陳建生：中國天文發展的三個問題

穿孔機引數怎麼調

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讀而思

現如今，天眼FAST、LAMOST等中國的大型天文觀測裝置發揮著越來越重要的作用，帶動了一大批科研人員不斷向蒼穹追問宇宙的奧秘。可以說，尖端科學技術的出現，徹底改變了人類觀測宇宙的方式，現在望遠鏡甚至可以利用計算機進行自動觀測。

然而，你可能不知道，就在四十多年前中國現代天文學剛剛起步的時候，一套計算機程式需要用紙帶輸入、手搖執行，動輒花費三個星期得到一組解……也正是那時候科研人員的堅持，為今日中國天文學的發展打下了基礎。

2021年5月，83歲高齡的北京大學天文學系創繫系主任陳建生院士向北大天文學系的博士生們講述了那個時代的科研故事，並帶我們一窺這五十年來中國天文學發展的一處縮影。

受訪、自述人 | 陳建生（中國科學院院士，北京大學天文學系創繫系主任）

採訪、整理 | 傅煜銘、王超、餘捻坤、龐宇萱、鄭沄、段曉葦（北大天文學系博士研究生）

校對 | 吳學兵

圖片提供 | 陳建生、吳學兵

責編 | 韓越揚、呂浩然

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40多年前的中國天文研究，計算機程式要靠穿孔紙帶搖出來

少年時代與北大歲月

我出生在福州一個很窮的家庭，父親在我大概4歲的時候就去世了。母親是一個沒有文化的婦女，所以也沒有能力去掙錢。那時候她在私人紡織廠裡給人家紡紗，勉強過日子。我的童年時代可以說是很不開心的。由於福州兩次被日本人侵佔，我經常看到日本人非常殘忍地屠殺、虐待中國人，甚至我的母親也被日本人拉去修建飛機場。所以在我很小的時候，就有這種國家太窮才受人欺負的思想。

我1951年從上海回到福州，1952年進入格致中學

（當時叫福州第五中學）

。中學時代是我一生當中最開心的幾年。因為那時候唸書沒有像現在這麼大的學習壓力，又沒有很大的高考壓力，我們有很多的業餘時間可以發展自己的個性。

1956年發生的一些事情，對我們那時的中學生來說是影響很大的。一方面，國家號召向科學進軍，當時我們年輕人也都有為祖國科學的繁榮昌盛做貢獻的大志向；另一方面，李政道和楊振寧在1956年發現了宇稱不守恆。全國的報紙都在頭版頭條刊登這個偉大的成果，兩個華人科學家給我們年輕人樹立了很好的榜樣。

我們當時都立志要報效國家，在中學唸書也很有朝氣。那時候的學生不覺得學習枯燥，在學習書本知識的同時，還組織了各種興趣小組，所以個性可以得到比較好的發展。我們幾個好朋友，也是學習好的幾個同學，經常一起討論一些夢想和人生大事，所以我覺得那段日子過得是非常開心的。

1957年，我考取北大的時候是非常興奮的，因為知道北大是中國的最高學府，滿懷希望到北大來唸書。但是很可惜，由於種種原因，大概到了大學五年級我們才真正開始上課。物理課程的四大力學本來應該在二三年級就上完，但實際上到了五六年級才開始學習。

我雖然在北大唸了6年，但實際上真正學習的時間算下來不到兩三年。所以這6年時間我們沒念多少書，也沒多少時間唸書。即使有這樣的遺憾，但我對北大還是很有感情的，因為她是我的母校，畢竟北大6年也是我整個人生成長過程當中非常重要的階段。

陳建生院士大學時代在北大（1960年）

投身北京天文臺建設

1963年從北大畢業以後，我被分配到北京天文臺

（國家天文臺前身）

工作。當時，北京天文臺還沒有正式成立，叫北京天文臺籌備處。為什麼叫籌備處呢？因為當時從法國回來一個天文學家，他叫程茂蘭，原來在法國上普羅旺斯

（Haut-Provence）

天文臺工作，科研做得很好。他1956年回國後覺得中國天文臺太少，當時只有一個紫金山天文臺。而且，紫金山天文臺在南京，下雨天、陰天很多，不適合做天文觀測。所以程茂蘭回來後覺得應該在北京地區建一個天文臺，因為北方的天氣條件在全國相對來說是比較好的。他回來後就開始籌備天文臺，需要學生。當時只有南京大學有天文系，該系的學生畢業後都被近水樓臺的紫金山天文臺要去了，基本上很少有畢業生到北京這邊來。

程茂蘭跟北京大學當時的副校長周培源討論能不能在北京大學辦一個天文系，於是就把原來物理系我所在的班全部轉成天體物理專業。我們就開始學天文學，後來大部分同學都分配到北京天文臺。那時候天文臺剛剛籌建，我們從

