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    叶叔华:仰观夜空那颗“闪亮的星”

    来源:《科技创新与品牌》杂志    作者:冯昭    2026-06-29

    作为我国天文地球动力学奠基人之一,叶叔华在70多年的科研生涯中,主持建立中国综合世界时系统并长期保持国际先进水平,奠定了“北京时间”的测定基础;开创性地提出建设中国甚长基线射电干涉测量网,并将该技术应用于嫦娥探月工程测轨任务,主导亚太空间地球动力学国际合作计划,进而推动我国成为世界最大望远镜阵列——平方公里阵列射电望远镜(SKA)的创始国。

    为表彰叶叔华在天文学领域作出的杰出贡献,1988年起,她连续两届担任国际天文学联合会副主席,并成为担任这一重要职务的首位中国人。1994年,经国际天文学联合会批准,国际永久编号为“3241号”的小行星被正式命名为“叶叔华星”。

    “作为第八、九届全国人大常委,第五届全国政协委员,中国科学院院士,中国首位女天文台台长......”70年来,叶叔华勤勤恳恳,夙夜为公,将毕生心血倾注在祖国的科研事业中,这一串串荣誉的背后,凝结着叶叔华在天文学领域所取得的累累硕果。

    乱世求学 笃志初心

    1927年6月,叶叔华出生于广东省广州市一个开明的大家庭,家里无论男孩女孩均给予平等受教育的机会,这得益于父亲叶润生早年接受西方教育的影响。在那个战乱频仍的年代,天资聪颖的叶叔华度过了颠沛流离的青葱岁月和求学时光。8岁那年,除哥哥姐姐留在广州读寄宿学校外,叶叔华跟随父母及家人迁居香港。从那时起,她不仅要帮母亲记账、写信,还要照顾三个弟弟。“我因为书看得多,自己能编故事,就每天晚上开‘书场’,给三个弟弟和邻居家孩子讲故事听,这样连续讲了三四年,既学习了中文,也锻炼了口才。”叶叔华回忆,香港的英文环境,也为她打下了扎实的英语基础。

    太平洋战争爆发后,香港旋即沦陷。刚进入香港培道女中三个月的叶叔华被迫辍学,随父亲的朋友到广东东北部的乐昌县杨溪安口村,投考国立第三华侨中学,在种满桃树、李树的校园读完了高二。然而,迫于日寇铁蹄步步紧逼,叶叔华又随父母迁居连县,在连县培英—真光联合中学完成高中学业。

    1945年抗战胜利,18岁的叶叔华考入中山大学。她本想报考文学专业,但父亲不同意,担心文学专业未来就业受限,想让她学医。叶叔华坚决不肯,父女俩经过反复商议,最终达成折中方案——学数学专业。当时中山大学尚未设立独立的数学系,叶叔华以理学院第一名的成绩被中山大学数学天文系录取。

    在中山大学数学天文系,叶叔华结识了丈夫程极泰。大学毕业后,两人一同前往中国科学院南京紫金山天文台求职,但紫金山天文台当时只招录男性工作人员。为此,性格倔强的叶叔华给时任紫金山天文台台长张钰哲写了一封长信,列举应当录用她的五大理由。“结果没有去成,但这个事情后来人家都知道了,原来还有人写信跟台长去争。”叶叔华回忆,连她自己都没有意料到,这封长信会在一年后发挥作用。

    幸运的是,1951年11月,紫金山天文台下属徐家汇观象台(今上海天文台)向叶叔华敞开大门。从这里起步,她开启了毕生的天文学科研之旅。

    授时华夏 标定辰光

    叶叔华至今清晰记得1951年11月19日到上海徐家汇观象台报到的情景。

    “新中国刚成立两年多,百废待兴,徐家汇观象台还处于军管状态,大门紧闭。我过去拍了拍门,只听见里面有人大声问:‘谁?干什么的?’我回答是来报到参加工作的。然后门缝一开,一把带刺刀的枪就伸了出来。”叶叔华说,“当时吓了我一大跳。不过解放军虽然管得严,但报到还是挺顺利的。”

