院士方成:仰望苍穹,俯瞰大地

  学为人师,行为世范。中国科学院院士、中国工程院院士是我国科技界的最高学术荣誉。“院士”用他们独特的生命历程和执着探索精神诠释了伟大和崇高。

  《仰止——记者眼中的智者风骨》系列报道,将聚焦100名江苏籍和驻江苏的两院院士,在介绍他们学术贡献的同时,着力再现他们的人格魅力,用充满真性情的生动故事,展现智者风骨、大师情怀,力求揭示他们非凡的科学人生给予我们的深刻感悟。

  院士方成:仰望苍穹,俯瞰大地

  高中时候的一个材料作文,大意是说一个天文学家,光顾着看天,不留神一脚踩到河里,旁边有人说了句很有哲理的话:地面上的事的都管不了,还管天上。

  听天由命报天文

  在采访一位大家之前,总是要备足功课的,何况他是中科院院士、南大教授,更何况他是一位研究深奥天文学的大家。百度一下方成的研究领域,诸如大气模型、耀斑谱线不对称性和速度场、耀斑动力学模型和光谱诊断等,在一般人看来,甚至有些诘屈聱牙,晦涩难懂。只有一个塔式望远镜我依稀能想象出应该是个塔状的望远镜。

  当记者来到南大,踏着初冬校园里的金黄银杏落叶时,心里还是惴惴的。硬着头皮来到西门门口一座老旧的矮楼,开门的是位清俊的老人,很健旺,虽然百度上说他应该有78岁了。在方成对面坐定,办公室很简洁,一书桌三书橱而已,朝南有一扇木质窗户,外面爬满了爬山虎,阳光透过枝叶照进来,方老就坐在明暗变幻之中。

  踌躇间记者不知从哪里采访起。倒是方成先说话了:“常有人问我明天会不会下雨。”我心中暗笑:问方成这个问题也太牛刀杀鸡了。方成接着说:“我说我不知道,天文学家只管大气层以外的事,天文学不是气象学。”当时脑海里闪过了高中时候的一个命题作文,说一个天文学家,光顾着看天,不留神一脚踩到河里,旁边有人说了句很有哲理的话:你脚下的事管不了,还管天上。当时权威的论点是,既要仰望太空又要脚踏实地。天文学家方成是不是这种曲高和寡的人呢?

  其实,方成直到高中毕业也从没想过自己会从事天文这门学科。作为20世纪50年代上海华东师范大学一附中的学霸,他的志愿是成为一名飞行员。方成的学习成绩很好,身体素质出色(大学时代的游泳和乒乓球冠军),但由于一些“外因”,他没有实现少年梦想,中国少了个飞行员。那上什么呢?只能听天由命。他的老师说,数学和物理这么出色,不如报考天文专业。当时全中国天文专业只有南京大学有。就这样,1955年,年轻的方成进入了南大学习。方成说他很怀念他的高中老师们,他们中的大多数后来都成了大学教授。

  1955年夏天,方成清楚地记得,迎接他们这些新生的,有这样一个横幅——“向科学进军,做天文事业的拓荒者”。吃喝拉撒都搞定了,方成开始打量四周。课程是物理、数学、天文、俄文、政治、体育等,这些基本都是方成的强项,但不久他诧异地发现,包括他在内,天文专业共有24个人,所有人都是和他同级的神级人物,入学成绩都非常高。

  “天文”岂能靠眼看

  还是从我能懂的塔式太阳望远镜说起吧。望远镜之于天文学家,就好像酒之于李白,相声之于郭德纲,电影之于冯小刚,胭脂之于女人,但不久,方成和他的同学们悲哀地发现,他们没有武器。实际上,不但他们没有,全中国当时最大的也就是一架从外国进口的60厘米直径的天文望远镜。

  作为天文系的学生,如果只靠眼睛看天,那也太贻笑大方了。其实天文望远镜这种东西是400年前的伽利略弄出来的,而在此之前,中国的天文学和天文仪器一直国际领先。

  战国时代天文学家甘德与石申各自写出一部天文学著作,后人把这两部著作结合起来,称为《甘石星经》,是现存世界上最早的天文学著作。西汉张衡创制了世界上第一架能比较准确地表演天象的漏水转浑天仪,东汉时天文学家贾逵首先发现月球的运动为不等速。

  扯远了,就说太阳。公元前约140年成书的《淮南子》中说:“日中有踆乌。”公元前165年的一次记载中说:“日中有王字。”战国时期的一次记录描述为“日中有立人之像”。说“人话”就是太阳中有黑子。而更早的观察和记录,可以上溯到甲骨文时期。但到了明朝以后,中国的天文学和天文仪器的制造远远落后。1904年,美国天文学家就研制出了太阳塔。

