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从放牛娃到北大教授 他捧起空间科学最高奖

来源:科技日报2019-09-09 09:01

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  宗秋刚,生于1965年10月,北京大学空间物理与应用技术研究所所长、北京大学地球与空间科学学院长江学者奖励计划特聘教授、北京大学空间科学与探测中心主任,主要从事磁层物理、空间天气学、空间探测方面的研究工作。

  航行中的宇宙飞船为何会突然收不到信号?为什么运行良好的卫星在太空会瞬间烧毁?

  54岁的宗秋刚是能给出答案的人。他来自江西省南昌市向塘镇的一个偏远农村,通过孜孜不倦的努力成为北京大学地球与空间科学学院教授,主要研究方向是磁层物理、空间天气学和空间探测。

  前不久,宗秋刚团队刊发在《自然·通讯》上的一项研究,揭示了空间等离子体物理中电子尺度磁洞的几何形态和产生机制。

  他取得的成绩和荣誉还不止这些。由于在地球内磁层波粒相互作用以及磁层对太阳风间断面响应领域作出了卓越贡献,2018年宗秋刚荣获国际空间研究委员会和印度空间研究组织联合颁发的维克拉姆·萨拉巴伊金质奖章。

  这是时隔8年后,我国科学家再次捧起这一国际空间科学界最高奖项。

  要看看更广阔的天地

  年幼时,宗秋刚便要放牛、干农活,承担很多家务。日子虽然清贫,但宗秋刚却不觉得苦。“小时候,家乡的天特别蓝,每到夜晚都能看见美丽的银河。”喜欢仰望天空的宗秋刚,觉得世界很大,他要出去、去上大学,看看更广阔的天地。

  通过预考选拔,宗秋刚顺利考入四川大学。他读高中时,很多媒体报道物理学家李政道和杨振宁的事迹,由此掀起一股学物理的热潮。他受此影响,加上物理和数学成绩好,于是选择了原子核物理专业。

  时年15岁的宗秋刚,独自坐上南下的火车,去往自己心心念念的大学。由于没钱买火车票,大学4年他只回过3次家。

  毕业后,宗秋刚被选派到中国科学院空间科学与应用研究中心工作。1989年,24岁的宗秋刚得到去南极考察的机会,同行的一名记者带了3台当时世界上性能最好的相机。

  宗秋刚大为不解地问道:“有必要吗?”对方回答:“我已经有了3台全世界最好的相机,再拍不出好照片就只能怪自己。”宗秋刚由此深受启发:“搞研究的外部条件都有了,做不出好成果就只能怪自己不努力。”

  在南极的那两年,宗秋刚一边参与观测站的磁场监测工作,一边努力学英文。当时通信技术还很落后,宗秋刚每两个月才能给家里打一次卫星电话。闲来无事,他常跟着一位研究地质的老教授一起敲石头,随之培养了研究石头的爱好。

  不当学者偏想当学生

  当时,国内在空间物理研究方面的资料很有限,宗秋刚觉得有必要出国看看。1994年,他通过学者交换计划来到位于德国马克斯—普朗克研究所(以下简称马普所)。

  赴德后,宗秋刚有4个月时间在德国北部城市不来梅进修德语。学习之余,同班的一个台湾商人请宗秋刚去公司打工——组装计算机。起初,他组装一台要花2个小时,后来只要30分钟。“这位朋友便劝我跟他一起搞计算机,不要搞学术了。”宗秋刚说,“当时互联网发展处在萌芽期,任何人只要上个夜校,基本就能进互联网行业,但我还是更喜欢空间物理。”

  在他看来,与其做一个组装计算机的“快手”,不如去探索未知,做更有挑战的事。

  几十年过去了,宗秋刚依然坚守在空间物理的赛道上。“站在风口的猪的确容易被吹起来,但很多人也会被这股风淘汰。只有经过时间沉淀和打磨的东西才会历久弥香。”宗秋刚说。

  到了马普所,宗秋刚把读研时完成的一项研究交给导师威尔肯,威尔肯问道:“这个计算结果的上限在哪里?”宗秋刚答不上来。

  当时,只见威尔肯从上衣口袋掏出巴掌大小的笔记本,上面密密麻麻地写着一些简化公式。利用公式,威尔肯很快就算出了上限,这让宗秋刚很受刺激。“我用了近2年做出来的东西,威尔肯2分钟就搞定了。”他说。

