北大Useless Doctor邵,获奖!

北京大学  |  2022-11-23

2022年10月31日

第五届达摩院青橙奖揭晓

北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员

博士生导师邵立晶

成为获奖的青年科学家之一

2005年入学北大

在北大完成了从本科到博士的学习

2020年入选斯坦福大学发布的

“全球前2%顶尖科学家”榜单

他创新性地利用脉冲星

提出检验时空对称性的方法

透过万年前的星空

寻找未知物理规律的解答


他还参与了2017年人类首例双中子星并合的探测

和2019年人类首张黑洞照片的拍摄

他做的研究很酷


但他称自己是Useless Doctor



星星很远,远到夜晚抬头看到的璀璨只是万年前燃烧过的光芒,而它们现在是否还存在,需要再等万年才能给出答案。前沿也很远,远到缔造者也许终其一生也难以见证它的实现,而多数人即使知之甚少,却依然和平静美地度过许多年。


人类与天体物理之间,横亘着跨越不过的广袤空间与时间。他却说,人到不了的地方,思想可以代替我们抵达。于是,他将永恒展现在我们面前。





以宇宙为“实验室” 

北京大学科维理天文与天体物理研究所在燕园的最北边,窗外隔一条马路就是圆明园。


一个遥远又神秘的自然科学系所,却在一座碧瓦朱檐的中式建筑里。秋冬之交,楼外一行整齐的银杏树,风吹过,只有一阵沙沙的落叶声。


邵立晶的办公室就在这座小楼里。办公桌上有两个大大的显示器,左边屏幕是读了一半的英文文献,右边是罗列着待读文章的网页。许多令人震撼的成果,都诞生于这静谧的方寸之间。


邵立晶对这片安宁情有独钟。2005年入学北大,一口气读到理论物理博士。自然科学之美,十年如一日地滋养着他的心灵。物院本科教育注重物理思维的培养和物理视野的开拓,彼时求学的邵立晶,在良师的启迪与熏陶下,对所学的知识产生了不渝的热爱。


康德说过,最令他感到崇高的是,星空和人类的道德准则。


46亿年历史的地球上经历过沧海桑田的变迁,从恐龙的诞生和灭亡,到人类拿着石头和木棍打仗,再后来什么都可能消失……只有星空保持着安宁,永远都高悬地照耀着。永恒的运动规律下,它在永恒地演化,这是远远高于人类存在的价值。


邵立晶的日常工作是以宇宙为“实验室”。通过研究引力波、黑洞、中子星等极端物理现象,检验引力理论,探索未知的宇宙规律。


引力本质的研究曾极大程度地促进物理学的发展,一直都是理论物理与天体物理研究的前沿热点。从 2011 年开始,他便系统地研究这一课题,发表文章数十篇,若干个工作也被收编进了国际知名的引力物理教材Theory and Experiment in Gravitational Physics(2018版)。探索至今,他已经提出了多种检验引力的新方法,包括首创性地提出了,使用脉冲星计时数据全方位地限制超出广义相对论的引力中可能存在的时空对称性破缺;对于时空基本对称性高精度的探索,对基础物理理论的发展有着至关重要的作用。

作为最典型的自然科学学科,物理学的理性之美,在于定量描述真实世界的规律。精确的方程式可以用来描述并预测一类物理现象。与数学不同之处在于,物理学同样是一门实证的学科,理论的确立需要实验的证实。而人类对世界的观测是有限的,有些理论在某种程度或某种测量精度上是正确的,更高的精度或更极端的现象时就不再适用。邵立晶的研究对象——宇宙中的引力波、黑洞和中子星——就是时刻挑战着现有理论的极端现象。从肉眼到望远镜、显微镜,人类对世界的观测逐渐清晰,也不断推动着对物理理论新的理解。


除了对引力理论的检验,邵立晶与合作者一起,创新性地提出了用脉冲星测时中探索“强等效原理”的方法,通过研究脉冲星轨道运动中椭率演化的情况,来检验暗物质的长程非引力相互作用,从而对暗物质的性质有更全面的理解。他还深度参与了2017年人类首例双中子星并合的探测,和2019年人类首张黑洞照片的拍摄。在人类对世界认知的版图上,他小心翼翼地拓宽一步,又一步。




探索“没用”的东西 

脉冲星、黑洞、引力波……这些只存在于科教片或前沿杂志里的名词,是邵立晶工作的全部内容。他称自己为“Useless Doctor”,探索着“没什么用”的东西。


“之所以说没有用,是在当下相对而言的。可能仅现在没有用,但很多年以后会变得非常有用。100多年来,对人类社会影响最大的就是物理。”


物理学中有个名词叫做核聚变,在原子核反应的过程中,可以释放出巨大的能量。而人类在基础物理领域的每一次进步,都会给世界带来核聚变一般的影响。假如将目光推回一百多年前,当1900年的人们第一次听说量子物理时,绝不会想象到今天,在量子力学基础上诞生的电子设备,已经成为人们生活中必不可少的一部分。1915年爱因斯坦提出广义相对论,八十年后,人类制造出第一台GPS导航,一百年后,导航已经成为大众触手可及的应用软件。如果没有广义相对论的计算,GPS每天要造成约14公里的偏离。那些在当时看来,仅限于全世界科学怪才们讨论的东西,为世界带来的影响是大到不可想象的,乃至可以改变整个人类社会文明。


