仰望星空,探索宇宙奥秘 - 纪念戴文赛先生诞辰110周年

    作者:胡中为(南京大学)

    戴文赛教授是中国现代天体物理学、天文哲学和现代天文教育的主要开创者与奠基人之一。1911年12月19日生于福建龙溪(今漳州市),1979年4月30日卒于南京。他毕生致力于天文事业,1937年留学英国,1940年获得博士学位。1941年9月回国后,历任中央研究院天文研究所研究员、燕京大学教授。新中国成立后,先后任北京大学教授,南京大学教授、天文学系主任,国家科委天文学科组副组长,中国天文学会第一、第二、第三届理事会副理事长。戴先生毕生孜孜不倦地开展学术研究、天文教学和科普工作,为开拓和发展中国的天文事业做出了重要贡献。1978年12月加入中国共产党。1994年,国际小行星命名委员会命名编号3405小行星为"戴文赛星"。笔者有幸成为他的学生和晚年助手,深受教诲,在此谈谈个人所知的戴先生事迹和亲身经历的一些感受,以表达深切的缅怀。


博学钻研著书立说

    戴文赛在留学之初就已显露才华,获得剑桥大学的天文学奖学金,博士论文《特殊恒星光谱的光度分析研究》被专家认为是恒星光谱分类的新依据,是近代恒星物理的一项开创性研究。他先后在英国皇家天文学会会刊(MNRAS)发表4篇恒星光谱研究论文,20年后这些文章仍被引用。1941年回国后,由于当时条件所限,研究工作中断十多年。1954年,他到南京大学天文系后,带领年轻师生开展恒星天文研究,发表了多篇恒星天文方面的论文。1965年,出版著作《恒星天文学》。

    1951年,戴先生开始关注天体的演化。1956年制订中国科学规划时,他自告奋勇地承担天体演化的课题,以建立天体演化的中国学派为奋斗目标。广义上说,天体演化往往也包括天体起源。天体起源是指某天体在何时、从什么形态的物质、以什么方式形成的。当物质从先前形态发展到某种天体形态时,这个天体就形成了。狭义的天体演化是指天体形成之后又经历怎样的演变过程。

    研究天体演化,需要充分地收集有关资料和理论,进行整理、比较、分析、综合,找出它们之间的真实联系,提出假说和理论,而且需要用观测资料来检验导出的结果。无论凭空臆造的假说如何美妙和自圆其说,毕竟不会是天体的真正发展史,会被扬弃。戴先生历经20多年的调查研究,1977年出版了《天体的演化》一书,书中主要概括前人的研究成果,也提出了一些自己的看法。

    太阳系起源是天体演化的第一个著名课题。1755年,德国哲学家康德匿名出版了《自然通史和天体理论——根据牛顿定理试论整个宇宙的结构及其力学起源》(中译本书名《宇宙发展史概论》),第一个提出了科学的太阳系起源星云假说:太阳系的所有天体是从一团弥漫物质(星云)通过万有引力作用逐渐聚集形成的,以矛盾运动(排斥和吸引)来论述星云的内部形成太阳、外部形成行星等天体及轨道运动,等十多个问题。但该书当时印数不多,直接影响不大。1796年,法国数学力学家拉普拉斯在《宇宙体系论》的一个附录中,独立地提出另一种太阳系起源星云假说:太阳系由一个转动的气体星云收缩和凝聚而形成。由于角动量守恒,星云收缩过程中自转变快,惯性离心力变大,形状变为扁盘。当星云外部气体的惯性离心力变到抗衡所受引力时,就不再参与收缩而留下来,形成转动的环体。继续收缩中,多次重演这样过程,形成几个环体。后来,星云的中心部分形成太阳,各环体聚集而形成行星,行星周围重演类似过程形成卫星。由于拉普拉斯的学术声望,他的星云说广泛流传,因此康德的书于1799年重新出版,从此星云说盛行达一个世纪。星云说在"宇宙不变"的僵化自然观上打开了第一个缺口,建立起演化观,深远地推动了自然科学和哲学的发展。

