羅先漢，射電天文學家。發現四波段太陽緩變射電源的磁拱結構；為我國首次觀測到哈雷彗星和星際分子的羥基射電譜線作出多方面的貢獻。提出全球巨變成因與銀心說以及現代宇宙觀與物質資訊理論的新見解。
基本介紹
- 中文名：羅先漢
- 國籍：中國
- 職業：射電天文學家
- 性別：男
人物生平,技術成就,簡歷,主要論著,
人物生平
羅先漢，別名羅動，1935年2月8日生於湖北省麻城縣（今麻城市）白果鎮的一個普通商人家庭。1949年秋，羅先漢從武漢轉到宋埠郝家鋪，以同等學歷就讀於麻城高級中學，並積極參加演話劇、辦壁報等課外活動。為了歡送一批高年級同學參軍、參乾，他竟在一個星期天內寫完上10篇文章，出了一期刊名為《唯物》的壁報。
羅先漢
羅先漢由於參乾潮流的影響和家庭經濟的困難，1951年初，羅先漢抱著“努力工作，爭取發明創造”的願望，從五六個可能的工作中選擇了鐵路工作。開始是以甲種練習生的名義在漢口江岸列車段乾列車員的工作。他所在的青年包乘組當年被評為鄭州鐵路局模範運輸隊。經過京漢線上40多個來回的勞動鍛鍊以後，他才正式分配到河南漯河工務段作實習技術員的工作。1952年，他根據一位工人師傅在測量沿線鋼軌時所走路線的不同，用勾股弦定理加以分析，寫出《清查鋼軌損耗的簡捷法》一文，在當年鄭州鐵路局的《核資通訊》上發表。這樣的知識套用更增加了他學習更多知識的渴望。
從1952年冬起，作為鐵路系統抽調出來的一名青年職工，羅先漢先後在哈爾濱和北京的鐵道學院預備班帶薪學習兩年。他很珍惜這樣的學習機會，並從此養成記日記的習慣，以優異成績完成中學主要課程的複習和補習，於1954年秋被錄取到北京大學物理系，繼續得到調乾助學金的資助。由於緊張的預備班學習所造成的神經過度疲勞日益加重，羅先漢上北大不久即申請休學一年，並逐漸找到適合自己特點的全面發展對策。他曾套用對立統一規律論證紅與專的相輔相成關係，進而堅持勞逸結合的生活規律，實行注重實踐、追根問底的學習方法，儘可能把課外時間用在關於宇宙、地球、人生奧秘的科學想像和哲學思考上，包括經常在節假日獨自外出散步、觀光和沉思等。這樣，他才得以在1960年秋從北大地球物理系套用地球物理專業畢業，並分配到本系天文專業（北京大學物理學院天文系前身）工作，時年25歲。
在北京天文台王綬琯舉持的射電天文訓練班進修一年以後，羅先漢回校開始從事射電天文技術方法領域的教學和科研工作。他參加研製的米波段射電望遠鏡本來準備投入1968年的新疆日全食觀測，但由於當年校內武鬥的嚴重干擾而未能如願。1972 年初後，羅先漢參加《射電天文方法》《射電技術基礎》等教材的編寫和射電實驗室的建設工作，並經常帶領學生到國內有關天文台站參觀、實習，以便加強所講的專業課程理論同實際的聯繫。在此基礎上，他主持研製的3.2cm波段射電望遠鏡於1975 年底在北大建成並投入太陽射電觀測。從當年開始，他擔任射電實驗室主任的工作，直到1999年退休時才正式移交。
“文化大革命”結束以後，羅先漢於1980年加入中國共產黨，並開始走進治學生涯的春天。他竭力參加我國組織的幾次大規模天文觀測，包括1980年的雲南日全食觀測、1986年的哈雷彗星觀測等，並以射電天文手段去揭示有關古老天象的現代物理意義。1981～1984年，他先後作為中國科學院數理學部天文學科組射電天文分支學科組的第二負責人和第一負責人，曾採用通信和召開學術會議的方式，廣泛徵集天文同行們對發展我國射電天文學的意見，並將其整理上報給有關決策部門參考。1987～1996年，他擔任天體物理教研室主任近10年，主要負責北大天文專業的行政和業務工作。他的教學和科研領域也日益向天體物理和天體演化領域拓寬，並於1992年被評為教授，時年57歲。
