中国科学报：“第一缕曙光”的美丽与哀愁
2013年05月03日
作者：王珊 张巧玲
来源：中国科学报
中国科学报：“第一缕曙光”的美丽与哀愁
“宇宙第一缕曙光”探测工作人员在安装天线。
■本报实习生 王珊 记者 张巧玲
●这是一个“神奇”的项目。
●它有一个美丽的名字，叫“宇宙第一缕曙光”（21CMA）探测。
●所有的人都认为，只要成果能做出来，就可以得诺贝尔奖。
然而，从2007年建成以后，这个项目从未正常运行过。“建完了，就停了”是该项目首席科学家武向平对它最直观的描述。更令武向平心痛的是，由于很难再筹措到运行经费，今年8月份，21CMA将再次面临被关闭的命运。
从选址到运行，21CMA项目已进行了整整十年，为何直到现在依然没有成果出来？一个建成后曾被《科学》、《自然》杂志称为“可得诺奖的举措”，为何现在备受质疑？尽管许多人都坦承“科学是允许失败的”，但现实却往往事与愿违。记者在采访中发现，21CMA所面临的困境并非个案。在我国，很多建成的科学装置，由于后期运行费用以及人员的缺乏，基本都在生死线上苦苦挣扎。
节假日的“值班人”
和以往的五一假期一样，中国科学院院士、21CMA首席科学家武向平简单地收拾了几件行李，就搭上了从北京飞往乌鲁木齐的飞机。
21CMA位于南北天山之间的乌拉斯台基地，每逢假期就去那里值班，已是武向平的不二之选。“工作人员要回家团聚，而基地必须要有人留守。”武向平告诉记者，只有春节期间他不用待在那里，因为要回家陪年迈的母亲。
下了飞机后，沿216国道从乌市出发，途经一号冰川并翻越4280米的冰达坂，4个小时的颠簸后，武向平抵达基地。
熟悉这一区的人都知道，武向平走的这条路很危险。这里空气稀薄、终年积雪，尤其是在经过被称为“老虎口”的路段时，更要小心。“老虎口”位于冰达坂的顶端，是216国道的必经之路。两边山石陡峭，峥嵘林立，气候恶劣。几十年来，葬身在此的车辆上百台，伤亡人数逾千。
“但这条路最省时。”武向平很是平静。他表示，如果坐火车，得先到库尔勒，再驱车两小时才能到目的地，需要10多个小时。
5月初的乌拉斯台区依旧是冬季，僵硬的土地上一片荒芜，每天下午定时来访的狂风夹带着沙粒，打在脸上像针扎一样疼。
望着一手操建、在天山深处默默运行了8年的21CMA基地，武向平的眉头紧皱起来：8月份后，所执行的“973”项目就要结题，运行经费的难题再次摆在武向平的面前。
第一批“吃螃蟹”的人
宇宙中第一代发光天体（如恒星）是何时诞生的？人类能否看到宇宙中诞生的第一缕曙光？能否看到宇宙从黑暗走向光明的整个过程？一直以来，探寻黑暗时代的奥秘成为所有天文学家梦寐以求的事情。
目前，天文学家只能观测到距今130亿年的星光，再往前追溯很难，除了宇宙大爆炸时留下的一些辐射信号外，人类观察不到其他任何光信号。
“探测宇宙第一缕曙光是回答‘宇宙在大爆炸后什么时刻形成第一代恒星’的问题。”中国科学院院士陈建生向《中国科学报》表示，探测宇宙第一缕曙光是当代天体物理非常前沿的课题，“解决这个问题，是诺贝尔奖级的成果”。
武向平领导的21CMA项目的主科学目标即开展“宇宙第一缕曙光”探测，力争在70MHz~200MHz（对应的宇宙红移大约为6~20）频率范围内，发现与宇宙第一代发光天体密切相关的中性氢21厘米辐射特征，进而揭示宇宙从黑暗走向光明的历史。
“我们终于有机会跟国外竞争了。”2007年，21CMA基地初步建成的那一刻，上海交通大学物理系教授、21CMA项目成员徐海光兴奋不已。
建成的21CMA基地阵列由南北4公里、东西3~6公里两条基线，共81组、总计10287个天线构成。作为世界上最早建成且专门用于搜寻宇宙第一缕曙光大型低频射电干涉望远镜阵列，武向平团队成为世界上第一批“吃螃蟹”的天文人。
然而，从项目开始选址直至最后建成，资金短缺的问题一直是武向平挥之不去的阴影。
