葉叔華：從北京時間到嫦娥奔月

王泠一+陸天鍇

如今她最大的心愿就是能夠為上海成為SKA（平方公里陣列望遠鏡）的亞太區(qū)域數(shù)據(jù)處理中心做一些推進工作，希望中國在這個迄今全球最大的天文國際合作項目中不要缺席。

中國是天文學(xué)的故鄉(xiāng)。在中華神話里有著太多仰望星空的傳奇：夸父追日、嫦娥奔月、后羿射日、開天辟地……而三千多年前的甲骨文、二千五百多年前的青銅器銘文和二千多年前的漢簡，留下了更多謎一樣的天文觀察記錄。科技史還顯示：中國人最早發(fā)現(xiàn)了北斗星、最早發(fā)現(xiàn)了月食和日食、最早能夠預(yù)測大海上的風(fēng)云突變、最早能夠根據(jù)時間來安排空間（如農(nóng)歷二十四節(jié)氣）……中國人在天文（氣象）領(lǐng)域的成就長期居世界領(lǐng)先地位。而中國近代科技的衰落，天文（氣象）學(xué)也是一面清晰的鏡子。

天文（氣象）學(xué)，不僅和社會生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，而且也是國防的關(guān)鍵元素。鴉片戰(zhàn)爭之后，破天荒地允許天文、歷法、物理、化學(xué)等西方科技成果公開傳入上海等地。上海開埠后不久，天文臺、氣象站等新鮮認知工具就落戶徐家匯了。新中國成立后，一位叫葉叔華的天文學(xué)家在徐家匯開始“仰望星空”。

“精確授時”北京時間

90年前的6月21日，葉叔華降生于廣州一位清貧、善良的基督教牧師的家庭。1935年，全家遷往香港。1941年日本侵占香港，次年她隨父親的朋友到廣東樂昌，進入國立華僑第三中學(xué)。1944年，又因日軍迫近，全家被迫逃往粵北連縣，她在培英真光聯(lián)合中學(xué)高三至畢業(yè)。隨后，她考入孫中山創(chuàng)辦的中山大學(xué)理學(xué)院天文系，1949年在廣州畢業(yè)。

在戰(zhàn)亂不斷的20世紀前半葉，自小聰穎的葉叔華經(jīng)歷了顛沛的青少年階段和求學(xué)時光。這種刻骨銘心的磨難，讓她在新世紀會對青年科技工作者這樣發(fā)出肺腑之言：“只有體會過什么是亡國奴滋味的人，才會知道什么是科技工作者的愛國熱忱；才會理解我們?yōu)槭裁丛趪鴥?nèi)歷次的政治運動中棒打不走、棒打不散；才會明白科學(xué)沒有國界，但科學(xué)家有祖國。”

大學(xué)畢業(yè)后，葉叔華并沒有接受父親的建議——“在香港謀個中學(xué)教師的職位、安穩(wěn)地度過多事之秋”。1950年暑假，葉叔華與志同道合的人生伴侶程極泰從香港到南京紫金山天文臺求職。令葉叔華沒想到的是，當(dāng)時天文臺只招男不招女。這對初入社會的葉叔華來說無疑是一個打擊，但倔強的她沒有退縮，而是給紫金山天文臺臺長寫了一封長信，列舉了五個“不應(yīng)該不用自己”的理由。幸運的是長信起了作用，臺長被葉叔華的執(zhí)著和追求感動；她走進了徐家匯觀象臺。

離開香港到上海來服務(wù)新中國，是要有非凡勇氣的。直至2017年的6月23日，剛過90大壽的葉叔華院士還和我們這樣感慨：“我當(dāng)時的想法是，既然學(xué)了天文專業(yè)，就應(yīng)該從事天文工作，所以就想回來。當(dāng)時都知道，國內(nèi)還是比較困難的，所以離開香港前，我的老伴就對我說，回到國內(nèi)，可能要穿草鞋、住草房，你行不行啊？我說可以啊！實際上回上海后，我們也沒有穿草鞋、住草房。但當(dāng)時的上海可謂百廢待興，科研條件很艱苦。”