（當時的）

東德定了兩臺光學望遠鏡用來建天文臺。第一件事情是要找好的臺址，所以我們大學畢業後在天文臺的第一件事就是參加選臺址的工作。

選臺址是一件很艱難的工作，需要考慮晴夜數、海拔、大氣視寧度等因素。先要進行普選，選出好的候選臺址之後進行2-3年的常規觀測，再決定最後的臺址。在我去之前，老一輩的天文學家已經做好普選工作了，他們在河北省找了兩個候選臺址：灤平和興隆。

我們去以後就開始做定點觀測了。我大學畢業後第一年的春節就是在興隆山上過的。我們要去半山腰挑水，需要把供應的物資用毛驢拉到山上，冬天還要把半山腰的冰塊砸開取水。每天要定點觀測：晚上八點一次，半夜兩點一次，凌晨天快亮的時候一次。大學畢業生和其他老同志都是輪流來觀測，一次觀測一個月，過兩三個月再去觀測一次。

所以我從1963年畢業到1965年，基本上就在做臺址觀測、選臺址。後面又遇到十年之久的 “文化大革命”，那些年我的科研工作遭遇了各種坎坷，直到1976年後才逐步迴歸正軌。幸好，我們報效國家的理想最終還沒有泯滅。

走出國門，開始前沿研究

我真正的科研工作是從改革開放開始的，也是第一批走出國門的研究人員，1979年就被派到澳大利亞的英國—澳大利亞聯合天文臺

（簡稱英澳天文臺）

。英澳天文臺當時建了一臺世界上最先進的光學望遠鏡

（AAT）

，3。9米口徑。在這之前美國帕洛瑪天文臺在1949年建了一臺口徑5米的海爾望遠鏡，該望遠鏡在世界天文發展歷史上作出了非常大的貢獻。但是這個望遠鏡是1949年建的，整體技術、基建還比較落後。

澳大利亞AAT望遠鏡是1975年建的，是第一臺全自動的、由計算機控制的望遠鏡。所以當時建成之後全世界科學家都非常吃驚。過去我們都用傳統的望遠鏡，對準天區都要用手去搖。而這個先進的望遠鏡對準天體的時候，只需要在鍵盤上把座標敲進去，望遠鏡就自動對上了目標，而且精度可以在一個角秒之內，非常了不起。

那時候大望遠鏡主要做光譜觀測，要把天體導到狹縫上，狹縫寬度也就一個角秒左右，所以按一下回車鍵之後天體就自動移到狹縫上了。而過去我們拍光譜的時候，因為望遠鏡對得不準要花很多時間去找星。星認出來以後，慢慢把它拉到狹縫上來，一次就要花好幾分鐘。

英國還在澳大利亞建了一個施密特望遠鏡。其實第一臺

（大型）

施密特望遠鏡也是美國帕洛瑪天文臺建的。帕洛瑪天文臺將具備大視場的施密特望遠鏡和5米海爾望遠鏡結合起來，先普查再精測，取得了很多成就。英澳天文臺已經在澳大利亞賽丁泉

（Siding Spring）

天文臺放了一臺3。9米的AAT望遠鏡，再放一臺跟帕洛瑪天文臺引數完全一樣的施密特望遠鏡，這樣南北半球各一個施密特望遠鏡，就完成了全部天區的巡天工作。

陳建生院士（右二）在澳大利亞工作時留影，左一為普林斯頓大學馬丁·席瓦西教授（1979年）

我1979年3月去了澳大利亞，1980年6月回到北京。1982年我又去了歐洲南方天文臺

（ESO）

，在德國也工作了一年。應該說這兩次出國經歷對我來說是個突變，對我震動非常大。但是在國外期間，我一邊利用國外的裝置做研究工作，一邊心裡想的最多的還是 “中國怎麼辦”。因為肯定回國以後這些裝置都沒有了，中國當時還是那麼落後。

當時中國的科研條件差到什麼程度，你們很難想象。首先科研人員沒有辦公室，我們在天文臺的時候，一間30平方米屋子裡40個人在那裡辦公，一個人面前就擺著一張桌子。研究人員沒有辦公室也沒有儀器，望遠鏡就是一臺當時從德國進口的施密特望遠鏡，改正鏡口徑60公分，主鏡90公分。還有一臺雙筒望遠鏡，是個折射望遠鏡，口徑40公分。觀測都是用天文底片，底片是用玻璃做的幹板底片。除這兩個觀測裝置外，就沒有別的東西了，計算機就更落後了。

