專訪美國科學院院士麥克雷：近鄰超新星爆發會導致人類滅亡嗎？
（圖片作者： Matipon Tangmatitham）
1987A是近百年來距地球最近的超新星，它給我們帶來了什麼？近鄰超新星爆發會導致人類滅亡嗎？奧本海默為什麼覺得人類無法看到中子星？做科學家為什麼可能是人生的最佳選擇？
採訪毛淑德（清華大學，國家天文台）
編譯李穎（清華大學），James Wicker（國家天文台）
理查德·麥克雷，美國科學院院士，首批來訪中國的天文學家之一。他於1967年獲得加利福尼亞大學洛杉磯分校（UCLA）理論物理學博士學位，1967~1968年在加州理工學院從事博士後研究工作，1968~1971年在哈佛大學天文台擔任助理教授，1971年前往科羅拉多大學博爾德分校任教，期間榮獲喬治伽莫夫天體物理學傑出教授，現已榮譽退休。麥克雷教授在星際氣體、宇宙X射線源、超新星以及超新星遺骸的理論研究及觀測方面都做出了卓越貢獻。
情系天文，熱愛至上！
毛淑德：感謝您接受此次採訪。您已78歲高齡，但仍在為《天文學及天體物理學年度評論》撰稿，是什麼讓您六十餘年如一日，始終關注著科學？
麥克雷：因為熱愛！我從科學中體驗到無窮的樂趣和創造的快感。我做這些不為報酬，我已經退休了，但還是一如既往地工作。
毛淑德：您認為怎樣才能成為一個成功的天文學家或科學家呢?
麥克雷：對我而言，答案如出一轍，那就是以工作為樂，熱愛工作。我曾有一些學生，能力出眾但並未成功。反而是一些研究生，雖然沒有高超的技術，但是因為熱愛，取得了不錯的成果。
超新星SN1987A三環結構
和緻密天體之謎
毛淑德：可以說SN1987A是您科研事業的巔峰嗎？
麥克雷：我對SN1987A這一課題付出最多，在X射線雙星，星際泡（interstellar bubbles）方面都取得了成果，真的很欣喜。在超級泡（super bubbles)方面我也做出了重要發現，但是我認為我造詣最深的還是SN1987A。
圖1，SN1987A 內環於1994-2006年的演化；該環在2006年底變成了珍珠項鏈。（圖片來源：http://insider.si.edu/2011/06/new-supernova-remnant-lights-up/）
毛淑德：三個美麗的環形結構環繞在SN1987A周圍（圖2）。關於環形結構的產生，目前有令人信服的解釋嗎？
麥克雷：有，而且可能是正確的，但很難驗證。不少科學家在做這方面的研究：一種理論是雙星系統併合，驅散氣體時可以形成環形結構。Podsiadlowski和他的學生設計了模型，證明在特定條件下可以產生三環。另外還有其他模型證明一顆快速旋轉的行星也可以產生三環。但是沒有足夠的觀測來驗證這些理論孰對孰錯。
圖2，哈勃望遠鏡於1994年2月拍攝的超新星1987A（位於大麥哲倫雲星系）天區的圖像；超新星1987A周圍的發光氣體形成了三個美麗的光環。超新星1987A的前生星是一顆大質量恆星，於公元前十六萬五千年爆炸，但它發出的光直到1987年才到達地球。（圖片來源: http://spacetelescope.org/images/opo9808g/http://spacetelescope.org/images/opo9808g/）
毛淑德：SN1987A從發現開始距今已近30年，關於SN1987A還有哪些未解之謎呢？
麥克雷：最大的謎團是緻密天體。我們為什麼看不到緻密天體？SN1987A的光比所有人預期的都要暗淡。我們已經百般嘗試，使用了電磁波所有波段的最佳望遠鏡都徒勞無功。SN1987A在任何波長的光度上限都是太陽光度的數十倍，而太陽比蟹狀星雲小三個數量級。還有另外一個暗淡的X射線源，位於Cassiopeia A的中心，那是中子星，但是沒人明白它為什麼如此暗淡。