當(dāng)時她發(fā)現(xiàn)，徐家匯觀象臺與心中想象中的探索宇宙奧秘的天文科研機構(gòu)完全不一樣：只有4名從事業(yè)務(wù)的人員，而且設(shè)備簡陋、工作單調(diào)，每日刻板地觀測、計算、接收時號，校對天文鐘，發(fā)播時號；辦公條件簡陋，吃飯時就拿報廢的汽油桶當(dāng)桌子，在上面放飯碗、菜碗……

建國初期，國務(wù)院把建立我國時間基準的任務(wù)下達給新興的中國科學(xué)院，又從紫金山天文臺落實到了徐家匯觀象臺。在徐家匯最初的二十年，葉叔華最重要的工作就是“精確授時”。

“時間及其精確性”，是歷史很悠久的課題了。中世紀的天朝大國以自己為世界的中心，計時方式必然也是以自己為中心的，所以每個皇帝登基以后必做的一件事就是更改年號，確定新的計時方式。這是皇帝維護皇權(quán)的一個重要手段，也是皇帝給臣民安排生活的社會依據(jù)。從清光緒二十八年（公元1902年）起，中國就開始實行標準時制度，中國海關(guān)曾制定東海沿岸的海岸時，這個海岸時就是以東經(jīng)120度的時刻為標準的。到1939年，中華民國內(nèi)政部將全國分為五個時區(qū)，北平位于中原時區(qū)。1949年中華人民共和國定都北平，改北平為北京。隨即將當(dāng)時的北平新華廣播電臺改為北京新華廣播電臺。于是，相應(yīng)的廣播報時信號也就從原來的“中原時間”改為了“北京時間”。

1958年起，徐家匯觀象臺便著手籌建我國自己的“精確授時”系統(tǒng)，葉叔華勇敢地挑起了這個擔(dān)子。由于精確時間是重要任務(wù)，隨即除原來的上海、南京之外，武漢、北京、西安和昆明的天文臺也陸續(xù)參加合作。在天文測時儀器方面，還創(chuàng)建了多架光電中星儀、光電等高儀等設(shè)備。

自1964年起，我國標準時間測量精度便躍居到世界第二位，并在此后一直保持國際先進水平。1965年我國“精確授時”系統(tǒng)通過國家鑒定，正式作為時間基準向全球發(fā)布。從1970年開始，中央人民廣播電臺是這樣報時的：“剛才最后一響，是北京時間某點準”！

戰(zhàn)略眼光

北京時間的精確播報，極大地促進了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活的日常時間安排概念。在采訪中，葉叔華回憶道：“最初，徐家匯中午有個報時，報時的辦法就是通知外灘觀象臺的一個金屬顯示球降下來。那時好多城市都這樣做，即‘落球報時；即中午12點整，讓那個球落下來。我差不多干了一年這樣的工作，每天12點整，通過電話對外灘那邊的人喊話。當(dāng)時外灘那邊和我通話的那個男同志聲音很洪亮。快到12點時，我就通過電話對他說‘準備好！他說‘好。然后，我看著鐘喊‘一、二、三！，馬上喊到‘三，對方就在外灘那邊把球落下去。這樣大概有一年，很有意思，但對方是誰現(xiàn)在都不知道。當(dāng)時外灘觀象臺承擔(dān)著其中一項重要的工作就是‘落球報時，就是把中午12點的這個時刻告知當(dāng)時的漁船、漁民”。而有了“北京時間”和統(tǒng)一廣播，獲知時間就不是難事了。

不僅僅是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活，國防工程、探索太空以及國家威望，更需要仰仗精確授時。如果沒有這一自主系統(tǒng)，我國第一顆人造衛(wèi)星就不可能準時在太空播放《東方紅》樂曲，同時地面也無法順利接受樂曲傳輸信號。

最近二十年來，“北京時間”已經(jīng)成為一個獨立、繁榮的主權(quán)國家的象征。尤其是“香港回歸”“澳門回歸”“北京奧運”“上海世博”“一帶一路”等影響世界的重要時刻，全球媒體包括西方媒體和臺灣媒體都是以“北京時間”來報道和記錄的。