我印象當中，在1975年做雙星研究的時候，我要解的軌道叫食變雙星軌道，這個解的計算就要用計算機。當時國產的計算機叫DJS-21，是一個慢得不得了、體積又大得不得了的計算機。計算機的輸入裝置就是一個紙帶輸入機，有一個專門的打字機和一個專門的穿孔機用來打程式，用的是Fortran語言和ALGOL語言。一個程式打出來就是一大盤紙帶，這一大盤紙帶放在紙帶機上面向計算機輸入時就需要快速旋轉。快速旋轉的機器又很不好用，有時轉得太快撕了紙帶，前面那些程式就全報廢了。為了不要重新打程式，就要補紙帶。

當時的資料紙帶盤（左）和計算機（右）的照片

那時候一個程式的編寫透過大概要三個星期。為什麼要這麼長時間呢？因為即使是這麼簡陋的機器，每個人一次也就給分配一個小時的上機時間，一星期總共給幾個小時時間。上機把程式輸進去以後，發現程式紙帶被轉紙機撕掉了就不得不退下來，當天這一小時就白費了，只能回去補紙帶。

補完後好不容易又用一個小時再把程式輸進去，然後機器啪啪啪打出一大堆錯誤出來，就必須回去修改程式的錯誤。一個程式總要上來下去修改五六次，這樣差不多兩三個星期就過去了。

陳建生院士（左4）與採訪學生合影（2021年5月）

現在你們在臺式計算機或筆記本上，一會兒程式就算完了。但當時中國的研究條件真的非常落後，和國外差距很大，這就是當時中國的科研狀況。

三十年前對於中國天文的思考，今日是否應驗？

提出大視場、大樣本天文學的戰略思想

鑑於80年代初中國當時的情況，我在國外想的比較多的就是：中國天文到底應該怎麼走，同時也要考慮世界天文走勢會是什麼樣子。我這個人比較善於想一些大問題，想一些戰略性的問題。我當時從國際的發展情況出發，看到了一個苗頭。在說這個苗頭以前，先說回到天文研究的方法。

天文觀測研究從方法論上大概分兩類：一類是普查性質的，一類是精測性質的。所有的學科差不多都要做這兩類研究，比如說地質探礦，肯定要全國性普查一遍，瞭解地下大概哪些地方有礦產，然後對有礦產的地方再做進一步深入研究。普查的主要目的是要研究整個系統的性質，對典型案例的研究那就要深入了。天文研究也是這樣，如果要研究整個宇宙的性質，肯定就要對整個宇宙進行普查；如果對其中的特殊天體與典型天體感興趣，就要做精測。

當時北半球跟南半球的兩個施密特望遠鏡就是做普查任務的，天文上叫做巡天。這兩個望遠鏡視場

（能觀測的區域）

很大，而且做了藍顏色

（B波段）

和紅顏色

（J波段）

兩個顏色的巡天。我在澳大利亞時，曾參加過南半球施密特望遠鏡的巡天工作。當時每張底片拍之前為了提高它的靈敏度，要做敏化處理，就是把底片放在暗箱裡面，讓底片在氮氣裡泡24小時。拍完照以後的底片顯影也很費工夫，如果顯影液不均勻，底片上的靈敏度就不一樣。

為解決這個問題，天文學家特別發明了一種搖擺式的槽，把底片顯影液倒在槽裡進行搖晃，顯影液在上面飄來飄去，這樣顯影就很均勻。一個顯影后的底片出來後，天文學家還要認真考察底片有沒有缺陷，要挑那些完全沒有缺陷的底片作為巡天底片儲存下來，而將其餘的淘汰用於一般用途。

總的來說，天文學家花了很大力氣做巡天底片，但是底片用起來很不方便，尤其是要對底片做定量處理的時候。因為底片除了量子效率不高以外，還有兩個最大的問題：一個問題是它不是數字化的，很難用計算機處理，但這個問題可以透過底片掃描機來解決。最主要的問題就是底片的非線性響應。非線性響應是什麼意思呢？光接觸到底片以後，底片相應位置就會變黑，入射光強跟這個黑度之間的關係可以用特性曲線來表示。但實際上底片的黑度和入射的光強不成正比，這就是非線性響應。

當時的巡天底片很像字典。字典要花不少功夫來編，編完大家都要買。但是買完字典以後，天天拿著字典做研究工作的人恐怕非常少。這套巡天底片就變成了一個單位的底片庫擱在那裡作為資料，大家需要的時候才去查。據我所知，拿這些底片做全天研究工作的只有一個人——美國天文學家 George Abell

（阿貝爾）

，他利用這套底片先做了北半球的星系團表，也就是著名的阿貝爾星系團；後來南半球的巡天底片出來後，他又編了南半球的阿貝爾星系團表。

而整個天文界，用這麼寶貴的底片，就做了這麼一項系統性的工作。之後其他天文學家也沒有做類似的工作，主要原因除了底片不好用以外，還是缺乏科學上的需求，當時科學上也沒有對大尺度天文學的需求。

