人物簡介:
孟祥存,九三學(xué)社社員,中國科學(xué)院首批特聘研究員,云南天文臺研究員、博士生導(dǎo)師,云南九三青年科技創(chuàng)新英才。
主要從事恒星物理、雙星物理、白矮星吸積模型,Ia型超新星前身星、吸積中子星雙星以及相應(yīng)的大樣本恒星演化等方面的研究。在NA,ApJ,MNRAS和A&A等國際主流天文期刊發(fā)表論文43篇。獲國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)(3/4)和云南省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)(2/3,全省共4項(xiàng)),兩次入選中國“十大天文科技進(jìn)展”(主要完成人)。2018年入選云南省‘萬人計(jì)劃-青年拔尖人才’,2020年入選‘云南省中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人’,2024年被評為‘云南省有突出貢獻(xiàn)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才’。
先后獲國家基金5項(xiàng)(含重點(diǎn)項(xiàng)目和優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目)、云南省基礎(chǔ)研究專項(xiàng)-重大項(xiàng)目(云南省首批)、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目等資助,主持中國科學(xué)院西部之光創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目和重點(diǎn)項(xiàng)目。
中國科學(xué)院云南天文臺觀測站,巨大的觀測穹頂緩緩開啟。九三學(xué)社社員、中國科學(xué)院首批特聘研究員孟祥存教授站在望遠(yuǎn)鏡旁,指尖劃過屏幕上的光點(diǎn):“看,那就是我們丈量宇宙的‘尺子’。”他口中的“尺子”,是宇宙中最劇烈的爆炸之一——Ia型超新星。正是這把“宇宙量天尺”,讓人類驚覺宇宙在加速膨脹,揭示了暗能量的存在。而孟祥存二十多年的科研生涯,正是與這把“尺子”如何鍛造、如何精準(zhǔn)息息相關(guān)的故事。
五分錢圖書里的天文夢
故事的發(fā)端,源于一本僅售五分錢的薄冊子。
“小學(xué)五年級的時(shí)候,我在圖書館整理圖書,看到一本《天文望遠(yuǎn)鏡》,覺得很有趣就借出來了。”孟祥存回憶。書中關(guān)于天體運(yùn)行的描述,像一束光照進(jìn)這個(gè)從未接觸過天文的少年心里。他記得書中提到“傅科擺擺面擺動(dòng)會(huì)發(fā)生變化”,便找來小球用線懸掛旋轉(zhuǎn),反復(fù)試驗(yàn)卻始終無法理解其中原理。“那種未知感太強(qiáng)烈了,”他笑著說,“當(dāng)時(shí)我就暗下決心,將來一定要搞明白這些奧秘。”
中學(xué)時(shí),老師告訴他“要學(xué)天文得先學(xué)物理”,他便一頭扎進(jìn)物理世界;大學(xué)填報(bào)志愿時(shí),物理系成為他第一選擇;大學(xué)畢業(yè)時(shí),一個(gè)保送至云南天文臺的名額,將他的人生軌跡與浩渺星空緊緊相連。
“從想做天文學(xué)家到真的成為天文學(xué)家,將興趣作為自己的職業(yè),我是幸運(yùn)的。”燈光下,孟祥存的眼鏡反射著屏幕的微光,笑容里有種夙愿得償?shù)募兇狻_@份幸運(yùn)背后,是十年如一日的堅(jiān)守——就像他當(dāng)年反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)小球那般,對科學(xué)的探索從未停歇。
解碼超新星奧秘
Ia型超新星被科學(xué)家稱為“宇宙標(biāo)準(zhǔn)燭光”,它們的亮度變化能幫助人類測量星系距離,甚至揭示宇宙加速膨脹的奧秘。Ia型超新星為何能成為丈量宇宙深空的標(biāo)尺?孟祥存打了個(gè)生動(dòng)的比方:
“就像生活中一個(gè)100瓦的燈泡,無論放近放遠(yuǎn),實(shí)際功率不變,只是看起來亮度不同。我們既知道它的實(shí)際亮度(絕對亮度),又看到它有多亮(視亮度),就能算出距離。Ia型超新星就是宇宙中這樣的‘標(biāo)準(zhǔn)燭光’。”
這把“尺子”雖至關(guān)重要,其形成機(jī)制卻迷霧重重。孟祥存的核心工作,正是探究其源頭——白矮星如何在雙星系統(tǒng)中“長大”直至爆發(fā)。
“好比一個(gè)剛出生的碳氧白矮星,質(zhì)量和個(gè)頭都很小。想爆炸,就得‘長大’。”他解釋道。傳統(tǒng)理論中,白矮星通過吸積伴星物質(zhì)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量增長,但主流模型預(yù)言的超新星誕生率極低,且與諸多觀測矛盾。