對于天文學(xué)家來說，“時間和空間”是一對孿生姐妹；精確把握時間是為了更好開發(fā)空間、尤其是浩瀚的太空。老科學(xué)家也并不忌諱，“文革”中她也在牛棚里被耽誤過幾年。但她一被恢復(fù)工作上的權(quán)利，就立即來到徐家匯（那時已經(jīng)叫天文臺，和氣象臺分離）工作樓和圖書室；迫切地找出覆蓋著灰塵的進口天文學(xué)術(shù)刊物，她想知道中國天文學(xué)被世界甩下了沒有。

還好，差距不是太大。而甚長基線干涉測量（VLBI）技術(shù)和激光測距等空間技術(shù)，就此進入了她的國際視野。這些空間新技術(shù)將測量精度一下子提升了一個數(shù)量級以上；葉叔華真切地感受到：隨著這些新技術(shù)和新方法的出現(xiàn)，如果再墨守成規(guī)，遲早要被世界所淘汰。

但在1970年代中期，就要建立我國的VLBI系統(tǒng)，面臨著諸多實際困難。例如：對于新技術(shù)沒有經(jīng)驗、高檔的電子元器件和測量儀器歐美國家對我國禁運、天文界同行對于在我國是否發(fā)展VLBI有不同看法以及科研經(jīng)費不足等等，葉叔華必須全力以赴去解決這些問題。她自然想到了“請進來、派出去”的策略，即走國際合作路線，不僅親自前往國外向同行學(xué)習(xí)先進經(jīng)驗，同時也邀請國際著名專家來華講學(xué)，從很大程度上直接推動了我國VLBI課題研究工作的進展。

為此，葉叔華感恩鄧小平。她談到電視劇《歷史轉(zhuǎn)折中的鄧小平》：“我看了很感慨，都流淚了。我有切身的感受，要不是改革開放的政策，鄧小平把人才大批派到國外，中國天文界就不會取得這么好的天文成果，跟上國際先進的步伐。”

跟上的步伐是這樣的：1979年，6米射電望遠鏡在上海建設(shè)完成。25米射電望遠鏡也于1987年建成，次年即開始參與美國NASA、歐洲網(wǎng)及中日VLBI合作項目等國際聯(lián)測，引起了國際同行的高度關(guān)注。1986年1月，在葉叔華的帶領(lǐng)下，上海天文臺完成了“關(guān)于發(fā)展中國VLBI網(wǎng)的建議書”，規(guī)劃了中國VLBI網(wǎng)的概貌：新建烏魯木齊VLBI站、改建昆明10米天線為VLBI站、升級上海VLBI數(shù)據(jù)處理中心等。該建議經(jīng)過專家委員會推薦，中國科學(xué)院同意立項，確定為天文口“七五”期間重大項目，項目命名為“VLBI網(wǎng)二期工程”，并確立了工程總負責(zé)人為葉叔華。

正是她不懈的努力和戰(zhàn)略的眼光，讓上海天文臺和中國天文界，迅速趕上了上世紀八九十年代國際天文從經(jīng)典觀測轉(zhuǎn)向空間觀測的潮流。

嫦娥奔月

科學(xué)史這樣記載：1988年，全球放棄傳統(tǒng)的時間觀測技術(shù)，改用人造衛(wèi)星激光測距技術(shù)、人造衛(wèi)星多普勒技術(shù)等新技術(shù)來進行時間測量。此時，上海天文臺已發(fā)展起了包括射電干涉在內(nèi)的各項新技術(shù)。正因為葉叔華當(dāng)初的魄力，中國天文界不僅保持了天文測時的領(lǐng)先地位，還發(fā)展起了精度達到厘米級的大地觀測系統(tǒng)，開辟出天文地球動力學(xué)的新方向。她參與倡導(dǎo)將VLBI技術(shù)用于我國空間探測，2007年VLBI技術(shù)成功應(yīng)用于“嫦娥一號”探月工程中。在施行中國VLBI網(wǎng)工程的同時，葉叔華院士依據(jù)射電天文和深空探測的開展需求，于2008年高瞻遠矚地提出了建立“65米全波段射電望遠鏡”的倡議，得到了決策層的關(guān)注。