    随着对太阳系的认识和研究加深,到19世纪末开始批评星云说,因其无法解释太阳系角动量的特殊分布,即太阳占太阳系总质量的99%以上,而太阳的角动量却只占太阳系总角动量的1%以下。20世纪初相继提出多种灾变假说,认为某个事件(走近的恒星引起太阳大潮;恒星撞击太阳;太阳爆发)使太阳分出物质来形成行星,行星分出的物质形成卫星。虽然灾变假说可以克服太阳系角动量问题,但后来证明分出过程不够有效,且分出的热物质易扩散而难于聚集成行星。于是,又出现俘获说,例如:施密特认为,太阳从经过的星际云俘获部分物质而形成星云盘,盘中质点碰撞结合成凝聚的陨星,陨星碰撞结合成行星和卫星;乌尔夫逊提出,太阳从走近的原恒星拉出物质,俘获为绕太阳转动而形成行星等成员。但更多的人转向探索新的星云假说。

    历经300多年的探讨,太阳系起源问题仍众说纷纭。主要困难在于只有一个"样品",而且所了解的是经过严重演化后的现状,缺乏早期资料,只能从不充足的资料和理论去探讨那遥远过去的复杂形成过程,这无疑比考古学还要困难得多。戴先生认识到太阳系起源研究的重要意义,在调研大量有关资料和理论的基础上,评价40多种学说,进行了一系列研究,力求较全面、系统、有内在联系地论证太阳系的形成过程,阐明太阳系主要特征的由来和各类成员的起源,建立了自己的星云说。

戴先生依据恒星形成的观测资料和理论,发展了康德-拉普拉斯关于太阳系由同一原始星云形成的基本论点,论证了原始星云是星际云瓦解的一个小云,一开始就有转动并自吸引收缩,中心部分形成太阳,外部扁化为星云盘而通过星子聚集方式形成行星等成员。对于原始星云的由来及其质量和角动量、星云盘的结构、星子和行星的形成、行星的轨道和自转、提丢斯波得定则、行星的大小和质量分布、卫星和环的形成、冥王星及其卫星的起源、小行星的起源等问题进行了有自己特色的论述和推算(见《论太阳系的起源》和《中国科学》1980年第3期)。他的学说获1978年全国科学大会奖。

    戴先生晚年还计划进行更深入的研究,并着手撰写专著《太阳系演化学》,为学子了解该领域的进展和研究作参考。临终前还亲自审定了上册原稿,并于1979年出版。戴先生去世后,我们按照他原定大纲编著了下册,于1986年出版。虽然近30年来,太阳系演化研究有了更大发展,但他的学说和专著经受住了历史考验。遵循他追逐研究进展和更新该内容的遗愿,笔者经多年努力编著的新编《太阳系演化学》,终于在2017年出版。

    戴先生晚年还开始了星系的演化研究,尤其是"星系的质量和角动量的分析"受到国外的高度评价。虽然经历几次政治运动,他仍做出很多研究成果,1990年出版的《戴文赛文选》收录了他的重要研究成果。

    天文学与哲学有密切关系,戴先生自觉地运用唯物辩证的观点和方法指导研究,撰写多篇自然哲学论文。尤其是1962年首先提出"宇观"的新概念,为国际交流提出英文新词汇"Cosmoscope"(宇观)和"Cosmoscopic"(宇观的),发表《宇观的物质过程》《宇观过程的特征》《试论物质系统的层次》《微观、宏观、宇观》等多篇论文,阐明微观、宏观、宇观的物质客体和物质过程之间在量与质方面的差别和辩证关系。宇观具有重要的科学意义和哲学意义,逐渐得到学术界的赞同和深入研究。

