他曾在博士生早期研究工作中發(fā)現(xiàn)宇宙常數(shù)存在的觀測(cè)證據(jù)，但沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這是由暗能量產(chǎn)生的結(jié)果；

 

他在早晨洗澡時(shí)悟出了固定延遲邁克爾遜干涉儀理論原理，使得用小型望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)單目標(biāo)和多目標(biāo)恒星周?chē)南低庑行浅蔀榭赡埽?/p>

 

他領(lǐng)導(dǎo)達(dá)摩系外行星巡天計(jì)劃，成功發(fā)現(xiàn)一顆距地16光年距離處、繞著類(lèi)太陽(yáng)恒星波江座40運(yùn)行的“超級(jí)地球”，和超級(jí)科幻IP《星際迷航》中想象這顆星周?chē)嬖诘耐呖闲窍嘁恢?，引發(fā)全球轟動(dòng)……

 

他就是正在推進(jìn)中國(guó)科學(xué)院空間先導(dǎo)地球2.0空間科學(xué)衛(wèi)星項(xiàng)目的首席科學(xué)家、中科院上海天文臺(tái)研究員葛健。在10月19日舉行的中科院上海分院第五期“報(bào)國(guó)講壇”上，他分享了“從0到1的原始創(chuàng)新之路”上，科研人員應(yīng)該有怎樣的創(chuàng)新思維。

 

　　學(xué)會(huì)多問(wèn)為什么

 

“原始創(chuàng)新始于問(wèn)問(wèn)題，第一個(gè)問(wèn)題是‘是什么（what）’，第二個(gè)問(wèn)題是‘如何（how）’，第三個(gè)問(wèn)題是‘為什么（why）’?！备鸾≌f(shuō)，中國(guó)科研人員習(xí)慣于回答前兩個(gè)問(wèn)題，但對(duì)于第三個(gè)問(wèn)題還問(wèn)得不夠多，然而“對(duì)于原始創(chuàng)新來(lái)說(shuō)，why既是這個(gè)研究問(wèn)題的終點(diǎn)，也是下一個(gè)研究問(wèn)題的起點(diǎn)”。

 

有時(shí)候，因?yàn)榭蒲腥藛T少問(wèn)了一個(gè)為什么，而與重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)擦肩而過(guò)。葛健以中國(guó)著名物理學(xué)家趙忠堯?yàn)槔涸?927年赴美攻讀博士期間，趙忠堯師從諾獎(jiǎng)獲得者羅伯特·米利根教授，并在1929年發(fā)現(xiàn)了“硬γ射線的高能量光子束在通過(guò)重金屬鉛時(shí)出現(xiàn)反常吸收”的現(xiàn)象，但因?yàn)闆](méi)有追問(wèn)“為什么會(huì)發(fā)生這一現(xiàn)象”而沒(méi)有繼續(xù)研究。結(jié)果，趙忠堯的同學(xué)卡爾·安德森在研究宇宙射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似現(xiàn)象，在重復(fù)趙的實(shí)驗(yàn)后于1932年宣布發(fā)現(xiàn)正電子，并獲得1936年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?？枴ぐ驳律髞?lái)也承認(rèn)，是趙忠堯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給了他靈感?！叭绻鄦?wèn)一個(gè)為什么，中國(guó)人可能早就拿到了諾貝爾獎(jiǎng)?！备鸾〔粺o(wú)遺憾地說(shuō)。

 

其實(shí)，葛健本人也吃過(guò)“少問(wèn)為什么”的虧。早在上世紀(jì)90年代初，他在美國(guó)攻讀博士時(shí)的第一個(gè)工作就發(fā)現(xiàn)宇宙常數(shù)存在的觀測(cè)證據(jù)，卻“因?yàn)檫€沒(méi)有學(xué)會(huì)問(wèn)為什么”，而沒(méi)有認(rèn)識(shí)這是由宇宙暗能量產(chǎn)生的結(jié)果。直到1998年，其他科學(xué)家通過(guò)觀測(cè)超新星發(fā)現(xiàn)宇宙加速膨脹現(xiàn)象，并提出宇宙暗能量概念，才讓葛健意識(shí)到當(dāng)年錯(cuò)過(guò)了諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的成果。

 

葛健說(shuō)：“科學(xué)研究需要興趣驅(qū)動(dòng)，但很多科研工作需要重復(fù)的科學(xué)研究，會(huì)讓人覺(jué)得這是一件枯燥的工作，這是因?yàn)樗麄冞€不會(huì)繼續(xù)問(wèn)更深的問(wèn)題。一旦學(xué)會(huì)問(wèn)問(wèn)題，科學(xué)研究處處充滿(mǎn)了意想不到的樂(lè)趣和成就?！?/p>

 

　　吃透概念帶來(lái)科研自信

 

“原始創(chuàng)新過(guò)程中，需要注重對(duì)概念的理解，深入認(rèn)識(shí)和研究不同概念之間的關(guān)系?！备鸾〗忉屨f(shuō)，在科研人員思維中，概念和概念組成了對(duì)于世界的認(rèn)知和知識(shí)構(gòu)架，不同概念之間的關(guān)系就是規(guī)律和原理，真正理清其中的關(guān)系就有了解決重大科學(xué)問(wèn)題的底氣和基礎(chǔ)?！氨热绱竺ΧΦ膼?ài)因斯坦，從16歲就開(kāi)始思考時(shí)間、空間、光速不變這三個(gè)關(guān)鍵概念，等想通想透之后就有了狹義相對(duì)論。后來(lái)加上物質(zhì)存在的概念，催生出了廣義相對(duì)論。”

 