    在徐家汇观象台,叶叔华的主要工作是通过观测天象进行报时。这份工作看似简单,却很重要,地图测绘、资源勘探、水利铁路、地面导航都需要相关数据做支撑。这份工作细致而枯燥,观测者需要一边操作中星仪跟踪恒星,一边做记录。中星仪是一个庞大的设备,身材娇小的叶叔华操作起来十分不便,她就找来一个小矬凳,站在凳子上跟踪观测。

    那时的徐家汇观象台办公条件较为简陋,没有固定就餐场所,她就把废弃的汽油桶当餐桌。艰苦的生活,没有阻挡她对天文科学的热爱。有一次,国际时间局来信询问:为什么徐家汇的测试结果每个月都有波动?为了回答这个疑问,叶叔华逐步检查计算步骤,最终发现:这些微小的波动是由于修正值没有加进去。正是因为这些枯燥数字的日日陪伴,叶叔华逐渐领悟到科学研究的真谛。

    高精度测绘工作需要高精度的“时号”。新中国成立初期,我国主要使用苏联时号,由于中苏两国地域辽阔,远距离接受苏联时号,波段很不稳定,测绘部门迫切希望用上中国自己发播的时号。在国家需求推动下,徐家汇观象台购置了仪器、增添了人手,授时工作有了很大改进,但还是难以替代苏联时号。

    在一次工作会议上,测绘人员将苏联与徐家汇“时号改正数”精确度逐项比对,结果还是苏联的改正数比较好。相关负责人坦言:“测绘界不会使用徐家汇公布的数据,不用你们的结果还好,用了你们的结果,反而把工作搞坏了。”叶叔华听后感到既委屈又难过,暗下决心绝不能做得比苏联时间系统差,要求自己对待每一项研究都要赶上国际先进水平,走在世界科学前沿。

    经过不断的对测时、收时、播时进行改进,徐家汇发播的时号稳定度(精确度)不断提高。1957年,中国科学院数理化学部专门召开授时工作会议进行鉴定,结果显示徐家汇发播的时号精确度好于±0.003秒,可以满足国内大地测量、航海、航空、工矿等各界进行测绘,但还需要尽快建立中国自己的世界时系统,摆脱对国际时间局或苏联时间系统的依赖。

    叶叔华挑起了这副重担。由于当时中国测时台站的数量远少于国际时间局和苏联时间系统,叶叔华采取了一种独辟蹊径的数据处理方法,只需要国际台站数量1/10的仪器,就取得了授时精度世界排名第二的成绩,1966年初正式作为我国的世界时基准向全国发送。这套时间,就是我们后来通用的“北京时间”。因此,叶叔华也被誉为“北京时间”之母。

    “刚开始并不完全理解国家为什么一定要搞自己的时间标准,但从长远看,这项决策非常英明。”回忆起那段激情燃烧的岁月,叶叔华感慨道:“一项事业会改变人的初衷,兴趣也是可以改变和培养的,关键在于你真正了解事业的意义所在,然后在其中找到自己的定位,几十年如一日地勤勉工作。”


    2018年,叶叔华(左二)参加国际天文学联合会(IAU)大会

    深耕星轨 拓研深空

    20世纪70年代初,刚刚走出“文革”影响恢复工作的叶叔华,就跑去图书馆,在积满灰尘的书堆里翻阅国外天文学杂志,了解外国同行在过去几年做了什么。

    当时,世界天体测量已出现巨大改变:光速被精确测量,使其成为一个基本度量单位;随着原子钟的发明,测量时间频率已经变得更容易、更精确。就此,甚长基线干涉测量(VLBI)技术和激光测距走进叶叔华的视线。这些空间新技术和新方法,可以将测量精度提升一个数量级以上。