宇观、宏观、微观及各类物质客体的层次

孜孜不倦奉献天文事业

    戴先生为发展中国的天文事业做出了重要贡献。他积极参加全国天文规划的制定,并努力带头实践,就是晚年在医院治病中还为制定天文规划连写了4封长信,提出设想和建议。

    戴先生忠诚教育事业,以身作则开展"传帮带",培养新一代天文人才。1954年他到南京大学时,天文教师不到10名,半数是刚毕业不久的青年,课程设施和教学计划处于创建时期。他组织制定符合中国情况的培养计划和专业课程计划,翻译和编写了一系列教材,如《普通天文学》《理论天体物理学》《天文学教程》《天体物理学方法》等。他亲自讲授多门基础课和专业课,带实习,指导青年教师开课和科研。尽管自己的教学和行政工作繁忙,但总是亲自为青年教师和学生审阅和修改读书笔记和论文,甚至不放过每个不适当的词语。他作风民主、治学严谨,坚持"知之为知之,不知为不知"的实事求是态度,在教学和研究工作中耐心听取不同意见,发现别人的长处,鼓励进取。当请教他不熟悉的问题时,他常说"我查阅文献后跟你讨论",或者建议去请教熟悉的人,或鼓励请教人去钻研。每当他取得研究结果,在论文发表前,先向大家报告,虚心听取意见,进行完善修改。他为组织天文学术活动做了大量工作,倡导并组织学术研讨,1975年发起南京地区天体物理讨论班和天文界南片学术活动。为培养研究生他倡议和组织《天体物理丛书》的编著。他积极地参与和领导俄英中对照天文学名词的修订和审定,提出很多真知灼见,该成果经美国天文学家改为英中对照的《天文学名词》已由哈佛大学出版。他为促进国际的天文学术交流付出很多心血,1977年在晚期癌症住医院治疗时还坚持参加首批美国天文代表团的学术交流活动,他流利的英语和学术专长增强了交流效果。

    戴先生不愧是中国天文界的伯乐,推荐了很多人才和论文。几十年来他直接或间接培养造就了大量人才,其中很多已成为天文界的骨干力量,乃至数名中国科学院院士,把中国的天文研究推向世界先进水平。

    日月经天,斗转星移,天文学跟人类生活和科学技术有密切关系。正如清代学者顾炎武《日知录》所写:"三代以上,人人皆知天文。"天文概念和思想是普遍需求的,天文学有特殊魅力,可以和人们最感兴趣的最基本问题产生共鸣。天文知识的传播和普及有益于人们,尤其青少年树立科学的宇宙观和认识论、提高科技文化素质。戴先生一生做了大量科学普及工作,他以渊博的学识、生动的语言、深入浅出地写了很多科普文章,把深奥的天文知识传播给广大群众,对破除迷信、解放思想起到很大作用。《星空巡礼》(1947)、《太阳和太阳系》(1951)、《天文知识》(1953)、《星际旅行》(1957)、《戴文赛科普创作选集》(1980)选编了他在天文、数学、物理、航天、自然辩证法等方面的文章。他经常辅导天文爱好小组活动,多次亲自带领中小学生认识星空,讲解天文故事。他回复了天文爱好者的大量来信,热情接待来访者,有时还招待饭食,甚至资助路费,可自己的生活却很简朴。他跟很多天文爱好者交了朋友,发掘人才,有些在他的关怀下走到天文工作岗位。正如献给他的一首诗所写的:"他是人民的天文学家。"

品德高尚百世流芳

    戴先生一生中大多处于社会动荡时期,但他矢志不移地坚持爱祖国、爱科学、爱天文事业,几十年一贯地兢兢业业,励精图治。

    戴先生获得博士学位后,爱丁顿教授曾热情挽留他在剑桥继续工作,但是他婉言谢绝了,他渴望能让自己的学识为祖国服务。那时,祖国正遭受日本军国主义侵略,他乘船长途跋涉到了昆明。虽然担任天文研究所研究员,实际遭遇比他归国前预计的还要糟,无法进行真正的研究工作。抗日战争胜利后,他只好转到燕京大学讲授数学。他走的正是一条他那个时代的许多知识分子走过的道路。他们怀抱着科学救国的理想,盼望自己的祖国进步富强,但在残酷的现实面前,他们的理想抱负全都化成了泡影。他最热爱的毕竟还是天文,于是开始写些科普文章。当新中国成立以后,才逐渐获得了施展才学的天地。他是北京的大学生天文爱好者组织的导师,为他们主持天文讨论班,为建立北京天文学会奠定了基础,一些成员后来成为天文专家。同时,他为一些机关学校做天文报告。1953年,戴先生作为抗美援朝慰问团分团长,访问朝鲜所见所闻的英雄事迹使他激动不已。由于高校院系调整后,天文专业合并到南京大学,教师仍很缺乏,于是,戴先生于1954年自告奋勇地来到南京大学。

