中国天文界公开争论:世界最大光学望远镜该怎么建?

作者: 邸利会

来源: 知识分子

发布日期: 2017-08-06

中国天文界围绕如何建设12米光学望远镜展开了激烈争论,主要分为支持三镜系统和四镜系统的两大阵营。陈建生院士和崔向群院士分别代表两方,争论涉及技术路线、科学需求导向等问题。最终,经过国际专家组的评估,三镜系统被认为更具可行性,但四镜系统在国内评审中获得支持,导致争议持续升级。

公共事件无私议。然而,中国科学界公共议事空间发展并不充分。表现在一些信息、甚至是争议,局限在一个很小的圈子里流传,直至最终决策出来了,很多科学的同行可能才从小道消息,或者窃窃私语中了解一鳞半爪。而公众,更加不知道决策的过程,自然也无从谈起对科学的支持,对科学家的支持。这是需要改进的中国科学文化的一部分。

有希望获得国家财政支持的12米光学望远镜究竟应该怎么建,天文学界有两种不同的技术方案,而且在内部持续争论有日,直到上周五,一封信件在天文学界的微信群里传开,将这一内部争论大白于天下。《知识分子》尽可能地联系争议的双方,希望如实报道这一影响中国天文学界未来数十年研究的科学决策,以及其中的种种曲折,是非自当公论。我们将不偏不倚,刊登来自两个方面的不同意见。

来稿请联系zizaifenxiang@163.com。

8月4日,一份4000多字的长信引爆了中国天文圈。这封信的作者是中国科学院院士陈建生。信的开头直入正题:这是回应“院条财局”(指中国科学院条件保障与财务局)的要求——“沟通关于12米望远镜”而准备的“一份书面意见”。“沟通”的实质是条分缕析地说明他和另一位中科院院士崔向群围绕“12米望远镜”各个方面的分歧。

当然,这绝不是什么个人恩怨。

实际上,中国天文学界对于如何建造“12米望远镜”一事,分歧早已存在。陈建生和崔向群只不过是各自阵营的代表人物。他们的背后都有强力的支持者。《知识分子》当天也获得了该信,并第一时间向陈建生求证,他回信确认是“亲笔”。一位不愿意透露姓名的天文学家向《知识分子》表示,这封信“非常重要,后来被转发给几乎整个天文学界”,此事“在各个层面都闹得特别厉害,情况很严重,甚至暴露出我国体制的许多问题”。

圈内“每人一份”,如此“决绝”的方式将长久以来的早已不是秘密的分歧彻底“公开化”。一场学术意见的不同如何一步步演化为中国天文界的“公共事件”?“12米望远镜”的决策,究竟发生了什么?

故事可以回溯到2015年。这一年,中国科学院批准建立由多家单位共同建设的天文大科学中心,希望能凝聚力量,解决一些影响中国天文研究的大问题。其中的一个问题是,中国迄今为止并没有10米以上的大型光学红外望远镜。

许多国内的研究者不得不借用国外的望远镜时间,这带来了诸多不便。《知识分子》了解到,彼时,有几个方案可供选择。其中一个方案是,中国参与建设在夏威夷的30米望远镜(Thirty Meter Telescope, TMT)国际合作建设项目。

虽然经过评审被认为是优先选择,但是中国在海外投资参与建设大科学工程的方案在决策上可能存在不确定因素,于是,另外一个选择——中国自建一个12米望远镜的方案,逐渐成为中心议题。

2016年,国家发改委明确将“大型光学红外望远镜”列为“十三五”时期10个优先支持建设的项目,预计经费投入20亿元左右。天文大科学中心遂积极组织开展该项目的前期工作。

据《科学》(Science)杂志之前的报道称,为了保证建设经费落实,该计划必须在2018年底获得批准。中国天文学界的一个美好愿景有望获得国家的支持。此前,中国天文学界建造的最大的通用型光学望远镜是2.16米望远镜。

而建造最大的专用望远镜LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜,又叫郭守敬望远镜),据陈建生讲,“也不是非常成功的,它的有效通光口径是4米,但其性能不及美国SLOAN的2.5米望远镜”。而中国自建10米级光学望远镜,将有望跻身当前国际在役光学天文望远镜的主流行列,而且在几十年内影响中国天文学界的研究。

最初,南京天光所提出了一个四镜系统的光学设计方案。不过,相对于四镜,国际上已建成的超过10台10米级的望远镜,采用的均是三镜系统且已运行多年。由于“四镜”方案属于首例,由国家天文台副台长薛随建带领的访问团决定赴美,拜访在望远镜设计方面的国际顶尖专家,听一听他们怎么说。正是在这个时间,华中科技大学的光学专家马冬林也接触到了南京天光所的四镜方案。围绕技术路线和方案选型的争议就此开启。