    因此,当她有机会参加中国科学院的会议,立即就提出发展甚长基线干涉测量技术的建议。在会议上,叶叔华坦言:该技术既能为天文台的时间播报提供援助,又可以为天体物理研究的推进提供更好的助力,如果不抓住这个机会将我们的测量精度提升到国际水准,我国的天文学科研进程必将滞后。

    简单来说,VLBI就是把几个分布在各地的望远镜联合起来,实现超大望远镜的观测效果。这个建议得到上海天文台领导的重视。但是,要想建立VLBI系统,叶叔华面对的是没有新技术经验、欧美国家高档电子元器件和测量仪器禁运、天文界同行对我国发展VLBI持有异议、科研经费不足等诸多困难,为推动课题研究,她不但亲赴国外学习,也邀请国外专家来华授课。

    1975年12月,上海天文台一室射电组提出“关于在我国开展甚长基线干涉工作的论证和有关建议”,随后不久,6米射电望远镜在上海建设完成。1987年,25米射电望远镜也建设完成,并于次年开始参与美国国家航空航天局(NASA)、欧洲网及中日VLBI合作项目等国际联测,受到国际同行的高度关注。

    1981年,叶叔华正式担任中国科学院上海天文台台长,成为我国首位女天文台台长。经过不断历练,她发展天文科学的见地越来越具有战略眼光。

    在她带领下,上海天文台科研团队编写了《关于发展中国VLBI网的建议书》,制订了新建乌鲁木齐VLBI站、改建昆明10米天线为VLBI站、升级上海VLBI数据处理中心的规划,这个观测网络构成的望远镜分辨率,相当于口径达3000多千米的综合口径射电望远镜,测角精度可以达到百分之几角秒,甚至更高。后来,该建议经天文委员会推荐、中国科学院同意,被立项为“VLBI网二期工程”,并确定为天文领域“七五”重大项目。

    经过叶叔华的不懈努力,上海天文台乃至中国天文界在20 世纪八九十年代迅速追上国际天文从经典观测转向空间观测的脚步。此后,中国科学院VLBI网成为我国航天测控系统的一个分系统,在太空探测征途上保驾护航、大显身手。

    2008年1月,上海市领导会见嫦娥一号卫星参建单位代表时,叶叔华提出建设更大口径射电望远镜的建议,建议迅速被采纳,总体性能世界第三、亚洲第一的射电望远镜——65米口径天马望远镜由此在上海诞生。这台射电望远镜不仅圆满完成嫦娥三号卫星的测轨任务,更在国际VLBI网建设中发挥着主力作用。

    2021年5月,我国首个自主火星探测器“天问一号”在火星着陆,成功实现从地月系到行星际的跨越,这一路走来,离不开VLBI网的鼎力相助。

    融通国际 发声寰宇

    叶叔华一贯强调国际合作的重要性。1978年,“科学的春天”刚刚来临,她就积极率团先后到法国、美国进行考察,期间成功促成美国加州理工学院和上海天文台的多项协作事宜,并为中国的天文地球动力学研究探明了方向。

    1979年8月,叶叔华作为中国天文学会代表团成员之一,参加了在加拿大蒙特利尔召开的第17届国际天文学联合会(IAU)大会。经她和其他中国代表团成员的共同努力,成功恢复了中国天文学会在IAU的合法席位。会议期间,她觉察到国际地球自转联测计划(MERIT)是一次参与国际合作的良机,回国后立刻组织、协调国内天体测量科技工作者参与这次国际联测计划。

    作为这项计划的总负责人,叶叔华经过积极争取,为我国科技工作者争取到人造卫星激光测距(SLR)、激光测月(LLR)、甚长基线干涉测量(VLBI)、多普勒及经典技术的全球资料处理中心等多项研究工作,推动了多学科共同发展,其中,人造卫星激光测距精度迅速提高到国际第三代水平。