1993年8月，羅先漢積極回響中國天文學會和中國科學院數理學部的號召，提出《大型多功能射電望遠鏡》項目建議書。經當年初評，該項目與上海天文台的項目合併為《65m多波段射電望遠鏡》，於1994年開展預研究，其中包括隨葉叔華院士赴美國國立射電天文台參觀訪問、召開國內專門會議、完成新的項目建議書等。這些活動對於進一步發展我國射電天文事業作了思想理論上的輿論鋪墊。
鑒於射電天文學與天體演化學之間日益展現的緊密聯繫，以及早在青年時代就萌生的探索宇宙奧秘的興趣，羅先漢從1989 年起，便把科研和教學的重點轉向天體演化領域。在北京大學現代科學與認識論討論班（北京大學現代科學與哲學研究中心的前身）多學科綜合研究氣氛的薰陶下，在國際減災10年（1990～2000）期間，羅先漢通過揭示全球巨變的天文成因，進而提出“銀心說”新見解；他還根據現代天文觀測事實，論述現代科學宇宙觀及其哲學意義。這方面的基本內容，已包含在由他撰寫的《天體演化》著作和相關論文內。從1996年10月以來，羅先漢一直擔任北京大學現代科學與哲學研究中心副主任。
羅先漢除歷任上述職務外，還是北京天文學會第十屆理事會副理事長，中國電子學會第五屆理事會射電天文分會副主任委員等。1988年8月，他作為國家教委派出的天文單位代表，曾隨曲飲岳院士赴美國出席國際天文學會第20屆大會。
技術成就
我國自古以來就有大量的日食記錄和太陽黑子記錄。這些天象記錄都是在可見光波段用肉眼觀測的，無法涉及黑子上空可能存在的太陽緩變射電輻射狀況。20世紀中期以來，一般射電望遠鏡雖然能夠觀測到太陽的射電輻射，但是由於解析度的限制，卻無法分離出其中的緩變分量。小孔徑射電望遠鏡只有在日食過程中對太陽進行跟蹤觀測，並對記錄資料加以適當處理，即由食變記錄曲線導出食變斜率曲線，才可能得到高解析度的結果。因為在兩個相鄰時刻，望遠鏡接收到的未食日面射電輻射之差，就是在相應時段被月面邊緣掃過的日面窄條所貢獻的射電輻射。因此，充分利用日食的時機進行觀測，是直接取得高解析度太陽射電信息的最經濟有效的途徑。
1977年11月中旬，羅先漢赴河南新鄉出席全國首次雲南日全食觀測規劃會議。他根據北京大學和北京天文台當時正在合作研製21cm波段射電望遠鏡的實際情況，在會上負責承擔了21cm波段日食射電觀測的課題。鑒於北大未能參加1968年新疆日食觀測的巨大損失，他決心抓住新的機遇，力爭在1980年2月16日雲南日全食觀測中取得有意義的成果。在兩年多的課題調研和設備研製等項工作結束以後，21cm波段課題組羅先漢等主要人員攜帶有關的儀器設備，於1979年12月上旬到達雲南天文台的鳳凰山觀測現場。同時到達現場的還有北京師範大學的2cm波段課題組。這樣，包括雲南天文台原有的3.2cm波段和8.2cm波段課題組在內，共有四個波段的課題組在鳳凰山現場參加日食射電聯合觀測前長達兩個月的準備工作。主要問題是這次日食將發生在日落前不久，食甚時太陽的地平高度約5.5°。在這種條件下進行觀測，易於招來眾多的人為干擾和自然干擾，而且大氣吸收和大氣折射的改正也更加困難。當這些困難在正式觀測前一一得到克服，並順利通過3次預演觀測以後，長約一個多小時的食變記錄曲線終於在當天日食過程中同時從4個波段上成功地取得。這真是“養兵千日，用兵一時”。
