖5. Carlos Frenk 在皇家學(xué)會(huì)圖書館拿著牛頓制作的望遠(yuǎn)鏡。
問(wèn)：最后一個(gè)問(wèn)題。在您的學(xué)生中，很多回到中國(guó)成為了教授。您也多次來(lái)過(guò)中國(guó)。您認(rèn)為中國(guó)的天文學(xué)發(fā)展如何，您認(rèn)為還存在什么樣的問(wèn)題？
答：我大約在二十多年前第一次來(lái)中國(guó)。毫無(wú)疑問(wèn)的，中國(guó)的天文學(xué)取得了巨大的進(jìn)步。我認(rèn)為中國(guó)仍然具有巨大的潛力，因?yàn)檫@里有非常多的有天分的研究者。我一直和我的很多朋友說(shuō)，你應(yīng)該來(lái)中國(guó)看一看，這里最終會(huì)成為科學(xué)研究的No.1。
不過(guò)，我認(rèn)為中國(guó)天文學(xué)仍然沒(méi)有足夠堅(jiān)實(shí)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)體系。科學(xué)體系對(duì)于中國(guó)的天文學(xué)研究變得更好至關(guān)重要。在英國(guó)，皇家學(xué)會(huì)在1660年就建立了，已經(jīng)有358年的歷史。在這個(gè)過(guò)程中英國(guó)科學(xué)家學(xué)會(huì)了如何研究科學(xué)，分配科研資源，最大化科學(xué)產(chǎn)出。但中國(guó)沒(méi)有這樣的歷史，沒(méi)有健全的科學(xué)體系，這當(dāng)然有很復(fù)雜的原因，但重要的是時(shí)間，你可以3?4年訓(xùn)練一個(gè)博士學(xué)生，但20?30年仍然不足以形成科學(xué)體系。這需要更多的時(shí)間。
例如，當(dāng)政府向科學(xué)提供資金的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)如何分配？我認(rèn)為中國(guó)仍然需要學(xué)習(xí)最優(yōu)化的方法。就我個(gè)人看到的，在分配中的太多考量不是以惠及科學(xué)研究為目的的。行政考量也許太多的涉及到科研分配的細(xì)節(jié)中。在英國(guó)來(lái)說(shuō)，原則是政府把錢給科學(xué)家，科學(xué)家決定錢的用途，政府在這中間不會(huì)發(fā)表意見(jiàn)。這被稱作Haldane principle。這是非常重要的一點(diǎn)。我個(gè)人的感覺(jué)，在中國(guó)不僅僅是頂層，各個(gè)層級(jí)的行政力量都對(duì)科研資金有發(fā)言權(quán)。所以我認(rèn)為同行評(píng)議制度需要在中國(guó)進(jìn)一步的發(fā)展。當(dāng)然，同行評(píng)議需要有足夠多的同行評(píng)議者，而中國(guó)的積累還需要時(shí)間。你需要有足夠多的評(píng)議者來(lái)建立這個(gè)文化。人們需要學(xué)習(xí)怎么給出高質(zhì)量的評(píng)議。這并不容易，你需要有資金，你需要有評(píng)議者，你需要建立一種文化。
在西方，人們需要評(píng)審很多的文章。為什么要評(píng)審？好吧，你可以學(xué)到一點(diǎn)東西，但主要是為整個(gè)領(lǐng)域盡義務(wù)。每一個(gè)人都盡力，整個(gè)領(lǐng)域很有凝聚力。在中國(guó)，人們?nèi)匀辉诮⑦@種機(jī)制的初期。這需要上層和下層的共同努力。從下層說(shuō)，你需要發(fā)展更大的科學(xué)家群體，提供更加多樣化的觀點(diǎn)。從上層來(lái)說(shuō)，政府需要建立合理機(jī)制使得科學(xué)家群體發(fā)揮作用。英國(guó)花了將近400年時(shí)間建立起這個(gè)機(jī)制，使得科學(xué)資源可以得到有效的分配。
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文章頭圖及封面圖片來(lái)源：杜倫大學(xué)