  塔式太阳望远镜,又称为太阳塔,是专门用于观测太阳的天文设备,高度通常在20米以上,目的在于避免受到地面被太阳加热产生的大气扰动。塔的顶部安置观测太阳的定天镜,将太阳光垂直导入正下方安置的成像系统和观测仪器。

  异想天开造“太阳”

  1958年,在“大跃进”的鼓舞下,南京大学天文系决心建造中国第一座塔式太阳望远镜,项目被列入国家第二个五年计划,但当时方成对于太阳塔也就只有一个概念,其他要什么没什么,缺乏资料,没有经费,技术也不熟。如果单纯是学术上的困难,倒可以克服;但那是多灾多难、政治运动多发的年代,困难之大可想而知。工程之初,有个莫斯科大学的教授协助研制,但不久就因为众所周知的原因回国了,方成等人只能继续摸索。好不容易刚有起色,1960年经济困难时期,工程又被迫停工。1963年国家经济好转,工程恢复,进行了图纸设计,设备开始加工,但很快,1966年“文化大革命”开始了,工程再次被中断。就在莫名其妙的起起落落中,方成和他同时代的人一样,在浪费着青春。

  南大天文系重启太阳塔研制已经是1973年的事了,此时的方成已被任命为研制组组长。他面临的第一个难题是为太阳塔寻找一个合适的安装地点。他带着研制组的黄佑然、陈载璋、倪祥斌等人骑着单车把偌大的南京城兜了几遍,进行了许多测量工作,最后在紫金山南麓的孝陵卫找到了合适的建塔地址。

  但研制组又面临了一个意想不到的困难——拆迁。方成可能是南京最早的“拆迁办主任”了。拆迁得自己跟公社、农户谈,学校里出来的方成什么时候见过这个?一共要征7.7亩地,涉及几家农户。农户们说一亩地要钱若干,还要解决2个人的工作。方成做不了主,挠挠头由校系领导到南京市政府去汇报,市政府同意了,给予了大力支持。谈了一年多,太阳塔终于有了安身之所。建塔初期,工地上没电没水,更没有住房,有的只是众多的坟头。方成和同事就地搭了一个茅草棚,白天挑水上山,夜晚靠油灯照明,几个人轮流值班。那时,方成已经和青梅竹马的爱人结婚,并且有了两个儿子和一个女儿。很多个夜晚,方成和孩子们在透光的棚子里,躺在摇摇欲坠的所谓的床上,谈论着有关天上的事情。

  白手起家的工地建设准备工作终于结束。教育部拨了专款支持,太阳塔的建造可以启动了。那几年给方成最大的感受就是,天文学也得从地面上做起。

  建设上的问题解决了,但技术上的难题立刻堵在方成的面前,他必须拿出望远镜的设计方案。方成回忆当年说得很简略:“当时一无理论借鉴,二无技术资料,国外文献也极其有限,我和研制小组的成员谁也没有见过太阳塔,一切从零开始,一切自己动手,大量的调查研究,反复的计算讨论,艰苦的设计制作。”研制组对有限的国外资料进行调研、调整设计。枯燥的研究、讨论、计算,终于完成了全部设计。在江苏省委和南京市委的支持下,安排了当时南京加工力量最强的五个工厂开始会战——加工太阳塔部件。研制又延续了8年。到1980年的一天,孝陵卫的荒地里终于矗立起一座雄伟的塔。只有方成们知道这叫太阳塔。高21米,口径60厘米,是当时我国唯一的太阳塔。

  1980年,南京矗立起了一座雄伟的太阳塔。

  在天文学领域造诣颇深的方成院士早已桃李满天下。

  天上有颗“方成星”

  1982年,太阳塔通过鉴定,被认为是“达到了国际上口径相近、非真空太阳望远镜的水平”。1985年,这一成果荣获全国首届科技进步二等奖。建成后,方成“躲进高塔成一统”,默默地守着太阳塔工作了许多年,完成了《太阳活动22周观测和研究》等许多项目,为我国太阳物理研究积累了宝贵资料,荣获国家教委科技进步奖一等奖、国家科技进步二等奖、国家自然科学三等奖等多种奖项。

  功成名就,方成少不了游历各国。方成大学里学的外语是俄文,英语一天没学过,但让同事们奇怪的是,到国外,方成能说一口流利的英语,方成的解释是自学。上世纪80年代初方成到法国巴黎天文台当了2年访问学者,自然法语他也一天没学过,有关部门把他送到上海强化培训了一个月的法语,估计也就能找人问个路向人问个好,但3个月后,他到巴黎天文台工作。法国方面问他说英语还是法语,方成说法语。几个月后,就能较流利地用法语和同事们交流了,同事们惊为天人。他们不知道的是方成每天会利用吃饭时间和休息时间同别人及门口的法国门卫聊天,在聊天中学法语。

