開(kāi)過(guò)密室逃脫做過(guò)游戲的90后科學(xué)家，正在破解宇宙神秘信號(hào)

1888年的一個(gè)夜晚，梵高與同為印象派畫家的好友保羅·高更大吵一架后，主動(dòng)住進(jìn)了圣雷米療養(yǎng)館。每晚隔著窗戶眺望夜空的他，在一個(gè)月后創(chuàng)作了著名的《星空》。

如果說(shuō)梵高用旋轉(zhuǎn)的星云、流動(dòng)的光線表達(dá)內(nèi)心世界的掙扎和宇宙的浪漫，理工男馮毅正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)用人工智能和算法破解宇宙密碼。

不久前，第十三屆“浙江青年五四獎(jiǎng)?wù)隆泵麊握焦迹瓕?shí)驗(yàn)室天文計(jì)算研究中心研究專家馮毅上榜。 投身天體物理學(xué)研究近10年的他，揭開(kāi)了來(lái)自宇宙深處的神秘信號(hào)“快速射電暴”的冰山一角。

之江實(shí)驗(yàn)室天文計(jì)算研究中心研究專家馮毅

來(lái)自宇宙的“神秘信號(hào)”

每天爆發(fā)12萬(wàn)次，每次持續(xù)時(shí)間只有1‰秒，比人眨眼睛還要快幾百倍，但每次釋放的能量卻比太陽(yáng)一年釋放的能量還要高得多。這種神秘的宇宙現(xiàn)象就是快速射電暴（Fast Radio Bursts，簡(jiǎn)稱 FRB）。

2007 年，美國(guó)西弗吉尼亞大學(xué)的鄧肯?洛里默（Duncan Lorimer）及其學(xué)生大衛(wèi)?納克維奇（David Narkevic）在重新審視澳大利亞帕克斯（Parkes）射電望遠(yuǎn)鏡的脈沖星巡天存檔數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)來(lái)自宇宙深處的強(qiáng)烈而短暫的射電脈沖信號(hào) ，這個(gè)信號(hào)被命名為 “洛里默暴（Lorimer Burst）”，也就是人類首次確認(rèn)的快速射電暴 ——FRB 010724。不過(guò)由于當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)有限，科學(xué)家們對(duì)這個(gè)神秘信號(hào)充滿了疑惑。

因?yàn)槠鹪春脱莼莻€(gè)謎，在浩瀚無(wú)垠、神秘莫測(cè)的宇宙中快速射電暴是最令人費(fèi)解的奧秘之一。馮毅的工作就是研究這些來(lái)自宇宙深處的神秘信號(hào)。

“如果能搞清楚快速射電暴為什么能產(chǎn)生這么高能量，未來(lái)有可能為人類解決這個(gè)能源危機(jī)。”

在馮毅看來(lái)，做研究就像做偵探一樣，通過(guò)很多線索抽絲剝繭，挨個(gè)排除，直到發(fā)現(xiàn)真相的那一刻。

一頭扎進(jìn)快速射電暴的神秘世界

2016年，師從時(shí)任中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)FAST（中國(guó)天眼）首席科學(xué)家李菂的馮毅，開(kāi)始攻讀天體物理學(xué)博士。

這一年歷經(jīng)四年調(diào)試的FAST正式落成，這四年也是馮毅讀博的四年，每年有三個(gè)月時(shí)間，他都會(huì)遠(yuǎn)離城市，關(guān)掉手機(jī)，跑到貴州的大山里和這項(xiàng)大工程親密接觸。

作為世界上口徑最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，F(xiàn)AST可以接收到來(lái)自宇宙深處微弱的信號(hào)，靈敏度比排名第二的高十倍，快速射電暴就是每天接收的信號(hào)之一。

2019年8月27日，星空下的“中國(guó)天眼”（新華社資料圖）。

2019年，馮毅所在團(tuán)隊(duì)通過(guò)中國(guó)天眼FAST捕捉到快速射電暴FRB121102的極端活躍期，并探測(cè)到了1652次爆發(fā)，比此前所有文獻(xiàn)的總數(shù)還要多三到四倍。很快，這一成果發(fā)表在Nature期刊。