那麼，直到上個世紀七十年代，天文學發展的戰略方向是什麼呢？當時，天文學家最希望的就是有一臺4-5米級的反射式光學望遠鏡來做光譜觀測。那個年代4-5米口徑的望遠鏡已經是最大的了。今天我們做10米、30米口徑的望遠鏡，那是因為我們至少在望遠鏡的技術上有突飛猛進的創新。當時用望遠鏡拍有縫光譜，每次只能觀測一個天體。如果天體比較暗，或者你希望得到的譜解析度比較高，就需要觀測很長時間。

我曾經在澳大利亞觀測一個類星體，要觀測三個晚上，光譜的信噪比才足夠。所以你想想當時全世界就5臺大望遠鏡，一年也就觀測幾百個天體，怎麼能夠做大尺度天文學研究呢？這是不可能做到的。所以那個時候天文學家的興趣主要是做恆星，因此恆星物理發展很快。可以專門去研究那些特殊的恆星和典型恆星，透過對它們的光譜觀測來研究其物理性質。大部分望遠鏡都是做這類工作的，連觀測星系的都不多，而且就算觀測星系也是觀測比較亮的，最遠的星系還不到0。1的紅移

（距離地球13億光年）

。

上世紀六十年代天文學上有四大發現：類星體、脈衝星、星際有機分子和宇宙微波背景輻射。四大發現裡類星體和微波背景輻射的發現是影響最大的。

類星體的發現打開了整個高紅移宇宙研究領域的大門。現在我們普遍接受宇宙的壽命是137億年，約等於140億年。如果我們把140億年歸一化成100年，把宇宙整個程序都按100年來算。恆星就是宇宙年齡100年時的天體，那麼紅移為0。1的星系差不多90歲。所以類星體發現之前我們只能掌握90歲到100歲的宇宙資訊。而類星體是當宇宙只有2歲時的天體。觀測類星體就可以瞭解宇宙從兩歲開始到100歲的資訊。有這麼大的時間跨度，要研究的問題就多了。

而微波背景輻射的發現則被認為是大爆炸宇宙學最關鍵的觀測事實。大爆炸微波背景的輻射是相當於宇宙誕生後6分鐘發生的。我們可以從宇宙誕生後的6分鐘開始，一直研究到它的100歲。

這樣一個變化就意味著我們天文研究在戰略上要發生轉移了。宇宙演化中提出的重要問題就包括宇宙到底怎麼誕生、演化的？這些都是要了解的關鍵問題。哈佛大學天文學家赫克拉

（John Huchra）

和蓋勒

（Magaret Geller）

等在上世紀七十年代就開始用一個很小的1。5米望遠鏡來研究星系光譜。

透過一個一個拍星系光譜的方法，他們共拍了大概2000個星系，並把這2000個星系的空間分佈畫出來。他們發現星系在空間分佈上很不均勻，有 “長城”、“空洞”、“橋” 這些結構。所以在這個時候，有遠見的天文學家，應該就意識到整個天文學研究的領域要發生重大變化了。

應該說我當時在國際上比較早地預見到這個方向的發展，所以在1985年，我就提出來中國天文研究要不失時機地轉向以大尺度、大樣本為戰略方向的研究。而且做這個方向的天文學研究，中國還不需要造4米級的望遠鏡，只要做一個大視場2米級的望遠鏡，就可以在世界上佔有領先地位。這就是我在80年代初的時候想到的事情。

當然，世界上不光是我一個人想到，美國人也有同樣的想法，美國的想法就是後來的斯隆數字巡天計劃，建一個2。4米口徑的望遠鏡，做大視場巡天研究。這兩個計劃當時我們互相都不知道，並行地在發展。我提出這個計劃的時候，當時我們國家負責科學研究的最高領導是國家科學技術委員會主任宋健。他不知道從什麼地方得知了我這個計劃，非常感興趣，就組織國家科委對這一巡天專案進行了論證。

BATC巡天

科委論證以後，因為宋健要到歐洲去開部長級的科學技術合作會議，他就把這個專案帶到歐洲跟歐共體討論，後來被列入中國和歐共體的正式科技合作專案。所以我從1987年開始，就忙著做這件事情，負責望遠鏡的設計、找臺址、國際談判，在中國與歐洲之間來回奔跑。但後來因為一些原因，這個專案也被中斷了，不過我對這個方向還不想放棄。