  1995年,方成以其卓越的成就当选为中科院院士。

  2008年11月,南京大学天文系方成院士专程赴法,参加了巴黎天文台授予他名誉博士的仪式,成为历史上第一位获此荣誉的中国科学家。巴黎天文台在表彰方成院士的通告中指出:“他对了解太阳大气和太阳活动做出了重要贡献,”“他建立的耀斑高能粒子的光谱诊断方法获得了国际声誉,”“他是中法太阳物理合作研究中方的主要推动者”。授奖仪式在巴黎天文台著名而古老的卡西尼大厅举行,巴黎的基准子午线就通过这个大厅。

  2010年9月20日,经报请国际天文学联合会小行星中心和国际小行星命名委员会批准,中科院紫金山天文台将国际编号第185538号小行星被正式命名为“方成星”。30多年前,当方成在孝陵卫那个茅草棚里仰望星空的时候,不会想到其中有颗星星会以他命名吧。

  回看大地亦有情

  2005年3月,有南京媒体报道了一则消息,南京大气污染已不适合太阳观测,采访中方成向记者透露,昆明的抚仙湖旁将建成一个新的太阳观测基地,包括一个口径1米的太阳塔、南京大学多波段太阳望远镜等一批新设备,将增加磁场监测、全日面高分辨成像观测等新功能。

  昆明是方成的出生地,仅在短短的4年里,方成就20多次赶赴昆明,主持建设抚仙湖太阳观测基地南京大学多波段太阳望远镜。现在说起这件事方成还是感到很无奈,“观测基地的转移,大气污染是一个原因,关键是时代发展了,需要革新技术,通过新的设备和方法进行太阳物理观测。”天文虽然高不可攀,但也要从实际出发。

  60年前,包括方成在内的24个学生是以全校很高的录取分数考取南大天文系的。60年后,越来越务实的考生们从“实际”出发,更多地报考了商贸、金融、IT,放弃了“无用”的天文。记者很明显感觉到方成对此的恼怒。天文没用?国人只为神舟10号、神舟11号成功发射欢呼,但如果在太阳风暴发生的时候升空,那后果将会怎样?大家都知道核能核武器的威力,但核能不是通过研究太阳的核聚变才产生的吗?

  也正是因为这种“实际”,方成把仰望太空的视线部分转移到地上,他认为这些都是现象,根本的问题出在“我们的基础教育,特别是中学教育出了问题”。这也是他怀念他高中老师的原因之一。“那时我们是自由发展,接近于自由生长,老师讲课少、指导多,学生作业少、讨论多,科学课的比重也很大,但现在呢……”方成虽然欲言又止,但他付诸行动了,2014年,经过详细的调查和严密的论证,由包括方成在内的部分江苏院士起草的《关于中学教育改革的调查报告》上报给了教育部和江苏省教育厅。核心内容是,中学教育不能唯高考而教学,物理化学等科学课的任意缩减是个很大的问题。方成认为,长此以往,中国孩子的科学素养堪忧。于是新华书店里出现了一本由他担任副主编的《十万个为什么》天文版,他的理论是“科学教育也要从娃娃抓起”。

  让方成耿耿于怀的事还有很多,我们的天文卫星太少,天上有400多颗,我们只有一颗。我们的科学探测卫星太少,我们的天文望远镜太少,对科学项目的捐助太少……但方成不是仅仅愤懑,而是又付诸行动。他放下教授、院士之尊、公开化缘,并承诺谁捐一个亿资助建造一台大型天文望远镜,望远镜就以谁命名,但好像还少有人反馈。

  方成的夫人是位医生,所以他虽然78岁高龄,却没有老人必备的“三高”,但他自己不太承认和夫人的照顾有什么关系,主要是他不抽烟不喝酒,专注于学术。还有就是喜欢摄影、游泳和驾驶,这些都是户外活动,对身体有好处。一般参加会议活动什么的,他会拒绝派车,而是自己开车去,因为他喜欢开车,最远的一次,他和儿子轮流开,带着老伴,从南京南下一直到了广州。从这个意义上说,方成还在路上……

  【人物介绍】

  方成,天体物理学家。江苏江阴人。南京大学教授,中国科学院院士,曾任国际天文学联合会副主席、中国天文学会理事长、国家攀登计划首席科学家。首先系统掌握与运用非局部热动平衡理论并发展了整套的实用计算方法和程序;在太阳活动体结构和大气模型、耀斑谱线不对称性和速度场、耀斑动力学模型和光谱诊断等研究中获重要成果;主持设计和研制了我国第一座太阳塔、创建了太阳塔实验室。曾获国家科技进步二等奖、国家自然科学三等奖、教育部科技进步一、二等奖。