  此后,宗秋刚开始埋头苦读。啃读英文教科书、专著。整整半年,他过着住处、办公室两点一线的生活。这段时间的沉淀,为他后来的研究打下了扎实的基础。

  在此期间,宗秋刚萌生了在德国拿学位的想法。威尔肯说:“你想好了吗?当学生的工资可比在马普所工作的薪水低很多。”宗秋刚非常坚持,威尔肯便引荐他去德国布伦瑞克技术大学念博士。1999年,宗秋刚顺利取得博士学位。

  宗秋刚在马普所的头两年,北京大学地球与空间科学学院教授涂传诒正好也在此做访问研究。作为所里仅有的两个中国人,他们每周都会挤出半天时间去散步。二人常围绕国内外热点展开辩论,有时吵得不可开交。“散步结束后,涂老师还会为议题回去查资料,下周接着辩。”宗秋刚说,“每周一会”使他逐渐养成了独立思考的习惯。

  取得成绩的秘诀是用功

  为了让卫星尽可能地轻,卫星外围的骨架结构——蒙皮的厚度只有1毫米。太空中存在一种个头很小的电子,能量约为10万伏特,它能轻易穿透蒙皮到达卫星内部,并沉积在其中。久而久之,沉积的电子达到临界状态,可导致卫星自燃。这就是著名的“杀手电子”。

  此前有学者认为,是磁场抖动导致“杀手电子”的产生。2007年宗秋刚发现,“杀手电子”是太阳风“吹”出来的。当太阳风发生抖动,会产生超低频波,而超低频波会使“杀手电子”突然加速,也就加快了它在卫星中的沉积速度。

  2008年1月美国著名杂志《发现》刊出“2007年度全球百大科学技术与趋势”进展,宗秋刚在“杀手电子”快速形成机理方面的研究成果排在第37位。

  2009年,欧洲航天局公布了双星—ClusterⅡ计划实施中作出突出贡献的10位科学家,作为项目合作科学家的宗秋刚居于榜单首位。ClusterⅡ卫星在轨运行10年来,欧洲航天局根据参与计划科学家的论文发表数量和研究成果进行评价,宗秋刚以16篇第一作者文章排名第一。

  取得如此耀眼的成绩,宗秋刚说,他的秘诀是用功。他要求自己每周至少工作100个小时,“你很难证明你比别人聪明,但你很容易证明你比别人努力”。

  致力于国内期刊建设

  2007年,在波士顿大学空间物理中心担任研究科学家的宗秋刚受邀回北京大学教书。“国家资助我念完大学,我很感激,如今是我回馈祖国的时候。”他说。

  回国后,宗秋刚住的是北京大学提供的临时宿舍。在国外待了十几年,起初他有些不习惯,不过生活上的困难很快就克服了。“我小时候吃过那么多苦,这些都不算什么。不要问国家给了你什么,而要问你给国家带来什么。”他说。

  “看到自己的学生很厉害,我们也有了自己的监测仪器,能采集到第一手数据,我感到十分骄傲。”宗秋刚说,困难总会有,而科学家的使命就是迎难而上。

  2016年宗秋刚利用自主研发的“北大—成像电子谱仪(BD-IES)”卫星探测器,揭示了磁层亚暴能量电子注入的径向传播模式。2016年,他申请到国家重大科学仪器设备开发专项,目标是研制出下一代的粒子成像仪器——千线阵列中性原子成像仪。采访时,该项目已进入中期阶段。

  研发任务外,宗秋刚还担任着6本学术杂志的编委。最近,他开始把主要精力放在期刊上,他说:“我想把祖国的期刊做好。”

  在学生眼里,宗秋刚很严厉,他十分看重学生“是否用功”。他说,现代人浮躁,大多数只想要那临门一脚,但实际上,漫长的“搬砖”之后才会有临门的时刻。

[ 责编:田媛 ]
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