葛健是在21世紀(jì)初感受到吃透概念所能帶來(lái)的巨大科研突破?！爱?dāng)時(shí)我在賓夕法尼亞州州立大學(xué)工作，在2002年1月11號(hào)參加完美國(guó)天文學(xué)年會(huì)從華盛頓特區(qū)開(kāi)車(chē)回大學(xué)城路上，我的學(xué)生問(wèn)如何解釋我們用光干涉儀測(cè)量視向速度的原理，我當(dāng)時(shí)也沒(méi)能說(shuō)清楚?！彼f(shuō)，回家后他繼續(xù)琢磨，于2002年1月12日早晨淋浴時(shí)，突然想通了固定延遲邁克爾遜干涉儀的理論原理，并在當(dāng)年首次提出，且做了多項(xiàng)天文觀測(cè)應(yīng)用的預(yù)言，比如基于該原理的技術(shù)，可以把觀測(cè)系外行星的儀器做得很小同時(shí)高效，并可以對(duì)多目標(biāo)實(shí)施高精度觀測(cè)。吃透原理讓葛健對(duì)科研項(xiàng)目充滿(mǎn)自信。2006年，他領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)使用自主研發(fā)的首臺(tái)光學(xué)色散固定延遲干涉儀在基特峰天文臺(tái)一臺(tái)口徑只有0.9米的小型望遠(yuǎn)鏡上首次發(fā)現(xiàn)系外行星。他也成為了第一個(gè)發(fā)現(xiàn)系外行星的華人科學(xué)家。

 

而在達(dá)摩系外行星巡天計(jì)劃中，葛健使用幾何原理實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的一根大光纖和四根小光纖耦合，由此設(shè)計(jì)出高效的巡天光譜儀，不僅將設(shè)備制造經(jīng)費(fèi)降低到原來(lái)的四分之一，還大大提升了光譜分辨率。2018年，葛健領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)利用達(dá)摩巡天發(fā)現(xiàn)了瓦肯星，引發(fā)全球媒體熱切關(guān)注。

 

葛健2018年就瓦肯星的發(fā)現(xiàn)接收美國(guó)CBS的ZDNet采訪

 

　　真理在不確定性中

 

“原始創(chuàng)新需要理解不確定性，魔鬼和真理都在不確定性中?！备鸾≌f(shuō)，“識(shí)別和研究工作結(jié)果中的不確定性，將帶來(lái)新現(xiàn)象、揭開(kāi)自然規(guī)律?！?/p>

 

葛健同樣以發(fā)現(xiàn)宇宙常數(shù)存在的觀測(cè)證據(jù)研究為例，“我們沒(méi)有去理解和研究觀測(cè)數(shù)據(jù)和理論可能存在多大的誤差和不確定性，因此無(wú)法確定我們?cè)谘芯坑^測(cè)數(shù)據(jù)和理論預(yù)言一致中的宇宙常數(shù)存在的發(fā)現(xiàn)是否是真實(shí)的?！笔聦?shí)上，在很多科研中，常常會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與已有理論存在微小的差別，有時(shí)候新技術(shù)的使用會(huì)顯著放大這樣的差距，從而給科研人員研究提供可能性。但如果之前的科研人員能夠敏銳洞察到這種差別，并以此為研究方向，往往能取得重大突破。

 

葛健說(shuō)，原始創(chuàng)新科學(xué)家都具有深?lèi)?ài)所研究方向、敢于從無(wú)到有、持續(xù)的努力和百折不撓的特征?！昂闷嫘尿?qū)使我一直在思考如何探測(cè)到第二個(gè)地球”，2020年他回國(guó)并加入上海天文臺(tái)，大力推進(jìn)“地球2.0”空間科學(xué)衛(wèi)星項(xiàng)目，匯聚了來(lái)自國(guó)內(nèi)外70多所大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)的超過(guò)400多位天文學(xué)家和技術(shù)人員，他希望在國(guó)家的大力支持和天文學(xué)界的通力協(xié)作下，發(fā)現(xiàn)第一個(gè)地球2.0，構(gòu)建各類(lèi)系外行星的大樣本，回答地球2.0在宇宙中有多普遍、類(lèi)地行星的形成和演化等核心科學(xué)問(wèn)題，在系外行星探索歷程中鐫刻下閃亮的中國(guó)印記。

 

ET衛(wèi)星預(yù)計(jì)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)地球2.0（第二個(gè)地球）

 

中科院上海分院副院長(zhǎng)李晴暖表示，本期報(bào)國(guó)講壇在黨的二十大期間舉行，意義深遠(yuǎn)，我們的科技事業(yè)在黨領(lǐng)導(dǎo)下取得了偉大成就。作為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量主力軍，我們有責(zé)任有義務(wù)宣傳老一輩科學(xué)家和新時(shí)代科學(xué)家以愛(ài)國(guó)、創(chuàng)新、求實(shí)、奉獻(xiàn)、協(xié)同、育人為鮮明特征的科學(xué)家精神。

 

據(jù)悉，“報(bào)國(guó)講壇”是中科院上海分院在2021年建黨百年之際推出的“講述身邊科學(xué)家故事”的弘揚(yáng)科學(xué)家精神專(zhuān)題講壇，旨在進(jìn)一步傳承好老一輩科學(xué)家精神、弘揚(yáng)新時(shí)代科學(xué)家精神，讓“身邊人”講述“身邊事”、以“身邊事”激勵(lì)“身邊人”，進(jìn)一步激勵(lì)中科院上海分院系統(tǒng)廣大科技工作者為“四個(gè)率先”和“兩加快一努力”作出新的更大的貢獻(xiàn)。