在提交给访问团的报告中,马冬林提出“第四镜所存在的中心孔对望远镜性能存在着至关重要的影响,而且在目前四镜系统设计下,无法满足发改委针对‘大型光学红外望远镜’项目所颁布的望远镜建设规划要求”。无独有偶。薛随建从几位国际专家口中了解到的咨询意见与马冬林的评估相似:“三镜系统在工程上已经被证明可行,并且科学上表现更加优秀”。这些一致性的意见引起了陈建生的注意。

他要求马冬林进一步提交关于四镜系统性能评估报告。在该报告中,进一步发现“四镜系统在造价上至少高于传统三镜系统30%以上”,“却在光学性能与科学性能上难以匹敌传统的三镜系统”。

作为天体物理学家的陈建生意识到,对于12米望远镜这样的大科学工程来说,满足天文学家的科研需求应该是第一位的,而不应该刻意追求技术的“新奇”。这样,选择相对成熟的技术方案就成了顺利成章的事。

这从信中他批驳提出四镜系统的两位“搞技术”的院士(苏定强、崔向群)的话也能看得出:“天文学家不要用主焦点搞巡天,他们就要把主焦点作为望远镜的亮点;天文学家不要折轴焦点,他们就偏要折轴焦点,只是为了维护他们几十年前的‘SYZ’系统;天文学家最需要光效率高,能够探测暗天体,他们就要搞光效率低,损失光多的4-镜系统......”。

2016年12月,在天文大科学研究中心主任、国家天文台台长严俊主持下,大型光学红外望远镜前期工作组决定邀请国内外8家单位,针对12米大型望远镜的光学概念设计方案进行设计。最终,只有两家受邀单位,华中科技大学和南京天光所提交了设计方案。2017年4月10日,华中科技大学提交了三镜系统的设计报告。

该报告也融合了美国凯克望远镜设计人Jerry Nelson,美国哈勃望远镜改正镜设计者Sandra Faber,以及加州大学圣克鲁兹分校自适应光学实验室主任Donald Gavel等人的意见。

究竟应该选择三镜系统还是四镜系统?天文大科学中心决定让国际专家组提供咨询意见。

这个由哥本哈根大学的天文学家Johannes Andersen领导的9人专家组,2017年4月19日、20日在北京开了两天的会议。在随后5月1日提交给天文大科学中心的咨询评议报告中,国际专家组认为“总而言之,在满足国家与望远镜科学委员会提出的望远镜所能观测的极限星等,视场范围,操作灵活性和造价等方面的指标上,(南京天光所提出)四镜的SYZ系统均不如(华中科技大学提出)RC或AG标准三镜系统。

因此,SYZ系统将不予进一步考虑”。

4月20日,咨询专家向部分在京的前期工作委员会成员口头反馈评议意见。5月19号,天文大科学中心开会决定,尊重并同意国际专家组的咨询建议,要求大型光学红外望远镜前期工作组在光学系统方面,把后续工作集中在三镜系统上,尽快以此为基础开展望远镜整体方案设计。在《科学》杂志的报道中,国家天文台副台长薛随建说,我想辩论已经结束了。

不过,事情没有这么简单就结束。

7月10日,中科院内部重新组织均由国内专家组成的评审会,最终推荐四镜系统方案为12米望远镜项目建设的参考方案。在21人的投票中,11票支持四镜系统,3票支持三镜系统,7票弃权。在不到两个月的时间内,剧情来了个大反转。为何在大科学中心已经做出决定的情况下,中科院要另外组织评审会?可以看到的是,崔向群对于天文大科学中心邀请国际专家咨询的做法早有不满。

早在北京的国际专家咨询会议召开一个月前,在给中科院领导的一份材料中,崔认为,“去年通过国家十三五大科学装置遴选的‘中国12米大型光学红外望远镜’项目在技术方案上也充分体现了中国创新和特色,代表国际大望远镜发展方向,提供了国外30米望远镜后我国天文学仍然在国际前沿可占高地的能力”。

她进一步说,“但进入立项阶段后,这个项目就被国家天文台某些崇洋媚外的人控制,排斥我们这支在国际上一流的国家专家团队,阻扰自主创新,想尽办法将这个项目变成美国30年前望远镜的复制品或美国TMT的中间试验。最近不顾大家反对,部署美国来设计。”

而在陈建生的信中,他也提到在“同国际专家合作方面”双方的分歧:“由于建设12米望远镜是一项极其艰难的工程,而我们又缺乏经验,我们必须采取开放的态度,与国际同行专家讨论,认真听取他们的建议,因此需要组织国际专家顾问小组,事实证明这些专家对我们的帮助是真诚的,但崔向群认为这些专家是别有用心,用她的话,他们不搞4-镜系统,也不让我我们搞,生怕我们超过他们。”

