他的名字永远写在太阳中

2022-03-23 星期三




2018年,被誉为史上最重要的太阳探测器——帕克太阳探测器——发射升空,这个最接近太阳的航天器是以天体物理学领域的传奇人物尤金·帕克(Eugene N. Parker)的名字命名的。当时,已步入耄耋之年的帕克成了第一位见证自己同名航天器发射的人。


可以说,在天体物理学领域,帕克的名字“随处可见”,他太阳物理学做出了尤其巨大的贡献。很多人相信,太阳物理学能有今日主要归功于帕克的贡献,这种说法毫不为过。他最早提出了太阳风的概念,这个想法最初遭到了怀疑,甚至还有彻头彻尾的嘲讽。但这一理论后来被证明是正确的,并完全重塑了我们对太空和太阳系的看法。帕克后来还在天体物理学领域掀起了革命,揭开了空间磁场和等离子体动力学背后复杂的物理学。


2022年3月15日,帕克教授去世,享年94岁。| 图片来源:UChicago Creative



  “完全是胡说八道”  


1927年6月10日,帕克出生于美国密歇根州。21岁那年,他在密歇根州立大学完成了物理学本科学习,并于1951年在加州理工学院获得了博士学位。他曾在犹他大学担任讲师和助理教授,直到1955年前往芝加哥大学任教,并在那里度过了接下来的职业生涯。 


1957年,帕克还是芝加哥大学一位年轻的助理教授,当时他将研究的注意力转向了天体物理学中一个悬而未决的问题:是否存在从太阳上“剥落”的粒子


当时的学界认为,这似乎不太可能,地球的大气并没有流向太空,根据推测,太阳似乎也是如此。但科学家也注意到了一种奇怪的现象,那就是,无论彗星运动的方向如何,它的彗尾总是指着远离太阳的方向,就好像有什么东西在把它们“吹走”。


帕克仔细进行了数学计算,他发现,如果太阳的日冕达到一百万度,就应该产生一种离开表面的粒子流,它们最终会变得非常快,甚至以超音速的速度脱离太阳表面。


他就此撰写了一篇论文提交到《天体物理学期刊》,但这个想法一经提出便遭到了猛烈的批评。根据帕克后来的回忆,论文的第一位审稿人甚至表示:“我建议帕克在试图撰写一篇关于这个问题的论文之前,去图书馆读一读书,因为这完全是胡说八道。”


或许从某种角度来说,也不能全怪审稿人。因为这种想法在那个时代确实是闻所未闻的。帕克提出的是,不仅存在这样一种粒子流,而且它是超音速的。当时,人们在实验室中还很难将任何东西加速到这个水平,并且还没有任何推进手段。


但这篇论文最终得以发表,还得感谢另一位著名天体物理学家、后来的诺贝尔奖得主苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡(Subrahmanyan Chandrasekhar)。作为期刊编辑,钱德拉塞卡也不喜欢帕克所说的这个看似离谱的想法,但他仔细检查后发现,完全找不到帕克理论中的数学缺陷。因此他决定推翻审稿人的意见,刊发了论文。


尤金·帕克,摄于1977年。| 图片来源:Hanna Holborn Special Collections Research Center


此后不久,1962年,“水手二号”在飞往金星的旅途中记录下了持续的粒子流,答案已经显而易见。这股被称为太阳风的粒子流一刻不停地向外流出,它就像太阳系的一张磁性的毯子,对太阳系的运作,包括我们在地球上的生活,都有着不可思议的影响。在时不时出现的太阳耀斑的情况下,偶尔也会扰乱我们的通信


帕克对太阳和太阳系的思考远远领先于他的时代。自此,他的名字永远地写在了描述我们的太阳以及恒星的物理学中。



  改变科学的进程  


后来,在帕克的职业生涯中,他仍在继续研究宇宙射线和星系的磁场,以及其他许多相关主题。他的开创性观点包括磁场的起源,也就是如今著名的发电机理论,他还研究了磁场的快速消散,磁化冲击波的结构,以及高能宇宙射线的扩散等许多问题。


他的名字可以说遍布天体物理学领域,比如描述星系中磁场的帕克不稳定性,描述粒子在等离子体中运动的帕克方程,等离子体中磁场的斯威特-帕克模型,以及有关磁单极子通量的帕克极限


他于1995年从大学退休,但仍然活跃在科学领域,陆续发表文章、出版书籍。认识帕克的许多科学家都表示,他有一种天赋,能用寥寥几句清晰的话表达清楚一个问题的要点,他才华横溢、成就卓著,但也始终保持着一种谦逊、平易近人的性格,还带着一种狡黠的幽默感。


2017年,NASA宣布将以帕克的名字命名一项具有里程碑意义的太阳探测任务,以表彰他对太阳物理学领域的巨大贡献。他被邀请参观了NASA无尘实验室中“他的”航天器——帕克见到了“帕克”。2018年8月,他也应邀和家人一同见证了探测器的升空。


帕克太阳探测器发射升空。图片来源:Bill Ingalls/NASA


到今天为止,帕克探测器已经围绕太阳完成了多圈运行,收集了无数惊人的数据。每当NASA的科学家与帕克分享任务的最新结果时,帕克都表现得非常喜悦,他的眼睛在每张新图像或数据图前都会亮起来。这就是真正的帕克,他一直不停地努力学习更多关于宇宙的知识。


早先,帕克曾被问及他将给年轻科学家的职业建议。他说:“如果你做了一些前所未有的或创新的事情,很有可能会招来麻烦。但要批判性地思考。如果你真的错了,你也要是第一个意识到的人。”


#创作团队:

编译:Takeko

排版:雯雯

#参考来源:

https://news.uchicago.edu/story/eugene-parker-legendary-figure-solar-science-and-namesake-parker-solar-probe-1927-2022

https://news.uchicago.edu/story/nasa-mission-honors-pioneering-uchicago-physicist

#图片来源:

封面图:NASA Goddard Space Center

首图:John Zich/University of Chicago

原文地址:点击