武向平说，为了避免城市光污染以及各种潜在的探测干扰，21CMA需要“落户”于远离人类活动的地方。因此，课题组选择在电波环境相对干净的青海和新疆进行无线电环境和地形测量。
“我们相信西藏地区拥有理想的候选站点。”徐海光向《中国科学报》指出，但由于西藏海拔太高，交通和后勤保障等不利因素导致项目造价过高，使得课题组只得折中，选择在乌拉斯台地区建设基地。
“事实上是项目建完了就停了。”武向平指出，由于后期的运行经费跟不上，自建成以来，项目从未完全运行过，目前81组阵列仅运行了40组，中间甚至停过两年时间。
一个解不开的死结
“21CMA是世界最先建成的设备，但目前的研究进展和队伍建设已经落后于他国。”武向平沉重地叹了口气。
截至目前，全球范围内，多个国家先后开展了“宇宙第一缕曙光”的探测，荷兰、澳大利亚、美国一马当先。
徐海光表示，项目之所以运行不下去，一是缺钱，二是缺人。
21CMA不属于国家大科学工程范畴，过去8年所有经费加起来是6400万元人民币，包括前两年3000万元的建设经费以及后6年3400万元的更新和维持经费。
武向平指出，在我国，项目建设完成以后，运行费用特别是人员费用等需要自筹，而这主要是通过申请课题来获得经费。目前21CMA的主要经费渠道依靠2009年科技部支持的“973”项目。
除此之外，武向平还曾经花费一年时间去做别的项目来反哺21CMA。
“1万多个天线、160台计算机，运行起来，仅电费就是一笔很大的数目。”徐海光告诉记者，加上人员交通费以及工资费用，每年的运行费用需要200万元。眼看着基地即将停止运行，徐海光也很痛心。
课题组的一个成员指出，“973”项目劳务费有5年，事实上，在第四年劳务费就已经花光，主要用于人员工资的结算以及交通费用等的支付。
“天文台支持我们的运行经费，今年承诺了85万元。”武向平表示，但85万元只能够维持大约4个月运行。
然而，费用的问题仅是武向平面临的问题之一，研究人员的严重缺乏也是压在他心头的一块大石。
记者了解到，课题组成立之初有30多人，目前整个队伍只有十二三人。与荷兰的LOFAR（国际低频阵列望远镜）拥有190多名成员的队伍相比，可谓相差甚远。
武向平向记者解释，人员的减少一是要节约成本，只能裁员；二是由于研究跨时长，不容易出论文，很多学生主动放弃。
“课题组人员流动量很大。”武向平的学生谢丽（化名）告诉记者。
人员不足与经费缺乏的矛盾在武向平这里就像解不开的死结。然而，对于成员的主动退出，武向平表示理解：“学生的毕业、科研人员的职称都是和论文挂钩的，整个课题组只有我没有文章的压力。”
据记者了解，目前，课题组的成员中，仅有四个人在做21CMA的科研工作，其他均为技术支撑人员和后勤人员。而四个人中，三个人在做理论模型，只有武向平一个人在做后期的数据处理分析，因为做理论模型出文章相对容易些。
对于年轻的生力军没有真正投入到试验分析中去，武向平很无奈。
“再过5年的时间，宇宙的‘第一缕曙光’一定会被看到，不是我们就是别人，而我们的优势正在失去。”坐在21CMA的办公室里，武向平话语中有着厚重的沧桑。
“每年只需要200万元，21CMA就可以运行下去。”武向平长长地叹了口气。
质疑与辩护
从立项至今，21CMA一直未有显著的成果出来。设备是建成了，但是否达到了国际一流水平？很多人开始质疑：21CMA立项时是否论证充分，对困难和技术方案能够达到的探测极限，有没有真正地了解？
陈建生也指出，探测“宇宙第一缕曙光”难度非常大，不仅需要极高的灵敏度，还要扣除银河系在内的各种背景噪声。
“科学是允许失败的。”一名21CMA的反对者意味深长地告诉《中国科学报》记者。
对于质疑，武向平表示，“第一缕曙光”是一个全新的领域，没有成熟的东西可以借鉴和使用。他告诉记者，申请项目之时，他就曾坦诚地表示：成功的概率是51%，失败的概率是49%。然而，评委们的眼光是前瞻性的，他们表示，要支持一些有风险的、可能取得突破的重大项目。