毛淑德：或許它跟SN1987A有些關聯？
麥克雷：或許它的中心也有類似的緻密天體。
奧本海默的啟發：
科學家應該更有想像力
毛淑德：您在清華演講時曾提關於美國物理學家羅伯特·奧本海默的一件趣事。可以詳細說說嗎？
麥克雷：那時我還是加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究生。奧本海默當時已得知自己患了癌症，他知道自己將辭人世，於是決定到美國各個高校物理院系講學。他周遊美國許多城市，包括UCLA。他曾發表前沿論文，論述中子星的結構及中子星的形成。我當時問他發現中子星的概率有多大，他說並不覺得中子星有趣，因為即使中子星存在，人類也無法看到。而就在他去世一年後，脈衝星被發現。他並沒有設想到中子星可能有磁性且可以高速旋轉。他所想像的是理論學家的中子星，呈球形，不具備複雜的物理屬性。
圖3，奧本海默（Oppenheimer）, 美國著名物理學家，原子彈之父（1904–1967）。
毛淑德：看來即使像奧本海默這樣偉大的物理學家也會大大低估自然界給我們帶來的眾多驚喜 。
麥克雷：是的，大自然比任何一個科學家都更富有想像力。
臨近的超新星爆發
會毀滅人類嗎？
毛淑德：那麼超新星分為多少種類呢？
麥克雷：有一種分類把超新星分為Ia、Ib、IIa、IIp等種類。這種分類法嚴格基於觀測數量，光曲線以及光譜。這種分類法很實用，因為通過超新星的光譜及光曲線可以區分超新星的類別。但是我覺得這種方法令人費解，因為從基礎物理學來講只有兩種超新星，那就是核塌縮超新星以及熱核超新星。Ia型超新星是熱核超新星，所依賴的能源是在碳和氧核聚變成鐵時釋放的核能源。熱核超新星爆發不會遺留任何痕迹，不會產生中子星和黑洞。據我所知，所有其他類別的超新星都是核塌縮超新星。核塌縮超新星爆發會留下中子星或黑洞，其能源來自於引力。
毛淑德：所以從某種意義來講超新星產生了人類，因為構成人體的類似碳的化學元素是由超新星產生的。但反過來，一顆近鄰超新星爆發會不會毀滅地球上的生命？
麥克雷：不，不會。最近的超新星距我們3光年，不會對地球造成損害。
毛淑德：所以我們完全不必擔心超新星爆發會導致人類滅亡？
麥克雷：是的。因為星際間的距離太遙遠了。
?與中國的不解之緣???
毛淑德：我們來談一談您和中國的不解之緣吧。您第一次來中國是在上世紀八十年代，當時是以中美雙邊交流為契機，您於1987年在黃山組織了一次會議。
麥克雷：是的，那次非常有趣，也是我個人的小故事。當時恰逢公假，我想著有時間出去走走，可以離開博爾德在外旅居一年。於是我就跟我夫人講，我們去旅居一年吧。我夫人不願去歐洲，因為她曾去過，所以不想在歐洲消磨時光。她說只有去有趣的地方才陪我一起去。我就問她，什麼地方有趣呢？她就說：中國。我說好啊，我看是否能成行。當時我在參加一個國際會議，大概是國際天文學聯合會（IAU），我就去找曲欽岳教授，告訴他如果他有職位我可以去中國。
圖4，左：麥克雷夫婦（1987年10月攝於天安門廣場）；右：麥克雷（左六）、曲欽岳教授（右七）、汪珍如教授（右四），（1984年5月攝於南京大學。供圖：麥克雷）。
我主動提出，曲教授也邀請了我。