當(dāng)時(shí)，馮毅對(duì)這個(gè)樣本的偏振性質(zhì)進(jìn)行了分析，他驚奇地發(fā)現(xiàn)，每次偏振性的結(jié)果都是0，而此前發(fā)表在Nature期刊上的結(jié)果偏振性100%。

剛開(kāi)始大家懷疑是不是FAST設(shè)備出了問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)次的測(cè)量之后，馮毅堅(jiān)持認(rèn)為分析結(jié)果是對(duì)的，并不是設(shè)備的問(wèn)題。為了挖掘背后的物理規(guī)律，他閱讀了大量的文獻(xiàn)，直到有一天靈光一閃，突然意識(shí)到這會(huì)不會(huì)是消偏振現(xiàn)象導(dǎo)致的？

所謂消偏振，就是快速射電暴在傳播過(guò)程中，碰到大量不均勻星際介質(zhì)，各個(gè)路徑上偏振面旋轉(zhuǎn)角度不同，到達(dá)地球疊加后偏振度降低，這就是多路徑傳播所導(dǎo)致的消偏振現(xiàn)象。

直到2022年3月，快速射電暴的奧秘被馮毅揭開(kāi)小小一角。他首次提出統(tǒng)一解釋重復(fù)快速射電暴偏振頻率演化的機(jī)制，揭示了快速射電暴可能存在演化階段。這一發(fā)現(xiàn)為最終確定快速射電暴起源確定了關(guān)鍵的證據(jù)。該項(xiàng)成果發(fā)表于Science雜志，同時(shí)和他深度參與的另外兩項(xiàng)研究成果一道，入選了2022年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。

當(dāng)時(shí)，馮毅所在的團(tuán)隊(duì)還對(duì)世界首例持續(xù)活躍的快速射電暴進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)17個(gè)月的觀測(cè)后有了一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：快速射電暴可能處于雙星系統(tǒng)中，伴隨爆發(fā)源的可能是大質(zhì)量恒星甚至是黑洞。

國(guó)內(nèi)外天文物理學(xué)家給予高度評(píng)價(jià)，前所未有的觀測(cè)揭秘快速射電暴可能的起源，往認(rèn)知它的起源又更進(jìn)了一步。

開(kāi)密室逃脫做手機(jī)游戲的學(xué)霸

6歲那年，馮毅對(duì)一本叫《少年兒童百科全書》的兒童繪本入了迷。里面講了很多科學(xué)家的故事，比如牛頓、愛(ài)因斯坦。這本書在他幼小的心靈里種下了一顆種子：長(zhǎng)大了也要當(dāng)一名科學(xué)家，像牛頓和愛(ài)因斯坦一樣改變世界。

馮毅的學(xué)霸人生是從初中開(kāi)始的：他發(fā)現(xiàn)所有的理科學(xué)起來(lái)都無(wú)比簡(jiǎn)單，除了化學(xué)和生物常常滿分，就連小學(xué)時(shí)從來(lái)沒(méi)有拿過(guò)第一的奧數(shù)比賽在初中連續(xù)兩年以滿分的成績(jī)拿下一等獎(jiǎng)。

最讓馮毅著迷的是數(shù)學(xué)和物理。除了上課，他的大部分時(shí)間沉浸在物理和數(shù)學(xué)的神奇世界里，每天從早上7點(diǎn)到晚上12點(diǎn)，高強(qiáng)度學(xué)習(xí)貫穿了整個(gè)初中，不僅自學(xué)完了高中數(shù)學(xué)，還一步步摸索到了大學(xué)知識(shí)。

比如大學(xué)課程里才會(huì)出現(xiàn)的微積分，初中的馮毅是自己一步步推導(dǎo)出來(lái)的。有一段時(shí)間他始終被一個(gè)物理問(wèn)題困擾：當(dāng)籃球運(yùn)動(dòng)員用手指轉(zhuǎn)動(dòng)籃球時(shí)，中心是不動(dòng)的，那么動(dòng)能去了哪里？如果按初中物理知識(shí)中心速度為0，此時(shí)動(dòng)能增加應(yīng)該為0。