所以看似遥远的黑洞、引力波和中子星,会为未来的生活带来怎样的巨变?答案都在满天星河里飘荡。跨越不过的广袤空间与时间,由无数位物理学家们并肩缀连,邵立晶就是其中的一个。


青橙奖是专为发掘中国青年学者设立的公益性学术评选,由阿里巴巴达摩院发起,旨在为优秀青年科学家提供及时有效的帮助,支持他们十年磨一剑、勇攀科学高峰。当得知自己获奖后,欢喜之余,邵立晶更希望通过这个奖项,吸引更多人关注天体物理,欣赏理性之美。近年来,国家社会加强了对基础学科学者的重视,邵立晶既欣慰又自豪。他们是一个国家原始创新的最重要力量。如今,社会以博大的胸怀理解并支持他们,鼓励他们在前无古人的领域勇敢探索,不惧试错。


参加学术会议时的邵立晶


“现在国家投入了一个跨世纪的国际合作项目,叫做平方公里阵列(SKA)。它是下一代的射电天文望远镜阵列,已经经过好几代人的论证。”这个巨型射电望远镜阵列,由南非的197个蝶形天线和澳大利亚的131072个树形小天线构成,将负责解答行星如何形成,引力波如何拉伸时空以及首批形成的星系如何演化等问题。


优秀的科学家们在SKA项目中各自扮演着历史性的角色,邵立晶也是其中之一。他们站在前人探索出的知识版图上,如同置身一座岛屿。周边的漆黑深海叫做未知,汹涌波涛拍打在岸上。一代代探险的勇士背起行囊,出征远方。岸边忽明忽暗的微光,是来自太空的源源脉冲,也是人类探索的不息脉搏。




果壳宇宙,无冕王者 

听惯了科学怪才们的趣闻轶事,当邵立晶讲起“学理论物理是因为实验做不好,全班只有我焊接的收音机没有声音”的故事时,难免会对他的有趣与豁达感到惊讶。


采访当天是周六,上午九点多钟,邵立晶已经开始在科维理所的办公室工作。即使荣誉加身,也未曾在他的身上留下痕迹。他依旧过着与平常相似的生活,淡然处之,安之若素。


在他的履历中,赫然写着“爱好哲学”四个大字。科学哲学的观点触发了他的思考,增长他的见识。兴趣广泛的邵立晶在研究物理世界之余,又对复杂的人类世界充满好奇。于是,他最近又迷上了历史学,试图了解人类走向现代社会的漫漫征途。


“活到老学到老,要做个明白人。”


尽管爱好众多,占据他生活最多的,始终是理论物理的研究。从本科起在北大求学,邵立晶在这所学校生活了十几年。曾在大师身边聆听教诲,如今自己也成为了青年科学家。倘若问起北大带给他最大的影响,邵立晶会回答,是人。


是在量子场论课堂上,详细板书推导一处细节的老师;是年轻时候做科研,花好几个月时间扑在一件事情上的教授;是每一位视工作为事业,热情投入,不计付出的学者。他们选择了浩瀚的星空,投身奇妙的天体物理与理论物理,对世界的了解也变得更加清晰。


“大学之大在于有大师。我从之前的老师身上学到了这些东西,而我自己也变成这样的人,这就是一种传承。”

邵立晶老师在北大课堂上


研究数量级巨大的天体物理后,人就明白了自身的渺小。曾经郁结于心的问题,放在宏大的宇宙背景之下,都变得轻如鸿毛。但人类又实在太伟大了,在一颗星球上微不足道的生物,解开了深刻的宇宙真理,看到从未到达过的古老与远方。当人生的焦点从细枝末节,投向意义无穷的宇宙,个人的格局也会变得开阔,建立起豁达的人生观,纯粹地追求事业,享受生活。


邵立晶常常对同学们说,选择理论物理这个行业,一定不是为了某种物质生活。广袤无垠的星空有着无限的魅力,从古至今都吸引着追求自然科学之美的孩子。但星星不总是闪光的,它的前身是寒冷,是无聊,是绝望的试错和偶然的成长。只有当你吃得了苦,耐得住清冷,坚持到下一个演化阶段,崎岖的历程也一定会被光芒照亮。又或者,将自己作为燃料,努力变成一颗会发光的恒星。


邵立晶(左一)与学生们


他神采飞扬地讲述着这些年的故事。他是一个豁达的Useless Doctor,更像一位果壳宇宙里的披靡王者。





 人物介绍 



邵立晶,2010年获北京大学物理学学士学位、经济学双学位,2015年获物理学博士学位。


现任北京大学科维理天文与天体物理研究所研究员、博士生导师,研究方向为引力理论的实验检验、脉冲星和中子星、引力波以及超出标准模型的新物理。他提出了检验引力的新方法,参与探测人类首例双中子星并合和拍摄人类首张黑洞照片等,并与EHT合作组347人共享了“2020基础物理突破奖”。2020年入选斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家”榜单。2022年10月31日获第五届达摩院青橙奖。

责任编辑:曹竞