据了解，21CMA系统工作的波段包含了重要的调频广播波段。根据理论预计以及之前其他波段的观测，再电离发生红移落在这里的可能性很大。国外的很多探测项目建在腹地，不能在调频广播的波段工作，因此这一块有很大的空白区，而这正是21CMA的巨大优势。
有专家向《中国科学报》透露，这10年之中，21CMA从未进行过评估，现在很难下决心继续投入。“在看不到前景的情况下再投钱，也是不负责任的。”他认为。
“项目一直是在缺钱和缺人的状况下‘带病’运行。”国家天文台副台长赵刚接受《中国科学报》采访时对武向平表示理解，并指出观测研究周期相对较长，需要人员投入的时间也长。
作为武向平的合伙人，徐海光力挺战友。他告诉记者，“武向平的无奈，是从科研体制开始的。”
和武向平一样，徐海光也面临着科研考核的压力。他坦承，自己选择了两条腿走路，一方面进行21CMA的研究，一方面作一些容易出论文、出成果的研究。
徐海光的博士生顾俊骅目前是武向平的博士后，也是武向平课题组中最“忠实”的成员之一。2005年，他开始参与21CMA的研究。
顾俊骅告诉《中国科学报》记者：“武老师对于成果的发表有着更高的自我要求，不愿意为了考评而将成果拆成阶段性的论文发表。”
顾俊骅表示，他很尊重甚至是尊敬武向平的信念，“但这与当前的科研考评体制不完全一致”。
今年，顾俊骅也将站在人生的十字路口上：出国深造还是留在21CMA项目组？在所有人看来，出国无疑是最好的选择，因为这是评“百人”或“千人”的必需条件。
徐海光告诉记者，顾俊骅的离开，可能会导致项目组无法正常运行，但出于对学生前途的考虑，他无法不支持顾俊骅出国。
不过，顾俊骅很认真地告诉记者，他已确定留在国家天文台。“你觉得我像雷锋吗？我觉得不像。”顾俊骅和记者开起了玩笑。
顾俊骅说，并非他的精神境界有多高尚，21CMA有它得天独厚的优势，他相信在这个平台上凭借自己的努力能够作出很好的科学成果。“而这些成果在其他地方可能无法产出。”
司空见惯的现实与无奈
在国内，面临21CMA同样遭遇的项目非常多，不少专家表示司空见惯。陈建生则指出，在我国目前的科研体制内，一些科学设备未经严格的同行专家论证，或者由项目提出人找同意的专家来论证，或者是领导的意愿，决定项目上马与否的现象相当普遍。项目上马后，只关心建造，建完之后运行情况却往往被忽视。
赵刚告诉记者，包括国家大科学装置也面临类似的问题。对于这些大科学装置来说，人员费用成为运行单位的重大负担已是不争的事实。如果没有相关经费的投入，前期建设的设备有可能无法正常运行，以取得预期的研究成果。
记者了解到，从“九五”开始，我国相继支持了一批天文学大科学装置，21CMA只能算一般规模的项目。但国家发改委、财政部对于大科学装置的运行，只有运行费，而人员费却需要项目组自筹。几乎所有的大科学装置都在赔钱运行。
陈建生表示，与国际先进国家相比，天文在中国的地位太低。
在美国，有专门的研究机构来运行大科学装置，每个装置都有专门的预算，包括运行、维护、升级，还有人员费用。而在中国，天文的经费体量还不到物理的10%。
其实，不只是人员费用普遍缺乏，缺人，尤其是能够胜任研究的人才，更是我国天文工程面临的困境。
据悉，我国目前只有5所高校设立天文系，且主要的观测资源基本上都集中在中科院，大学基本没有设备。可以说，后备力量严重不足。而美国所有知名大学都有天文专业。
“我的研究生只有三个，两个今年毕业。”徐海光无奈地告诉记者，过去的两年中，他放走了三个博士生。“功底不足，若要其担当实验和观测任务，太勉为其难了。”
陈建生也表示，受科研评估体系的导向，科研人员更倾向于用做好的设备去写论文。
“高校应该设置更多的天文系。”赵刚认为，现在国家的体制对天文学的发展还是很不利。
陈建生说，中国发展天文应走两条路，一是大科学工程要走国际化道路，联合国际最强的力量把大科学装置建设好、运行好；二是要大力发展大学天文教育，这是解决天文人才的根本办法。
更多阅读
《中国科学报》 (2013-05-03 第1版 要闻)