对于陈建生信中提及的崔向群“把学术问题变成政治问题,到处告状”的描述,《知识分子》暂时无法核实。陈建生在信中还提到,“即使你们(编者注:指中科院)听到某些‘有分量的人’的批评,也应该深入调查”。不过,可以肯定的是,中科院的确在7月3日发出通知给国家天文台,文中称“为更好推进该项目立项,经院研究,兹定于2017年7月10日召开大型光学红外望远镜科学目标和技术方案论证会,会期一天”。

7月10日早9点,中国科技会堂B205会议室,这场评审开始,接受邀请的21位国内评委将再次决定12米望远镜的设计方案的走向。为了还原会场,厘清关键事实,《知识分子》联系所有21位评审人确认。到截稿时为止,只收到了一位评审人的回复,来自上海天文台副台长侯金良。现将回复的邮件关于评审会的问答引用如下:

Q:最初是如何接受邀请的?您在评审会中做了哪些工作?是否担任了评审人?您认为是否和您的研究相关,适合担任评审人?

A:我对LOT(大型光学红外望远镜)一直十分关注,前期工作组中也是台址组的成员。也参与了科学目标讨论。我们课题组也需要使用大望远镜观测。所以当接到这个评审邀请的时候,考虑到评审会上将会有2个方案的具体介绍和讨论,所以决定参加。

我和我的课题组参加了SDSS,LAMOST巡天方面的工作,也申请到过国际上4米级望远镜的观测时间。我们的研究是与LOT相关的,我们课题组对LOT也有不少讨论,前期也对LOT的各种光学系统方案有所了解。我想我能够做出独立的判断。

Q: 3-镜方案在会上是否得到了认真讨论,还是被排除在外?对于7月10日整个的评审过程,您有何评价?

A:会上比较遗憾的是,上午的科学目标讨论没有首席科学家的参与,没有听到具体科学目标的介绍。虽然作为通用望远镜,LOT的科学目标是十分清楚的,但是作为会议议题之一,没有落实,是比较遗憾的。另外,会议上也没有华中科技大学3-镜方案建议者来报告和介绍,评委无法全面了解3-镜方案的具体特点和性能。这个在程序上是不公正的。

我们作为评委不知道为什么会议日程上明明写的是3-镜系统和4-镜系统方案的介绍,而实际上只有4镜系统介绍。因此,我作为评委对7月10日的评审过程程序是有疑问的,我也在评审意见报告中如实写下了我的意见。在会场上我无法对两个方案哪个好,哪个不好作出评价,因为没有听到另一个方案的介绍。所以我弃权。

陈建生在信中的后半部分,对于这场评审会也指出了多处不合理,直言是一个“不公正,不公平的会”。

“会议要讨论3-镜与4-镜系统,但安排发言的崔向群和梁明全是4-镜系统的主要作者,没有一个主张3-镜系统的人辩护,这哪里有最起码的公正?”他在信中写道。他还进一步对评委是否有资格担任评委提出质疑:“会议请了21位‘专家’评委,我看了名单,简直是笑话,这里哪位可以称的起是望远镜专家?有些人一辈子连望远镜都没碰过,居然可以做望远镜评审专家!!”。他还对比了前后两次的评审,认为在职业水准上有很大差距。

他写道:“大科学中心组织的国际大望远镜专家是全世界顶尖的10米级望远镜的专家所作的极其认真的评审(说认真,评审组组长提前一个月到中国,实地考察,个别听取双方意见,认真阅读所有文件,进行2天的答辩,又关门讨论)和7月10日的评审是多大的反差?一群外行,听取片面介绍,(大概连听都没听懂),这二个评审能等权对待吗?”

在信件的末尾,陈建生写道:“最后我想强调,12米望远镜项目的成败不仅关系到中国天文的未来,也关系到中国科学院的声誉,乃至整个中国科技界的声誉。”《知识分子》向处在争论中另一方的核心当事人,在南京大学天文系(曾任职于南京天文光学技术研究所)的苏定强院士和南京天文光学技术研究所的崔向群院士发了邮件,征询他们对12米望远镜的建造争议的观点,但截稿时仍未收到回复。

而陈建生撰写的这份类似于写给中国天文学界的“公开信”依然在圈内流传。据马冬林提供给《知识分子》的叙述事件原委的材料显示,之前国家天文台提交的三镜方案已经被搁置一边。

编辑部提示:为使读者全面了解此次争议项目的基本情况,《知识分子》编辑部分别邀请争议双方发表观点。截至发稿时,我们获得陈建生院士与马冬林博士授权,发表他们的观点,但很遗憾未收到崔向群院士一方回复。特提醒读者留意。我们期待能进一步了解不同意见,以供理性讨论。

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