國家天文臺興隆站在上世紀六十年代進口了一臺中等大小的施密特望遠鏡，通光口徑是60公分，主鏡90公分。這臺望遠鏡自從安裝以來總共就發表過一篇文章，這篇文章還是我寫的，發表在《科學通報》1965年9月刊上。我對這篇文章的印象一直非常深，因為同一期刊登的還有陳景潤的哥德巴赫猜想的證明摘要。我的文章和這篇文章發表在同一期上，我感到很榮幸。

國家科委基礎與高技術司組織的大施密特望遠鏡提案論證會（1986年）

陳建生院士在河北霧靈山為大施密特望遠鏡選址期間留影（1987年）

當時60/90公分這個施密特望遠鏡閒著沒用，我就跟北京天文臺臺長說這個望遠鏡我們課題組 “承包了”。臺長同意了，我就開始對望遠鏡做全面改造。首先探測器要改成CCD

（電荷耦合器件，影象採集和數字化處理的關鍵器件之一）

，但那時中國基本上沒有CCD。我就派我的好朋友魏名智到美國加州大學Lick天文臺CCD實驗室去工作。透過他的合作，我們要到了一片不要錢的CCD，那已經是當時市場上最大的CCD了，2k*2k畫素，但是是厚片的，量子效率差一點，只有40%左右。

然後，我們就開始改造望遠鏡，從望遠鏡的傳動開始改造，到焦面儀器改成CCD，後來又發展了一套有中國特色的濾光片系統。過去濾光片都裝在一個濾光片轉輪上，使用時將濾光片轉到光路上，不要的就排到光路外面。但是我當時要做的不是幾個顏色，而是19個顏色，相當於獲取有19個取樣點的低解析度光譜。有縫光譜觀測一次只能拍一個天體，但用我這樣的光度學方法，一次可獲得視場內上千個天體的 “光譜”。

19塊濾光片裝在轉輪上擋光就很厲害。後來我就發明了一個濾光片系統，叫做 “打字機” 式，就像把濾光片放在“打字機”的端頭。不用的時候“打字機” 的臂就躺在鏡筒上，所以不擋光，要用的時候把它舉起來，放進光路上。施密特望遠鏡裝CCD在國際上是第一家，所以儘管這個望遠鏡很小，完成不了做全面巡天的任務，但至少可以做一部分有特色的巡天。這個望遠鏡在國際上評價蠻高的，很多朋友來看了後就很積極參與。以前這臺施密特望遠鏡自安裝後只發表了一篇文章，我們改造後每年有將近20篇論文的產出。

陳建生院士與興隆60/90cm施密特望遠鏡（1989年）

我們做的星團赫羅圖，被英國大英百科全書收錄，作為標準圖。這是很高的榮譽，因為赫羅圖是恆星演化最重要的圖。利用這套裝置我們發現很多恆星演化初期產生的赫比格-哈羅

（Herbig-Haro）

天體，把世界上當時這類天體的樣本翻了一倍。我們發現美國人發表在《自然》上一篇關於星系NGC5907的觀測文章，他們認為不存在暗物質的問題。我們花了幾十個夜晚的觀測，把圖片疊加起來，面亮度達到30等，與哈勃望遠鏡觀測深度差不多。我們發現這個星系有暗的結構，引起國外的轟動。

我們還發現了很多小行星。小行星不是我們的主課題，當時因為在天文昏影和晨光這兩段時間不適合做比較深的曝光，就拿來做小行星。我們做了三年小行星觀測，沒想到發現量在全世界排第三。我們用CCD和一套先進的尋找小行星的計算機程式，效率非常高。後來因為美國有一個專門的小行星望遠鏡運轉起來了，我們就停止了小行星的專案。即便如此，我們三年裡發現了2000多顆小行星，現在很多命名的小行星都是我們發現的。

這個望遠鏡到現在還在工作，已經觀測了差不多三十年。最近又改去做超新星巡天，效率也很高，每年大概會發現50顆超新星。當時這個望遠鏡改造後，引起了臺灣地區和美國一些天文學家的興趣，來參加我們的合作，這就是所謂的BATC

（Beijing－Arizona-Taipei-Connecticut）

巡天。這套裝置解決不了宇宙演化這樣的大問題，但是培養了一批中國做大樣本天文學的人才，他們是中國第一代會用大樣本來做天文研究的人才。

BATC巡天的資料庫也是中國第一個被法國斯特拉斯堡

（Strasbourg）

國際天文資料庫收錄的資料庫。我在1997年後基本上不管BATC巡天的具體事務，因為那時我的社會任務太多了，曾擔任全國人大常委、北京市政協副主席等，社會任務很繁重。我的接班人周旭把BATC巡天做的很好，做的比我還好。

