詹虎:不可磨灭的贡献

1997年8月,我去亚利桑那州立大学物理与天文系读研究生。 报到后不久,当时分配的导师David Burstein问我对什么方向有兴趣,我回答说想做一些宇宙学理论方面的研究,他便建议我去亚利桑那大学跟方先生学习。 由于Burstein发音不准,我一时不知是谁,他呵呵笑道,“方教授非常有名,你肯定知道他的。”我这才想到是方先生。之后,又了解到,原来我被亚利桑那州立大学录取的事,也跟方先生颇有些关系。 当时由他牵线搭桥,并捐助了一些资金,促成北京-亚利桑那-台湾-康涅狄格的多边合作,利用兴隆山上的施密特望远镜,开展15波段的CCD多色成像巡天(即BATC巡天),Burstein 是其中的一位重要成员。正是因为BATC巡天,Burstein非常乐于培养中国学生,我也从中受益。

亚利桑那州立大学当时未开设广义相对论或宇宙学理论方面的课程,方先生就远程指导我学习温伯格的《引力与宇宙学》,作业通过邮件递交和返回。亚利桑那州立大学与亚利桑那大学相距两个小时的车程。 我在亚利桑那州立大学的头一年,方先生与Burstein互访了一两次,我也正好与先生交流,后来有了车,见他便更频繁些。曾在方先生那访问过的徐璺也来到亚利桑那州立大学,他们用小波多尺度分解的方法,分析宇宙学N体数值仿真的结果,研究了星系团及更大尺度结构在不同宇宙学模型中的属性。在徐璺的影响下,我对宇宙学N体数值仿真也产生了兴趣,逐步掌握了仿真以及常用的分析仿真结果的方法。

2000年初,我开始学习小波分析。方先生与他的学生Jesus Pando、合作者冯珑珑等人对小波分析在宇宙学中的应用作了大量的研究。小波函数在位置空间和傅立叶空间都可以具有紧致性,并且可以实现不同尺度间的正交性,因此在分析宇宙大尺度结构时有很大的优势。我的工作便是应用小波分析,研究类星体莱曼阿尔法森林本地功率谱(local power spectrum)的“间歇性”(intermittency),这用传统的傅立叶分析是无法探测到的。这项工作顺利地得以发表,第一作者Priya Jamkhedkar是方先生的另一位学生,她继续研究这个现象,完成了博士论文。

此后,类星体莱曼阿尔法森林的间歇性一直是方先生所关注的课题之一。基于流体动力学方面的工作和宇宙学流体数值仿真的结果,方先生与合作者深入地研究了宇宙重子物质的密度分布、速度场以及其他物理表征量的间歇性,此外还探讨了暗物质密度分布和速度场的间歇性。最后一次与方先生见面是在2010年7月召开的第二届徐光启-伽利略国际相对论天体物理会议上,他作了题为“重子物质的非线性演化”的报告,其内容与产生间歇性的机制有密切关系。

2000年8月,我转到亚利桑那大学,成为方先生的博士生,继续用小波的方法对类星体莱曼阿尔法森林进行统计分析,研究与其相应的宇宙物质密度场和速度场的属性。在此基础上,与方先生尝试将小波分析应用于宇宙物质密度场在真实距离空间和红移空间内的单点分布函数的研究,这正好补充了方先生的另一项关于用小波分析来测量星系功率谱的工作。在博士研究生后期,还对莱曼阿尔法森林作了数值仿真的研究。

从2000至2002年,方先生与合作者发表了一系列的论文,系统地建立起用小波分析测量星系功率谱的方法,其内容涵盖了密度场、速度场和红移畸变效应,并应用于Las Campanas红移巡天。这些工作非常及时。测量星系功率谱(或两点关联函数)并对宇宙学模型进行限制正是Sloan Digital Sky Survey(SDSS)和Two-Degree Field Galaxy Redshift Survey(2dFGRS)这两个大型巡天项目的重要科学目标,它们的测量结果也从2001年开始陆续发表。值得一提的是,2004年纽约大学的一位学者发表了一篇关于红移畸变的很有影响力的论文,文中的一个重要结果(N体数值仿真中粒子间相对速度的概率分布)在方先生等人2001年的论文中就早已给出。

SDSS与2dFGRS之后又开展了数个更深、更广的红移巡天,利用星系功率谱及其所谓的重子声波振荡的特征,进一步限制宇宙学模型(特别是暗能量的属性)。今后十几年内,还将有更大规模的红移巡天,瞄准了红移畸变效应,以此研究暗能量和检验引力理论。 相对传统的方法,利用小波分析测量星系功率谱及其他的统计具有很大的优势,所以期望方先生大力推广的这套方法在将来得到很好的应用。

方先生对学生和访问学者倾心相助,为他们提供了相当宽松和活跃的学术氛围。对此,我现在更有感触,因为现在自己也带学生,切身体会到对他们所需要倾注的大量精力。我2009年回国后,方先生还表示可以资助我的学生到他那里访问,他以这种方式,与国内的合作者联合培养了多名学生。

方先生挺风趣,也很豁达。有一次,他应Miller Goss教授之邀,去新墨西哥州Socorro市的美国国家射电天文台新墨西哥运行中心作学术报告,由于路程不算太远,便与师母驱车前往,并带上我和两名外国学生。途中吃晚饭,饭菜还未上,闲聊间方先生将科研与中国功夫作起模拟,且说且比划,令我们忍俊不禁。又有一次,聊到牛奶,触发了方先生当年在农场的回忆。那段日子想必是艰苦的,但他却只是说,每天早上要将大桶的牛奶倒入容器,一是要有把子力气,锻炼了身体,二是完工后能喝到浓浓的新鲜牛奶,真是好喝。

毫无疑问,方先生无论在国内还是在国外,对中国天文学特别是宇宙学的发展都有着不可磨灭的贡献。 在我求学期间(1997-2004),方先生就先后资助了4名来自国内的长期访问学者,前后一共不下十几位访问学者和学生。尽管方先生本人是做理论的,但他深知观测的重要性。他促成的BATC巡天合作,培养了一大批光学天文观测的人才。2004年,方先生与他的好友Remo Ruffini在意大利举办了第一届中国-意大利宇宙学和相对论天体物理会议,以推动中国学者在此领域的国际交流。此后,每年举办一届,2009年起改为徐光启-伽利略会议。

我在国内学的是航天工程,对国内天文界基本一无所知。方先生举办的系列会议和他本人的关系,让我与国内的学者有了更多的机会互相了解,为我回国顺利地发展作了铺垫。方先生授业,不仅是学业,而且是事业。

先生远去,我们都深感哀痛,但见他桃李满天下,也带来些慰藉。 我没什么文笔,谨以片段回忆,纪念先生。

来源:《方励之纪念文集·科学卷》2014年4月明镜出版社出版

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