2012年，上海65米口徑全方位水準的天馬望遠鏡，得以在佘山矗立。2013年12月，“天馬”全程參與了嫦娥三號VLBI實時觀測任務(wù)，使得我國VLBI觀測網(wǎng)靈活度進步至2.6倍以上，以5厘米靈活度檢測出月球車的挪動、轉(zhuǎn)彎等動作，為探測器在月球的軟著陸做出了杰出奉獻。接下來，我國將在2017年發(fā)射首顆地月采樣往復(fù)探測器嫦娥五號；2020年，還將發(fā)射火星探測器，與地球最遠間隔超越4億公里。上海的“天馬”，則將在丈量這些探測器位置上大顯神通。

老驥伏櫪，志在千里，更在無窮。2017年6月，中科院上海天文臺為葉叔華院士舉行了90華誕學(xué)術(shù)研討會。她在接受采訪時說，如今最大的心愿就是能夠為上海成為SKA（平方公里陣列望遠鏡）的亞太區(qū)域數(shù)據(jù)處理中心做一些推進工作；這個項目建成要在2030年，運行的時間可達50年。她看得更遠：希望中國在這個迄今全球最大的天文國際合作項目中不要缺席。

SKA是世界上最大的綜合孔徑望遠鏡，作為一個特大型國際聯(lián)合科學(xué)工程，它由分布在南非及南部非洲8個國家的2500個高頻蝶形天線，以及分布在澳大利亞西部沙漠無線電寧靜區(qū)域的上百萬個偶極子低頻天線組成，并將在各大洲設(shè)科學(xué)數(shù)據(jù)分中心。這些相隔3000公里的望遠鏡建成后，將組成比目前世界上最先進望遠鏡靈敏上百倍、巡天速度提高上萬倍的超級望遠鏡，科學(xué)家們希望借此實現(xiàn)探尋“宇宙第一縷曙光”、利用脈沖星測引力波、檢驗引力理論等科學(xué)目標。

該項目預(yù)計耗資65億歐元，需要全球募集。而作為純科學(xué)項目如此大手筆地投入，客觀上是存在著分歧的。而葉叔華院士目光如炬——很多基礎(chǔ)研究都是“無用之中有大用”！

我們也認為，中國已經(jīng)具備了投入基礎(chǔ)科研的雄厚實力。何況規(guī)律也已經(jīng)表明：天文學(xué)家探索宇宙，會提出很多極高的技術(shù)需求，這些高難度技術(shù)一旦挑戰(zhàn)成功，就會帶來更多的應(yīng)用可能，在為人類獲得更多新知的同時，也推動了社會發(fā)展。同時，正在向全球科創(chuàng)中心邁進的上海，在天文學(xué)領(lǐng)域和探索太空的新旅中又豈能旁觀和彷徨？

而熟悉葉叔華院士的人，都能背得出她的一句口頭禪：“辦一件事，假定只有40%的把握，假如停在那里不動，就會漸漸變成20%的把握，最后變到零。但積極爭取，能夠?qū)⑵渥兂?0%、70%，最后將事情辦成。”

有志者，事竟成！我們愛戴的葉叔華院士，還曾任中國科學(xué)院上海天文臺臺長、全國政協(xié)委員、中國科協(xié)副主席、上海市科協(xié)主席等職。1994年經(jīng)國際天文學(xué)聯(lián)合會有關(guān)委員會批準，紫金山天文臺把該臺發(fā)現(xiàn)的小行星3241號命名為“葉叔華星”；這是業(yè)界給予民族精英的最高榮譽。

如今九十高齡的她，依然在每個工作日出現(xiàn)在徐家匯上海天文臺的工作室里，間或接待一下青少年學(xué)子和天文愛好者。接待中，她常說：“我自認為還是一個比較努力的人，一個比較敢做的人，凡是想做的事情，就會不顧一切地去做。我所做的一切，都是為了國家！”高風(fēng)亮節(jié)，光鑒后學(xué)！她又說：“相比于廣袤的宇宙，我們每個人都是滄海一粟，我更欣慰后繼者在工作上取得的成就，我們這么多年的奮斗還是值得的。”