BATC巡天二十週年學術研討會合影（2013年）

說起我這一生，我覺得做的最重大的事情就兩件事。第一件事就是對大樣本天文學的貢獻，應該說我在國際上還是很早預見到天文領域的方向變化，現在你們可以看到世界上都非常重視巡天工作了。美國十年規劃裡，排在地面天文學第一個優選專案，就是造一臺8米級的地面巡天望遠鏡 LSST。

空間專案排在第一位的是做一臺叫WFIRST望遠鏡，現在已經改名叫Nancy Grace Roman Space Telescope，也是大視場的紅外巡天望遠鏡。目前 LSST已經基本快建好了，WFIRST的狀態跟我們中國空間站望遠鏡狀態差不多。歐洲最優選的專案也是大巡天，說明大家都已經看到了宇宙演化需要大樣本。

除了類星體和微波背景輻射，還有兩個對天文學發展影響很大的重大發現，一個是暗物質，一個是暗能量。暗物質實際上在上世紀四十年代就發現了，但天文界普遍認可的還是七十年代由 Vera Rubin 透過觀測星系旋轉曲線證實了暗物質的存在；暗能量是九十年代被發現的。

這兩個發現當然更加大了對大樣本天文學的研究力度。因為無論是暗物質也好，暗能量也好，都是一種大尺度現象，所以這些問題都變成世界最重大的難題了。在美國《科學》雜誌 “世界100大科學難題” 排名中，暗物質、暗能量都是排在前列的，它們是全世界科學家都關注的問題。現在，大的巡天專案就像雨後春筍一樣發展起來了。所以，我覺得研究方向的戰略轉移是一個很重要的事情，代表著整個學科方向的轉變。

對中國天文，我做過的兩件重大事情、發現的三個問題

重視人才培養，推動大學天文學科發展

除了對中國開展大樣本、大視場天文學的一些貢獻，我自認為做的第二個最重大的事情，就是推動大學天文的發展，這是很值得做的一件事。1997年以後，我實際上承擔很多社會工作，第一線的科研已經做的不多了，主要指導研究生和年輕人在做。我的關注點就轉到大學天文，因為我深感一個國家天文學的發展有兩個最重要的條件，一個是大望遠鏡，這是必須的；另一個是人才，沒有人才什麼也談不上。

中國的天文人才是非常匱乏的。上世紀九十年代的時候，真正有天文系的大學，只有南京大學和北京師範大學，北大天文系那時還沒有，只有地球物理系的天文專業。這麼大一個國家就兩個天文系，這怎麼可以呢？而且北大是中國最好的綜合性大學，最好的綜合性大學裡天文系都沒有，這在世界上是說不過去的。世界上所有頂尖的大學都有天文學科，所以我非常關心北大天文學科的建設。

我是北大天文專業畢業的，但在上世紀六十年代，這個專業辦了幾年就基本停止。中間偶爾招生，等到九十年代末的時候，退休的教師多了，沒剩下幾個人。當時喬國俊、吳鑫基老師也快退休了，喬國俊老師來找我，說能不能幫幫北大天文專業？我說當然可以。

所以，在1998年的時候，我首先籌建了一箇中科院跟北京大學的聯合天體物理中心，就是北京天體物理中心。這個中心成立的時候很隆重，我記得那天邀請了（時任，下同）中科院院長路甬祥、北大校長陳佳洱，最難得的是教育部副部長韋鈺也參加了。成立儀式很簡單，簽署協議合辦北京天體物理中心，由我擔任中心主任。中心開展了一系列學術活動，每年還出Annual Report

（年報）

，主辦了很多學術會議，開拓了很多研究方向。

陳建生院士與北京大學、廣州大學部分青年教師合影（2007年）

2000年，北京天體物理中心成立兩年後，我就動員北大成立了天文系。當時校長是許智宏，他很支援，聘我做系主任。我把天文系定義為中國科學院—北京大學聯合天文系，是兩個單位合辦的，我就等於代表中科院來出任天文繫系主任。

天文系剛開辦的時候，人是很少的，第一件事情就是引進人才，期間從國外引進了4個人：一個是吳學兵，現在的天文系主任；一個是劉富坤，也當過系主任；還有劉曉為和範祖輝。4個年輕老師加入到天文系後，大大改善了天文系的師資狀況。

後來，我又促成美國科維理

（Kavli）

基金會與北大合作，在2006年成立了國際化的科維理天文與天體物理研究所，從全球招聘所長和師資，併成立由國內外著名學者組成的理事會和科學諮詢委員會，對研究所的執行和發展給予指導。這一新體制研究所成立後吸引了很多海外優秀的青年學者加盟，使北大天文學科走上了迅速發展的快車道。