    叶叔华认为,只有中国牵头主持国际合作计划,才能掌握更多的主动权。此后,她先后在国际天文学联合会多个专业委员会担任职务,并连任两届执行委员会副主席,使中国天文学的国际话语权和影响力得到显著增强。

    1991年,叶叔华通过主持中国科学院、国家测绘局、国家地震局联合发起的国家攀登计划项目“现代地壳运动和地球动力学研究”,整合国内天文学、地球科学专家学者开展我国在现代地壳运动和地球动力学方面的研究,并致力于促成其与亚太地区其他国家的合作。她判断,亚太地区人口密集,地质构造复杂,自然灾害频发,亟需国际合作攻克难题,研究结果必将对全球未来发展大有益处。

    在第21届国际大地测量和地球物理联合会上,叶叔华正式提出“亚太地区空间地球动力学计划(APSG)”,通过利用VLBI、GPS和SLR等高精度空间大地测量技术,监测亚太地区的现代地壳运动,进而研究地震、火山喷发等与地壳运动有关的自然灾害发生机制。决议通过后,她趁热打铁,于1996年在上海发起APSG计划成立大会,将APSG中央局总部设在上海天文台,吸引了中国、美国、澳大利亚、日本、韩国、俄罗斯、德国、法国等近20个国家和地区的专家参与。

    “那是第一次在国际会议上争取到一项由我们倡议、主办的大型国际合作项目,非常不容易。”回忆起这段经历,叶叔华感慨不已。


    1999年,叶叔华参加乌鲁木齐25米射电望远镜系统鉴定验收会

    鲐背之年 壮心不已

    进入21世纪,一直把目光投向苍穹的叶叔华依然壮心不已,积极支持我国成为世界最大望远镜阵列(SKA)创始国,推动我国天文观测向太空、向月球不断拓展。

    在中国建设和运行SKA数据中心是确保中国参加SKA、获得科学回报的必要条件,也是对中国科学家牵头SKA科学项目的强大支持,更是我们实现从“跟跑”迈向“领跑”的关键环节。2019年3月,在叶叔华等人推动下,中国作为7个创始国之一签署了成立政府间国际组织的SKA天文台公约。

    随后在叶叔华等人努力下,上海天文台取得了一系列实质性成果:加入SKA低频先导项目MWA的国际合作组织,组织国内天文学家利用SKA先导望远镜数据开展科研预研和技术研发;完成SKA核心软件的联合开发和大规模集成测试,推动SKA数据中心大型核心软件的工程化进程。值得一提的是,上海天文台科技工作者还成功研制出世界首台平方公里阵列射电望远镜区域中心原型机。

    此外,叶叔华还热心于科普教育工作。在她看来,科技进步除了要求科学家全力以赴及群众的大力支持外,更需要在社会营造浓厚的科学氛围。“这需要一代一代人接力去做。”叶叔华认为,科技工作者不仅要将个人精力投入到科研与实践当中,还需要承担起宣传科学知识的重任,让人们了解科学家都在做些什么,哪些工作是与国家、社会乃至百姓的生活息息相关。

    1997年,作为科普考察活动的领队,叶叔华与广大天文爱好者赴漠河观测日全食。之后她因劳累过度突发高烧。但为了不让大家失望,仍带病出席最后一晚的联欢会,并深入浅出地为大家讲解天文学知识,孩子们亲切地称她“天文奶奶”。

    “我们有能力有责任有机会去告知、分享、宣传。”叶叔华希望,今后青年科技工作者应该在擅长的领域尽己所能帮助大众认知新知识,接触新事物,因为知识的力量不仅取决于自身价值,还取决于被传播的深度与广度。

    2022年11月,在中国天文学会成立百年纪念大会上,叶叔华被授予“中国天文学会最高荣誉奖”,以此表彰她长期以来对中国天文事业所做出的卓越贡献。“从天文学视角来看,100 年其实很短。很多事情要靠我们做得动的时候多努力,只要我还能工作,就会一直在这个岗位上贡献我的力量。”99岁的叶叔华说。


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