最后，馮毅憑自己知識(shí)庫(kù)里積累，一步步用數(shù)學(xué)計(jì)算出了這部分看似“消失”的動(dòng)能。直到后來(lái)他才知道，這個(gè)一步步推導(dǎo)的過(guò)程用的叫微積分，而這部分動(dòng)能計(jì)算，也就是大學(xué)物理出現(xiàn)的物理轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

2008年獲得高中物理聯(lián)賽省一等獎(jiǎng)的馮毅，被保送至清華大學(xué)物理系。

從清華大學(xué)物理系到最后成為一名天文學(xué)家的道路上，馮毅也嘗試過(guò)開(kāi)人生副本。

大四那年，他突發(fā)奇想，和幾個(gè)同學(xué)合伙創(chuàng)業(yè)，一個(gè)與專業(yè)毫不相干的項(xiàng)目——密室逃脫，其間盈利穩(wěn)定。畢業(yè)后，因?yàn)榍巴绹?guó)加州攻讀天體物理學(xué)博士而退出了團(tuán)隊(duì)。在美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校的第一年，馮毅以一作身份在Nature發(fā)表了論文。

一年后研究中斷回國(guó)。當(dāng)時(shí)正值“萬(wàn)眾創(chuàng)業(yè)，大眾創(chuàng)業(yè)”，年輕人紛紛投身創(chuàng)業(yè)熱潮，馮毅決定二次創(chuàng)業(yè)，他在北京和來(lái)自清華大學(xué)等的同學(xué)在手機(jī)游戲方向進(jìn)行創(chuàng)業(yè)。這個(gè)來(lái)自清華的豪華創(chuàng)業(yè)天團(tuán)立馬吸引了投資機(jī)構(gòu)的目光，還拿到了500萬(wàn)天使融資。

宇宙的浪漫遠(yuǎn)超想象

從牛頓的“萬(wàn)有引力”到愛(ài)因斯坦的“時(shí)空彎曲”，科學(xué)家們一直在追尋宇宙法則的路上。

夏天的夜晚，仰望星星點(diǎn)點(diǎn)的夜空，浪漫又寧?kù)o。不過(guò)在馮毅眼里，夜晚的天空非常熱鬧和奇妙，甚至是聒噪。

新華社資料圖

“宇宙的浪漫遠(yuǎn)超想象。”馮毅說(shuō)。除了每天12萬(wàn)次的快速射電暴，浩瀚的宇宙中有上千億顆恒星，而目前人類掌握光譜數(shù)據(jù)的大概是2億顆。

目前，馮毅在之江實(shí)驗(yàn)室打造了一個(gè)快速射電暴的數(shù)據(jù)庫(kù)，目前收錄了超過(guò)10000項(xiàng)數(shù)據(jù)，大部分來(lái)自FAST。

宇宙每天產(chǎn)生的海量天文數(shù)據(jù)里，藏著很多不為人知的秘密。馮毅和所在的團(tuán)隊(duì)在天文研究中引入智能計(jì)算技術(shù)，破解數(shù)據(jù)和分析難題。

AstroOne是由之江實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)共同打造的天文領(lǐng)域基礎(chǔ)模型，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就好像給天文學(xué)家配備了一個(gè)具備天文學(xué)博士能級(jí)的隊(duì)友，輔助天文學(xué)家進(jìn)行高效的天文學(xué)研究。除了AstroOne，之江實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家天文臺(tái)還合作打造了SpecCLIP恒星光譜基座模型、FALCO時(shí)域光變模型等天文科學(xué)計(jì)算模型。

比如在茫茫宇宙中，尋找一顆貧金屬星就好像在銀河系中挖掘古老恒星的化石一樣，過(guò)去大半個(gè)世紀(jì)，全世界大型望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的鐵氫比小于-4（金屬含量為太陽(yáng)的萬(wàn)分之一）的恒星總共只有50多顆。不過(guò)通過(guò)大模型，一個(gè)月發(fā)現(xiàn)了8148顆古老恒星候選體。

作為一名天文研究工作者，馮毅相信浩瀚的宇宙中人類并不孤獨(dú)。

“相信有地外生命存在。也許這些信號(hào)就藏在已有設(shè)備里，只不過(guò)現(xiàn)在還不知道是地外生命發(fā)射的。”

文 | 沈積慧

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