我首次來中國是在1984年，在中國停留三周。那時的中國與現在截然不同，幾乎是一個封閉的社會，很少有西方人來中國。我來中國後，發現這裡別有風味並且充滿挑戰。中國文化與我熟知的文化大相徑庭，對我而言，來中國是一次冒險。我對我夫人說我們一起在中國生活半年吧，於是我們1987年來到中國，待了半年。我們在中國的生活樂趣無窮，遇到許多妙趣橫生的人。那時候中國的大學境況相當差，教師無法接觸當代研究，他們不在科學前沿，相反是大大落後的。很多人被送到農場改造，很多人經歷文化大革命。即使（當時）曲教授擔任南京大學校長，他（文革之前）也參加改造長達一年多。當時我來中國六個月，舉辦了多次天體物理學講座，學生興趣盎然，表現非常棒，比美國學生更有激情，因為美國的學生對這些知識早已了如指掌。
作為一名教師，我在中國更能感受到被尊重，被敬仰，因為我教授的是學生從其他老師那裡學不到的知識。所以我在中國得到的教學樂趣要遠遠比在美國多。在美國，我只不過是成千上萬教授中的一個，而在中國，我可以說是獨一無二的，這種感覺無可比擬。就在同期，我和曲教授以及他的夫人汪珍如教授結為好友，數年後他們還邀請我在黃山組織會議，而我也並未推辭。後來我還幫他們組織了其他會議，在中國舉辦暑期講習班，並數次訪問中國。我以此為樂，因為這已經是我生活中不可或缺的一部分了。
圖5，中國天文學史上里程碑式的1987年郭守敬暑期講習班（1987年8月）。（供圖：麥克雷）
毛淑德：那麼根據您的看法，自您首次來到中國，到今天中國天文學是否取得較大進步？主要的變化是什麼呢？
麥克雷：變化可謂是天翻地覆。首先中國創辦了許多研究機構。我第一次來中國時並沒有天文系，只有李宗偉在北師大組織了一個小天文團隊（編者註：南京大學和北京師範大學當時有天文系，北京大學有天體物理專業）。
圖6，李宗偉教授（後排左一）家宴，前排為麥克雷夫人和李宗偉夫人（1987年9月）。（供圖：麥克雷）
毛淑德：是的，李教授仍健在，身體安康。
麥克雷：是的，他可敬可愛，值得結交。當時北大的天文學科研尚未起步，也未設置天體物理學科。清華也是如此，現在清華的科研團隊實力不錯，北大的科維理天文與天體物理研究所也是蒸蒸日上。當代的中國教師能接觸到最前沿的研究，我第一次來中國時，中國教師甚至不知道參考文獻，而且沒有預印本，圖書館也極其落後。當時中國人的工作可謂舉步維艱，沒有任何實驗的資源，一無所有。雖然現在中國天文學的發展仍不及加利福尼亞理工學院和斯坦福大學，但是按照過去25年的發展勢頭，我相信只要中國繼續任用高端人才，中國的天體物理研究將可與世界頂級研究匹敵。
寄語年輕人：
做科學家可以樂趣無窮！
毛淑德：那讓我們共同期待吧！您有什麼話要對立志成為科學家的年輕一代說嗎？
麥克雷：我想說的不僅僅是對中國年輕一代，對所有年輕人同樣適用。我認為做一名教授或一位科學家是人生的最佳選擇。這份工作樂趣無窮，而且還可以謀生、支撐家庭。做科學家雖然不會家財萬貫，但是非常充實。現在我已經退休，不再有薪酬，但是比起看電視我更願意從事科研。
這不僅是因為我熱愛科學，更是因為我樂於成為科研界的一分子。我可以來到這裡與你們交談，可以實現自我價值，有機會參加國際會議，參與科學實驗，與朋友會面交流，這是我社交生活的一部分。我很幸運能從事超新星領域研究，這個領域其樂融融，所有專家都友好和善，相互扶持。當然我們也彼此競爭，但終歸是和平競爭。在天體物理科研界，並非任何領域都是如此，一些領域競爭之激烈不亞於你死我活，但是在超新星領域，我很幸運，因為這一領域的專家都很友善，互相幫助。
本文根據2016年4月21日採訪節選、整理而成。
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