孟祥存清晰記得學(xué)術(shù)生涯的“關(guān)鍵一役”:他博士畢業(yè)不久,國際學(xué)界一度熱捧日本學(xué)者提出的“光學(xué)厚星風(fēng)模型”。但孟祥存團(tuán)隊(duì)深入剖析后,發(fā)現(xiàn)該模型雖能解釋部分觀測數(shù)據(jù),但有些關(guān)鍵預(yù)言與觀測不符,比如該模型預(yù)言,在紅移超過1.4的地方,不應(yīng)該有Ia型超新星,但現(xiàn)在觀測到的最遠(yuǎn)的Ia型超新星紅移已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了1.4。
“這怎么解釋?”帶著質(zhì)疑,孟祥存帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑,構(gòu)建了物理圖景全然不同的“共有包層星風(fēng)模型”。
這個(gè)模型大膽假設(shè):白矮星與伴星通過洛希物質(zhì)外流交換物質(zhì)時(shí),會(huì)形成一個(gè)共同的氣體包層,就像兩個(gè)舞者在旋轉(zhuǎn)中共享一個(gè)裙擺。這一構(gòu)想不僅解決了傳統(tǒng)模型的矛盾,更提出了“BLAPs”(藍(lán)大振幅變星)可能是超新星爆發(fā)后殘留的伴星。最新的很多觀測都與模型預(yù)測符合。
更令人振奮的是,他的研究揭示了金屬豐度對恒星演化的影響——就像不同地區(qū)的土壤會(huì)長出不同作物,星系中元素含量的差異,會(huì)導(dǎo)致超新星呈現(xiàn)不同亮度特征。這一發(fā)現(xiàn)被寫入《超新星手冊》等權(quán)威專著,成為解釋宇宙膨脹差異的關(guān)鍵理論之一。“做科研就像走迷宮,有時(shí)得推倒重來。”孟祥存說。
九三學(xué)社里的“科普播種人”
2018年,孟祥存了解到九三學(xué)社“是一個(gè)科研人的政治團(tuán)體,我覺得非常適合我。”加入九三學(xué)社后,在九三學(xué)社組織的培訓(xùn)中,他坦言自己找到了另一條服務(wù)社會(huì)的路徑——科普。“向社會(huì)大眾進(jìn)行科學(xué)普及,讓更多人理解基礎(chǔ)研究的意義,這也是在參與社會(huì)建設(shè)。”
“很早一次社內(nèi)座談,我就提出‘要在廣大中小學(xué)生心中種下科研的種子’。”這粒“種子”迅速生根發(fā)芽。依托九三學(xué)社、云南省天文學(xué)會(huì)、省科協(xié)等平臺,孟祥存的科普足跡遍及省內(nèi)外中小學(xué)。他樂此不疲,視之為九三學(xué)社社員“社會(huì)服務(wù)”職能的重要實(shí)踐。
這些活動(dòng)往往是“見縫插針”式的——參加學(xué)術(shù)會(huì)議間隙去中學(xué)做報(bào)告,利用觀測間隙給孩子們講解月食原理。“合格的社員首先要做好本職工作。”他解釋道,“科普是本職的延伸,當(dāng)孩子眼睛里閃出發(fā)光的神情,你就知道這件事有多值。”
面對公眾“天文研究有什么用”的質(zhì)疑,他總結(jié)出三層遞進(jìn)的答案:“第一,許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的應(yīng)用遠(yuǎn)超最初想象。愛因斯坦當(dāng)年也說不清相對論有什么用,如今它卻是衛(wèi)星定位、精密計(jì)時(shí)的基礎(chǔ);第二,天文技術(shù)早已滲入生活。核磁共振、Wi-Fi、大數(shù)據(jù)處理……這些技術(shù)都脫胎于天文研究;第三,也是最重要的——‘無用之用,是為大用’。”
孟祥存語氣深沉,“天文不斷打破人類中心論,哥白尼發(fā)現(xiàn)地球非宇宙中心,后來發(fā)現(xiàn)太陽系也非銀河系中心……它讓我們認(rèn)識到自身的渺小,對自然心生敬畏。這種開蒙心智的力量,超越了實(shí)用價(jià)值。”
讓更多人仰望星空
身為博士生導(dǎo)師,孟祥存常將導(dǎo)師黃潤乾院士的教誨贈(zèng)予青年學(xué)子:“做天文不需要你多聰明,但需要你足夠的努力。”他解釋道,天文研究往往需要十年磨一劍——觀測數(shù)據(jù)可能要積累數(shù)年,模型計(jì)算動(dòng)輒數(shù)月,“有時(shí)候一個(gè)公式推導(dǎo)錯(cuò)了,就得從頭再來,這時(shí)候拼的不是智力,是毅力。”
盡管現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)重重,孟祥存對星空的赤誠從未黯淡。他呼吁更多人投身天文事業(yè):“中國天文學(xué)體量很小,尤其是天文技術(shù)人才,非常稀缺。”
采訪結(jié)束,孟祥存引領(lǐng)記者走向觀測臺。這位為宇宙“量天尺”校準(zhǔn)刻度的科學(xué)家輕聲說道:“你看,宇宙這么大,我們能做的還有很多。”
從小學(xué)圖書館的小冊子到探索宇宙的最前沿,從科研工作者到九三學(xué)社社員,孟祥存的人生就像他研究的超新星——在靜謐中積蓄力量,最終綻放出照亮?xí)r代的光芒。這光芒里,有科學(xué)家的執(zhí)著,更有九三學(xué)社人“愛國、民主、科學(xué)”的初心。
(撰稿:云南政協(xié)報(bào)記者張音笛、張瑩瑩 通訊員:九三學(xué)社云南省委會(huì)宣傳部廣耀穎)