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2020-07-16 14:17:00  2304844
宇宙探索者郭骏毅,解开黑洞的神秘面纱
教育专题

还记得那个长得有点像戒指,又有点像甜甜圈的黑洞照片吗?这张照片去年发布的时候引起全球瞩目,只因这是人类史上第一张黑洞照片,在那之前从来没有人直接目击黑洞到底长什么模样。

这项非凡的科研结果是由全球两百多位研究人员历经数年完成,团队成员包括一位马来西亚人,他是来自槟城,目前在台湾中央研究院从事博士后研究的郭骏毅。



去年4月,台湾中研院在台北的新闻发布会公布人类史上首张黑洞照片,郭骏毅身为科研团队的一员当然不错过这历史性的一刻。
去年4月,台湾中研院在台北的新闻发布会公布人类史上首张黑洞照片,郭骏毅身为科研团队的一员当然不错过这历史性的一刻。
人类史上首张黑洞照片在去年4月曝光,为天文学写下重要里程碑。
人类史上首张黑洞照片在去年4月曝光,为天文学写下重要里程碑。





去年4月10日马来西亚时间晚上9时许,人类史上首张黑洞照片正式曝光,郭骏毅当时人在台北见证了这历史性一刻,心情无比激动。但其实在这张照片公诸于世之前,他已先睹为快,而且是世界上最早一批目睹黑洞真容的科学家之一。

郭骏毅来自槟城,2016年加入台湾中央研究院天文及天文物理研究所,因缘际会参与了这个天文学界的创举。这个项目被称为“事件视界望远镜”(Event Horizon Telescope,简称EHT),前后动员了全球超过200位研究人员,且历经数年才完成。可想而知要看到黑洞一点也不容易,而能够成为这团队的一员又是多么光荣的事。

运用射电望远镜探测黑暗秘密

早年在澳洲攻读博士时,郭骏毅就已开始研究黑洞,运用射电望远镜(或称电波天文望远镜)观测那个没人亲眼见过,却吞噬周围一切的黑洞。

要知道黑洞拥有极其强大的引力,周围一定范围内的任何物质,甚至是光都无法从黑洞中逃离。而他主要研究活跃星系核(AGN),从观测气体如何落入黑洞来探测黑洞的存在。

他解释:“气体并不是直接坠入黑洞,就像你打开水龙头,水并不是直接流入水槽的排水孔,而是像螺旋形漩涡那样流走。黑洞周围的气体也一样,这些气体会一边绕着黑洞快速旋转一边坠入黑洞,过程中会因为摩擦而产生高温和‘强光’(高能射线)。”换句话说,虽然人类看不见黑洞,但我们可以透过黑洞引力所产生的影响,去探测和感知黑洞的存在。

编程式告诉望远镜怎么做

基本上,他主要使用射电望远镜观测,这种射电望远镜长得像超大型的天线盘,造价非常昂贵,通常都是建在渺无人烟的地方。以他的情况来说,他的寻常日子是坐在自己的办公室,用电脑写程式和分析数据,偶尔才会去天文观测站。他说,现今的天文望远镜可以用电脑操控,“例如我只需要写程式告诉望远镜对准这里对准那里,然后把程式码交给望远镜的操作员,操作员再把程式码输入,之后的一切就通过电脑操控。”

2013年,他在西澳科廷大学的国际射电天文研究中心完成博士学位,之后到丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究院的黑暗宇宙中心进行博士后研究。3年后,他为了想要靠近马来西亚多一些,所以去了台湾中研院,进行他的第二个博士后研究。

郭骏毅参与架设的格陵兰望远镜,能与世界其他角落的望远镜连线观测黑洞。照片摄于2019年3月,地点是美军在北极圈以北的图勒空军基地。
郭骏毅参与架设的格陵兰望远镜,能与世界其他角落的望远镜连线观测黑洞。照片摄于2019年3月,地点是美军在北极圈以北的图勒空军基地。




加入EHT团队  分析数据与成像

在台湾中研院的天文所,他参与的研究团队负责架设格陵兰望远镜(Greenland Telescope),这是目前唯一位于北极圈内的次毫米波天文观测站。由于格陵兰望远镜加入EHT这个国际大型黑洞观测计划,因此他也顺理成章成为EHT计划的一分子。

如前所述,EHT计划汇集了全球两百多位研究人员,是一个相当大型的科研计划。他说,成员们当时分成4个团队,团队之间基本上不准交流和互通消息,大家各自作业,之后再比对4个团队所“拍摄”到的黑洞照片是否一模一样。而要“拍摄”黑洞,并不是只需对焦和按下快门就能成像。当时他和团队单单分析数据,就用了超过一年时间。

一致认同形似戒指

他还记得自己第一次看见黑洞照片时有多兴奋,但当时他还不能确定自己看到的戒指形状是否跟别人看到的一样。之后他跟组员讨论,以及跟其他3个团队比对成果之后发现,无论大家用什么方法分析,最终看到的黑洞都像个戒指,那一刻才确定黑洞就是长那个模样。

