中国科学技术大学天文学系教授赵文的“星空情结”

中国科学技术大学天文学系教授赵文的“星空情结”

（神秘的地球）据中国科学报（木木）：康德曾经说过：:“有两种东西，我对它们的思考越是深沉和持久，它们在我心灵中唤起的惊奇和敬畏就会日新月异，不断增长，这就是我头上的星空和心中的道德定律。”

康德的名言让许多人从凡庸的生活中产生了“星空情结”。中国科学技术大学天文学系教授赵文也不例外。正是心中不灭的星空情结，助他从对星空的单纯着迷走向了对宇宙天文学的探索，找到了为之终身奋斗的事业。

从仰望星空到钻研学术

赵文从小就非常着迷于各种稀奇古怪的自然现象，从飞碟到百慕大三角，从古埃及到时空穿梭，不一而足。当中学物理老师讲到“时间延长、距离缩短”等相对论知识时，赵文完全被物理世界的幻化莫测迷住了。课余，他借阅了相关的科普书籍，其中包括，至今仍被他视为最好科普书的《物理世界奇遇记》。赵文对物理的热爱与日俱增。随着接触的东西愈多，愈加发现自己对天文现象更加感兴趣。由于当时科大还没有正式的天文系，因此在高考填报志愿时，他填报了自认为与天文最接近的地球和空间科学系。

进入科大以后，赵文在“中期分流”中进入天体物理中心学习。在那里，他有幸师从张杨教授学习宇宙学、相对论天体物理和引力波探测等知识，特别是宇宙微波背景辐射、暴涨宇宙学以及宇原初引力波理论及其探测等。

这些研究的主要目标，在于探测宇宙诞生的物理机制以及如何通过观测对其进行检验。张杨教授为赵文打开了一扇窗户，将他带进了这个更加广阔的前沿领域，而他也非常愿意把宇宙学研究作为毕生的事业，在欣赏宇宙奇妙现象的同时，为其贡献自己微薄的力量。

结束在科大的求学之后，赵文远赴英国卡迪夫大学作博士后研究，研究的一个重要方向是“宇宙原初引力波理论及其探测”。这种引力波产生于宇宙诞生阶段，因此它可以作为探索宇宙诞生的唯一探针。而该校Leonid Grishchuk教授不仅是该引力波理论的提出者，还是该领域内最权威专家之一。

在英国，赵文有幸师从Leonid教授作研究。期间，他又结识了俄籍印度人Deepak Baskaran博士。三人亲密无间的合作使赵文迎来了论文产出的高峰，更让他切身体会到，原来导师和学生之间能够如此坦诚、激烈地讨论问题，而不用顾及其他。

从回国效力到追随前沿

国外的研究工作进行得顺风顺水，但赵文最终还是选择了回国到母校中科大。目前，赵文已活跃在中科大天文系教学科研工作一线，他主要研究的是引力波的理论与探测。

到目前为止，爱因斯坦的广义相对论仍然被认为是最成功的引力理论，它已经通过了各种观测检验。而引力波是广义相对论的一个基本预言，它所对应的引力子是传递引力的基本粒子。

上世纪70年代，两位美国科学家通过对脉冲双星轨道变化的长期观测间接证实了引力波的存在。目前，全世界很多科研小组已经在开展引力波直接探测的竞赛，提出了各种探测引力波的方法。这不仅对物理学的研究极为重要，而且还将开辟一门新的学科——引力波天文学，对整个学科的发展都极为重要。值得一提的是，人们非常关心的一些重要天体例如黑洞、中子星以及宇宙起源等，都只能通过其发射的引力波来研究，这也是人们期待引力波天文学的一个重要原因。

追随国际研究前沿，我国科学家也在为此努力贡献着自己的力量。目前，赵文课题组正在参与的FAST射电望远镜计划就是其中之一。FAST是我国正在建设的一个500米口径（建成以后将是世界上最大的单口径）射电望远镜，预计2016年建成。未来，科学家们将通过FAST望远镜对毫秒脉冲星信号的精细观测，能够大大提高对引力波的探测能力。

在FAST项目中，赵文将负责研究FAST等对宇宙原初引力波，以及双黑洞系统辐射的引力波背景的探测。他们预期，通过这些可以研究宇宙大爆炸的产生机制，探测宇宙早期相变的可能性；通过对黑洞双星引力波的探测，来研究和限制星系形成理论等相关问题。与此同时，他还将研究通过FAST等射电天线阵等来探测孤立的引力波源，主要是超大质量黑洞双星系统。

此外，赵文课题组还参与了我国“爱因斯坦探针（EP）”卫星项目的预研究。该项目由国家天文台牵头，其主要目标之一在于通过与其他激光干涉仪引力波探测器（例如美国的LIGO引力波天文台）的联合观测，对同一个引力波源，例如中子星或黑洞，进行电磁手段和引力波手段的联合，来研究这些波源的形成机制、引力波的产生过程以及用这些波源来研究宇宙学等。

赵文表示，爱因斯坦探针提供了一个非常好的观测平台，由于其具有大视场，高灵敏度，全天观测，快速调整能力等方面的优点。他坚信，通过与国际上的Adv. LIGO, Adv. VIRGO, Einstein Telescope等引力波望远镜的联合观测，必将大大促进引力波天文学和引力波宇宙学的发展，并且使我国在引力波源的研究方面处于比较领先的地位。