同時我還致力於招生。北大最大的優勢是本科生，因為全國最好的中學生都要考北大清華，所以我們必須把本科生培養做好。北大天文系成立後每年獨立招生30名本科生，但兩年後因天文系合併到物理學院，學校停止了天文系的單獨招生。大部分學生在物理學院都學物理了，導致學天文的很少。

所以，後來我就要求恢復天文系獨立招生，但學校以通識教育、大類招生為由不同意，我跟學校說我們要辦的必須定位是小而精的一個系，要辦精品，學生是關鍵。經過三年停招後，學校到第4年終於同意天文系獨立招生。獨立招生後我怕生源不夠，就在2008年發起全國中學生天文夏令營，針對的物件就是剛上完高二、暑假後進入高三的優秀中學生。

當時北大還有政策，透過夏令營可選拔推薦優秀中學生，高考時可獲得加分，這樣就很有吸引力。天文夏令營辦起來後在國內很有影響，後來又與國家天文臺、北師大天文系和北京天文館聯合舉辦，到現在已經辦了13年了。學生報名參加的越來越多，甚至多達上千人。但因為規模限制，每年只能招收100個夏令營學生。

在夏令營裡我們給學生講課，組織參觀天文臺站，開展各種活動，最後透過筆試面試考核來選拔優秀學生。採取這個方法我們吸引了一批喜歡天文的優秀中學生報考國內大學的天文系，也改善了北大天文系本科生的生源質量。

陳建生院士等與2010年全國中學生天文夏令營同學合影（2010年）

除北大外，我還很關心全國的大學天文。因為光北大天文系辦起來還不夠，所以後來廣州大學也想辦天文來請我幫忙，我就答應了，並從2003年開始舉辦京廣天體物理年會，每兩年舉辦一次，主要是幫助培養廣州大學的師資和學生。這個京廣會也辦得很成功，後來參加的單位越來越多。現在已經擴充套件為京廣廈會議了，包括廈門大學、廣西大學、中山大學都參加了，已辦了十三屆，越辦越好。

去年我又提出來，以後京廣廈會議能不能以學生為主來辦？讓學生們去辦他們自己喜歡的會議，老師只給予幫助，特別是資金、學術上要給幫助。今年的一屆將在中山大學舉行，由學生們自主籌劃組織，自己考慮這個會議怎麼開。這既是對學生的鍛鍊，也是鼓勵他們早一點成長起來。

2009年是國際天文年。聯合國定義2009年為國際天文年，理由是紀念伽利略在1609年第一次使用望遠鏡觀察宇宙之後400週年，這是一個標誌性的日子。為紀念國際天文年，在北京京西賓館開了一次紀念大會，有3000人參加，要我做主題演講。

我在演講時除了強調大型望遠鏡的國際合作外，另外一條就是人才問題。而且我講中國天文的人才問題光靠中科院是不能解決的，因為中科院只有5個天文臺，人員再多也多不到哪裡去。我們需要的人才不是幾十個，是成千上萬，天文人才的培養就只能靠大學。

2009年我做報告的時候，全國大概有2000多所大學，但當時有天文學科的大學只有5所：北京大學、南京大學、中國科學技術大學、北京師範大學、廣州大學。在2000所大學中只佔2。5‰，這個比例太小了。在美國差不多重點大學都有天文，比例佔1/3。所以我說能不能提出一個希望，經過10年努力，我們把2。5‰增加到1%，即有20所大學。

10年過去了，我們中國也確實差不多20個大學有天文學科了。而且一些名牌大學，像清華大學、上海交通大學、廈門大學、中山大學都辦起來了。現在像華中科技大學、武漢大學等也要建，大都是中國985大學。所以一下子我們到了1%了，但1%夠不夠呢？其實不夠。

前不久在國家天文臺舉行的中國空間站工程巡天望遠鏡科學工作聯合中心和國家天文臺科學中心的揭牌儀式上，要我做一個報告，我就講中國空間站巡天望遠鏡佔 “天時、地利、人和”。“天時” 當然不用說了，是科學需求，現在大家都知道大巡天重要；“地利” 我也講了，正是技術的進步使得這樣的大科學工程成為可能，包括探測器、大資料、還有航天技術等。所以，“天時” “地利” 是沒得說的，現在還面臨“人和”的問題，就是人才隊伍。

中國空間站望遠鏡資料量是非常大的，每天下來的資料都將是TB量級的，資料分析不是幾十個人、上百人能解決的，需要上萬人來解決。所以，我認為大學發展到1%有天文學科還是不夠的，我希望能夠再透過10年努力，能從1%變成10%。如果能實現的話，我們就有希望。這是我所做的大學天文方面的事情，也是我後一半人生裡做的最重要的事情，現在看來還是很有希望的。