    1956年,笔者那时在高中学习,热爱天文,看到南京大学天文专业和先生向科学进军的报道,怀着憧憬,从东北跨区考入天文专业。在新生欢迎会上,意气风发的戴先生做的报告深深感染和激发了我们的学习热情,让我们认识到天文专业的数学和物理基础课是很重要的。戴先生很重视培养师生的独立工作能力,大胆地提携青年教师负责一些天文课讲授,这在其他专业是少有的。学生也经常参加天文学术活动,自己研制天文望远镜,戴先生有时也来参加,有几位学生后来成为开创科学院天文仪器厂的骨干。1958年,在戴先生领导下,苏联专家指导师生设计中国第一个太阳塔(塔式太阳望远镜)。笔者毕业留校任教后,跟戴先生在一个教研组,直接接触戴先生的机会多了。他分配教学任务时总是很民主,征求大家意见,给予说服、鼓励和指导,发挥积极性,进到教学科研第一线。戴先生是非常勤勉的,尽管他总是很忙,但经常看到他在图书馆查阅资料和记笔记,这也是一般师生容易随时向他请教的时候,他像"活字典"一样以渊博的知识给予指点。

    在1973年后,花甲之年的戴先生恢复职务和科研工作,他焦虑的是如何在有生之年把耽误的时间弥补回来。他心怀坦荡,不怕风险,首先倡导和组织南京的天文学术研讨活动,后又扩展到"南片",使中国天文界迅速跟上国际的步伐,取得了一系列研究成果。1977年,戴先生征求领导班子及笔者个人的意见,让笔者当他的助手,笔者更直接得到他的教诲和体验到他的高贵品德。那时,戴先生同时领导几个研究小组,还要为发展天文事业当伯乐推荐人才,为提高天文教育操劳,日夜的繁重工作使他积劳成疾。他不愿耽误时间去大医院检查,在小诊所拿点药吃,就又投入繁重工作。他让笔者查大量新资料并翻译重点论文,然后仔细地批改,甚至错别字都不放过。在研究中,有时笔者提出些问题和不同看法,他给予指点并鼓励大胆和仔细深入研究。那时没有计算机,要做大量的手算。为准确到三四位有效数字的计算结果,笔者用六位数的对数表,而他自用七位的算出整齐清晰的一大本,力求结果的可靠性。看到发现冥王星卫星的信息,他十分兴奋,连夜拟就研究提纲,指导我们完成了冥王星及其卫星起源问题的研究。他在病情严重后,不得不到上海医治,可惜已经到了癌症晚期。他和我们都避讳提到癌症。陪护他手术治疗到去世的一年多期间,他在精神好一点时,想的总是天文事业,顽强地做了大量工作,指导我们修改了《太阳系演化学(上册)》书稿,完成两篇论文,写全国科学大会的报告、南京大学校庆大会报告。他还亲自在校庆大会做了部分报告,参加美国天文代表团访华学术交流,写天文规划的建议,编制《天体物理丛书》编著计划,给天文界同仁写了很多信。就是在他去世的前两天,还跟我们讨论《中国大百科全书·天文卷》部分条目的编审。他就是这样生命不息,耕耘不止。戴先生奉献科学的精神、高尚的品德感人至深,流芳百世。


本文为胡中为为纪念戴文赛先生 100 周年诞辰所作,原载于《自然杂志》2011 年第 33 卷第 5 期,摘自《戴文赛先生纪念文集》。