在两百多人的团队中,他是第一批目睹黑洞真容的二三十人之一。尽管他抢先一步,但他强调这并非因为自己特别重要,而是因为他的角色刚好是处理数据和将数据转换成图像,所以才有幸先睹为快而已。事实上,团队中每个人都扮演一样重要的角色,例如工程师负责建造望远镜,学者则负责解释黑洞原理。

在黑洞照片公诸于世的前一年,EHT团队曾经在美国开会,但郭骏毅那时回国祝贺岳父80大寿,所以只透过视讯方式参与那次会议。他笑说,后来当黑洞照片在全球造成轰动,“我岳父就骂我当时候为什么不去(美国)!”


郭骏毅的大学本科和硕士学位都是工程系,直到博士学位才专攻天文学。
郭骏毅的大学本科和硕士学位都是工程系,直到博士学位才专攻天文学。



从工程系背景转攻天文学

很多人可能以为,像郭骏毅这样卓有成就的天文学家,在大学时期肯定是修读天文系。但事实上他当年在本地的多媒体大学,无论是本科或硕士都是修读工程学。

他说:“我想很多人都曾经那样,年轻时对很多事情很好奇,例如外太空、恐龙等等。可是当来到中五要决定将来念什么的时候,很多人就会考虑就业前景,而家长也通常希望自己的孩子成为医生或工程师。”就这样,他当年选择了热门的工程系,心想将来会成为一名工程师。

然而,念了4年工程系和去教书以后,他觉得自己其实并不怎么喜欢工程这个领域。他说:“虽然我很喜欢物理,可是发现工程系并不是我想像的一回事,”所以后来当要念博士的时候,就决定顺从自己的心攻读天文学。

从小到大,他一直都有阅读天文类书籍,即使上了大学念工程系,他也依然对斯蒂芬·霍金的书爱不释手,想要了解黑洞到底是什么。不过由于他毕竟不是纯物理或天文系出身,因此当他攻读天文博士时,确实需要加把劲才能弥补自己的不足。

虽然他离开了工程这个领域,但过去所学其实对目前的研究有所帮助,例如他以前主修电讯,当中有些理论基础和知识,跟他目前运用的射电望远镜其实有共通之处。他的博士导师就曾经跟他说:“最优秀的天文学家,必定是最了解工具之人,”意思跟“工欲善其事,必先利其器”的道理一样。


天文学虽促进科技 惟未真正受重视

天文学研究的天体虽然距离地球很遥远,但是现代人生活所应用的一些技术,例如全球定位系统、无线网络和医院的扫描仪器,其实都源于天文学的研究,给这些技术带来关键性的突破。但尽管天文研究促进科学技术的发展,很多国家却从来不重视天文研究,以致这些国家在天文领域的发展停滞不前。

除了上述问题之外,郭骏毅说,天文学家所面对的另一挑战是职缺不多,以致很多人都在争取同一份工作,或干脆另谋出路。还好的是,天文学家擅长写程式和从大数据中寻找规律,这类型人才很多行业都抢着要,因此天文学家只要有本事就不用愁没有其他出路。

搞好数学物理,程式设计也重要

年轻人如果有意研究天文学,他的建议是一定要把数学和物理学好,另外最好也懂程式设计,因为这项技能对天文学家来说会愈来愈重要。

除此之外,他觉得还有一点很重要,那就是勇于尝试。像他小时候从来没想过会成为天文学家,而且当年也没把握能获得奖学金攻读天文学博士学位,但这些愿望后来都一一实现成就了现在的他。因此,他的建议是如果你对这领域有兴趣,“那就勇敢一试!”

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郭骏毅简介:

教育背景:

2013年 澳洲科廷大学博士学位

2008年 马来西亚多媒体大学工程硕士学位

2004年 马来西亚多媒体大学工程学士学位

郭骏毅,槟城人,曾在母校多媒体大学担任研究助理,以及在拉曼大学担任讲师。获得博士学位之后,曾在丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究院的黑暗宇宙中心进行博士后研究,目前是台湾中央研究院天文及天文物理研究所的博士后研究员。

艺术家余敬川对于黑洞LB-1的印象图。(中国科学院/法新社)
艺术家余敬川对于黑洞LB-1的印象图。(中国科学院/法新社)


郭骏毅简介:

教育背景:

2013年 澳洲科廷大学博士学位

2008年 马来西亚多媒体大学工程硕士学位

2004年 马来西亚多媒体大学工程学士学位

郭骏毅,槟城人,曾在母校多媒体大学担任研究助理,以及在拉曼大学担任讲师。获得博士学位之后,曾在丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究院的黑暗宇宙中心进行博士后研究,目前是台湾中央研究院天文及天文物理研究所的博士后研究员。

作者 : 本刊 梁慧穎 圖:本報資料室、受訪者提供
文章来源 : 星洲日报 2020-07-16


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