在原初引力波探索发现震撼性物理事件的背后,一位曾经驻扎在南极观测站的科学家走进了大众视野,他讲述了在重大科学发现过程中科学家经历的困境和乐趣。科学家苏迪瓦拉讲讲述了自己经历的一切。2009年,BICEP2项目团队在南极观测站安装了观测仪器,项目研究的目标锁定在寻找宇宙大膨胀理论的直接证据,宇宙大爆炸理论解释了宇宙演化的历史形态,在宇宙发生大爆炸后的万亿分之一秒的时间,宇宙发生了奇异的变化。为什么观测站选址南极?这是因为南极天空清澈、明朗,避开了人造光线、无线电波污染的干扰,南极大气中水蒸气的浓度最低,电磁波和水蒸气污染吸收了太空的电磁信号,妨碍了天文的观测和记录。南极是地球上理想的天文观测之地,南极天空远离了微波辐射的污染。BICEP2项目使用的天文台设在南极。2014年3月17日,世界媒体报道了BICEP2项目团队的科学发现,他们的发现有待后续的证实。
在加州理工大学所在地的帕萨迪纳完成了BICEP2项目的设计和建构,已故的科学家安德鲁·兰格召集了一支科学团队,哈佛大学的科学家科瓦奇、加州理工学院的杰米·博克、斯坦福大学的郭朝林和明尼苏达大学的克莱姆·普莱基共同担任团队的负责人。苏迪瓦拉在2007年加入了科学团队,他团队中负责仪器装备开发和维护,苏迪瓦拉从英国的卡迪夫大学“借调”而来。2009年秋季,在BICEP2项目经费的赞助下,苏迪瓦拉一行人从阳光灿烂的加州南部出发,抵达了冰天雪地的南极阿蒙森·史考特天文站,他们首先飞往新西兰,准备好应对极寒天气的衣物,从新西兰飞往罗斯岛的麦克默多南极站,从麦克默多中转站飞往终点站,在他们驻扎的终点站气温为零下50摄氏度,极寒空气刺痛了苏迪瓦拉的双眼和肺部。从终点站附近的停机坪步行一段较短的路途,他们到达了预定的南极站,从停机坪走到终点的南极站,他们呼吸十分困难,上气不接下气。BICEP2项目南极站的海拔高度为1万英尺,BICEP2项目的南极望远镜位于离终点站四分之一英里的地方,科学家在最初几次的步行时不适应寒冷的气候,他们感觉好像走了一段很长的路程。

在许多要完成的的任务中首先要准备好科学仪器和装备,团队没有一个简单、整理过的场地,经过校对的仪器、望远镜的外壳、超相机的摄像管、光学器件、冷却设备、大量缠绕的电缆和所有重要的探测器都在现场进行安装和校准,安装、运行和调试软件系统。建造天文观测站,检测望远镜的底座,残酷的南极天气可能造成望远镜底座的磨损。铲除积雪的劳动非常艰苦,全体团队成员携带扫帚、真空吸尘器和雪铲,苏迪瓦拉在清除积雪时感觉心脏受到了敲击,在雪地工作的时间长了,他们逐渐习惯了南极高地的气候。在数天、数周的时间,他们陆续接收了包装BICEP2项目仪器、装备的板条箱,更多的科学家成员加入了项目团队,搭建南极天文观测站的工作量巨大,工作日程表排得满满当当,时钟滴答声督促了队员的工作节奏。
团队成员彼此帮助,专家和员工不分你我,无论做什么、在什么地方做、什么时候做都是如此。苏迪瓦拉的专长是仪器、设备工程,他是一名系统工程师,在低温学、电子学、控制系统领域具有特别的知识和技能,然而,队员在南极天文站做了大量的电缆铺设工作,有5位以上的博士研究人员做了电缆线路的铺装和测试工作。2009年的2月13日,BICEP2项目的仪器、设备准备启动,所有仪器、设备的运行程序在加州大学的帕萨迪纳进行了两年的测试,他们在南极天文站用三周时间完成了程序的运行。12月16日,整个仪器、设备系统进行了充分冷却,经过最初的运行和校验,他们期待第一批观测数据的出现,对宇宙“第一缕光线”的测量令人倍感兴奋。他们准备了所有的作业程序,苏迪瓦拉最关心BICEP2项目探测器的工作温度,探测器需要在最冷的温度环境运转,他们使用了一个比液态氦的温度还低的冷冻装置,冷冻机器在帕萨迪纳的测试时出现过一些大的问题,只需在南极观测站对冷冻装置做一些不大的调整便可以让机器在85个小时保持低温状态。

冰天雪地的南极培养了科学家一种“天时地利”的幽默感,当一架运载有同事的飞机被迫在南极站上空盘旋几个小时时,他们眼睁睁地看着运载人员和物质的飞机不能落地,飞机被迫返回麦克默多科考站,一种无赖的心情油然而生,他们通常在早餐的会议上记录一段幽默文字,“安吉拉盘旋在头顶上,她把美丽停留在天上”。南极环境的医疗健康成为了首要考虑的因素,在南极以外的大陆曾经发生了猪流感病毒,在病毒肆掠的时期,他们仍然坚守在工作岗位上,苏迪瓦拉染上了发热症状,咳嗽和发烧让他我卧床不起,持续了4到5天时间,他感到头昏眼花、筋疲力尽,拖着沉重的脚步,一步步挪到厨房门口,设法弄一些食品,科学家同事关心地问这问那,不时地开几句玩笑。
科学研究不是他们的全部活动,南极站建有健身房和音乐房一类的体育和娱乐设施,科学家展示了人们想象不到的技能,在不同南极科考站的科学家和员工时常从“四面八方”聚在一起,进行“才艺表演”,参加什么表演全凭个人的兴趣爱好,他们加入了各种兴趣小组,从摄影到弗拉门戈舞蹈。南极建有有各种各样的科考站,比如:南极冰立方天文台、气象学站、自给自足的空间使命实验室等,每个科考站的科学家和员工喜欢到各个站点“显摆”,聊天、唱歌。每个科考站点设有开放日,举办研讨会的活动。苏迪瓦拉在南极有一段最开心的日子,他遇到了一个纪录片的摄制组,BBC科学节目组为摄制一档“冰冻星球”节目来到南极,苏迪瓦拉遇到了“心中偶像”——摄制组的导演戴维·阿伯勒。

BICEP2项目团队是一支小型的科学家队伍,他们在没有获得充分证据时不会轻易对外发布消息。BICEP2项目组可能探测到了宇宙最初的引力波,然而,他们守口如瓶,直到最近发布了新闻,BICEP2项目团队在哈佛大学举办了新闻发布会,宣布了原初引力波初步发现的重大消息,人们感到震惊无比,也许上帝创造世界的历史掌握在科学家的手中。南极站的仪器、设备经受了地球上最苛刻的严寒,仪器的灵敏度和精细度非常之高,科学家提取了从最遥远太空传来的最微弱信号。科学家追溯了宇宙起源的时刻,在宇宙大爆炸发生的一瞬间,原初引力波信以成为了宇宙大膨胀的最有力证据。宇宙大爆炸的理论模型表明了一种癫狂的理论设想,为了消除太多的争辩,观测数据提供了最好的证明手段,我们的宇宙如何诞生?宗教启示录代替不了科学的追问。宇宙大爆炸产生了引力波,它的存在需要充分的科学证据,科学每进一步,宗教创世的启示录相应地退一步。探讨宇宙起源的问题本身令人感到惊愕、兴奋。

(编译:2014-4-9)
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