中國天文發展仍面臨的問題

中國天文發展到今天，應該說是突飛猛進。從裝置上來看，我們有一些即使在國際上也有一席之地的望遠鏡，比如說LAMOST

（郭守敬望遠鏡）

。LAMOST是大樣本的思路，同時也是一種時域巡天的思路。另外FAST

（中國天眼）

已經建成，還有一個最重大的專案，就是我們的中國空間站望遠鏡。

空間站望遠鏡應該說是非常重要的一個專案。2009年開會時說要做一個空間望遠鏡，我馬上就建議這個望遠鏡必須要做大視場巡天。我的看法是，現在是大巡天進入空間領域最佳的黃金時代。前不久我在中國空間站工程巡天望遠鏡科學工作聯合中心和國家天文臺科學中心的揭牌儀式大會上做了一個報告—— “光學巡天的黃金時代”。

我講到對於地面巡天，上世紀八十年代時我們錯過了機會，後來美國斯隆

（SDSS）

望遠鏡做了，現在LSST也將開始做。但是空間上的光學巡天還沒開始做，而空間巡天又太重要了。因為它可以達到比地面巡天好一個數量級的像質，所以如果有機會能夠做空間巡天，意味著中國天文進入了一個非常了不起的時代。

陳建生院士在國家天文臺作報告（2021年）

如果我們利用空間站望遠鏡能夠拿到17500平方度的高質量巡天資料，所能產出的成果簡直是不可估量的！哈勃望遠鏡有一幅產出很多成果的圖，幾乎全世界天文學家都知道。這幅圖差不多有10平方角分大小。而我們空間站望遠鏡的巡天面積比它多500萬倍，我們能夠出多少成果？同時，在國家十三五規劃的時候，我們還討論要建一個12米的地面光學大望遠鏡。中國天文要發展，這些重要觀測裝置都是很必要的。

對現在中國天文學的發展我有幾個比較關心的問題，國家天文臺現任臺長也找過我，我給他提了幾點意見：

第一個問題，中國天文發展缺乏一個非常權威的、被國家認可的規劃。

我曾經擔任過中科院天文規劃委員會的主席，知道做這個規劃非常困難，為什麼困難？主要是因為本位主義。規劃委員會里都是來自各個領域的專家，帶著自己領域的色彩。規劃委員會很難做出一個不受這些專家個人背景影響、站在國家利益上的規劃。這個問題怎麼解決，我到現在還沒想出辦法。

缺乏科學的規劃以後，整個領域發展就顯得無序。比如從中國天文的佈局來看，現在射電天文的分量佔得很重。而且我認為現在實際上射電天文裝置的國際主流，已經不是做單口徑望遠鏡，因為單口徑望遠鏡有它克服不了的缺點：口徑大可以提高靈敏度，但解決不了空間解析度和視場小的問題。

目前國際射電領域發展方向是綜合口徑，做天線陣。望遠鏡有三個大指標，一是靈敏度，二是空間分辨本領，三是視場。天線陣可以把這三個指標都予以滿足，所以像SKA

（平方公里陣列）

是國際上的一個大方向。我們沒有一個非常權威的發展規劃，是中國天文今後發展非常令人憂慮的一件事情。

第二個大瓶頸就是國際合作。

大望遠鏡建造費用動輒都是幾億到幾十億美元的量級，而且技術非常先進，對臺址的要求越來越高。然而中國還沒有較好的臺址，技術儲備也達不到國際水平，僅中國一家出幾十億美元來做裝置也是非常困難的，所以國際合作勢在必行。

可是中國在大望遠鏡建設的國際合作道路上阻礙卻很多，首先是我們觀念上的問題。我經常聽到的話是，我們中國出錢建望遠鏡，為什麼要建到外國土地上？一些人不知道大望遠鏡一定要放在世界最好的地方，還需要全世界技術力量的整合，需要共同努力來造一個全世界共享的望遠鏡。接受不了這種國際化的思想，這是很大的障礙。

國際化問題不光是表現在裝置上面，還包括我們的研究機構，比如說，我們的大學和研究所裡，外國人非常少，而北大的科維理天文與天體物理研究所可能是中國天文界外籍學者最多的單位。但是大學招生和教研人員招聘，基本上都還是中國人來應聘，外籍的很少。我們的口號是建立世界一流大學，實際上做的還不是國際一流的事情，國際一流必須是國際化的。而在中國實行國際化，還需要在相關政策上多加考慮，解決好外籍人員的很多實際問題。

所以，我覺得目前中國天文發展面臨的問題，一個是發展規劃問題，一個是國際化問題，再一個就是人才問題。人才問題要不解決，我們沒法從根本上解決中國天文發展的瓶頸。我覺得這些都是比較嚴重的問題，中國天文要想有大發展的話，這些問題都是繞不開的。