在隨後三年多的資料處理和理論分析時期，羅先漢課題組首先根據21cm波段的食變記錄曲線導出解析度約20角秒的太陽射線溫度食變斜率曲線，進而得到該波段各個太陽射電源的位置、角徑和流量密度等參數。接著，羅先漢分工負責關於四個波段的射電源與光學活動區（黑子和譜斑）對應關係的證認工作。他針對四個課題組提供的大量射電源資料，反覆進行去粗取精、去偽存真的分析研究，發現與雙極黑子群對應的食變斜率曲線的雙峰間距一般隨觀測波長增大而減小。這既同射電源位於黑子徑向上空的說法相矛盾，又不能用與譜斑對應的射電成分疊加來解釋。他認為很可能是緩變射電源具有磁拱結構的表現。因為聯結前導黑子和後隨黑子的拱形磁場浮升到色球和日冕的不同層次，而不同波段射電源的核心就位於不同層次的磁拱兩端；由於這些核心的位置隨波長增大而升高，才導致相應的雙峰間距隨波長增大而減小。以羅先漢為第一作者，他們相繼在國內外學術會議和學報刊物上發表的5篇論文，就是上述論斷逐步深入地闡明和證實之作。其中根據雙極黑子活動區上空的物理狀態和磁迴旋輻射機制所建立的太陽緩變射電源的磁拱結構理論模型，既較好地擬合了四波段日食射電聯合觀測結果，又反過來從數萬千米範圍內確定了太陽大氣的溫度、密度和磁場分布的珍貴信息。這樣的觀測研究成果，在國內外的日食射電觀測史上是頗有特色的。即使在具有很高二維解析度的綜合孔徑射電望遠鏡投入工作的現代，同時從多個波段上以相同的高解析度對太陽活動區進行快速掃描的任務，也仍然需要日食射電聯合觀測來承擔。由於地面上能看到的日食機會很少，羅先漢等人還提出在人造地球衛星上進行經常性日食射電聯合觀測的長遠構想。
作為射電天文分支學科組負責人，羅先漢認為建造具有上述性能的頻譜觀測設備不是一個單位少數幾個人在短期內所能勝任的，只有把各有關單位的優勢力量集中起來並予以充分發揮，才可能儘快拿出成套設備，從而不失時機地對哈雷彗星進行射電譜線觀測。1984年10月，在羅先漢組織召開的全國射電天文會議上，北京大學、上海天文台和電子工業部第39研究所關於分頭準備有關儀器並爭取於1986年春聯合觀測哈雷彗星的羥基射電譜線計畫，就是基於各自相同的認識才確定下來的。
在隨後的儀器研製階段，北京大學主要研製由天文專業周體健教授提出的128路數字式自相關頻譜儀。羅先漢一方面聯繫約請校內合作研製人員、提供射電實驗室場地和部分科研經費，另一方面則分工負責觀測技術方法和天文課題的調研。經過一年多的努力，1986年3月14日，北京大學和上海天文台的十幾名專業人員，攜帶著各自研製的儀器設備，按約定到達陝西省眉縣第39研究所的天線測試場，開始進行聯合觀測的緊張工作。
本來以為把帶來的接收機和頻譜儀配接上直徑為25m的拋物面天線以後，會很快測到強脈澤源W3的羥基射電譜線，但事實並非如此。這裡首先有待解決的技術問題，包括排除由於長途運輸顛簸所造成的部分元件損壞的故障、設法改進視頻放大器的工作狀態以滿足頻譜儀終端的要求等。接著便是至關重要的觀測方法問題。在儘量延長積分時間仍然觀測不到任何源的射電譜線情況下，1986年3月27日上午，羅先漢在觀測現場相繼從中頻放大器輸入噪聲和含正弦信號噪聲的實驗表明：單純加大積分時間不足以從強大的噪聲背景中提取微弱的信號，只有在扣除噪聲背景的基礎上才能逐漸顯示出加大積分時間的效果。這一實驗結果直接導致了頻率開關方法的採用，並進而於當日下午第一次在我國境內成功地觀測到W3的羥基分子射電譜線。這裡的頻率開關方法，就是在天線跟蹤待測源的情況下，讓第一本振周期性地工作在兩個頻率上，以便分別得到噪聲譜和含有譜線信息的噪聲譜，進而從這兩段頻譜的差值中提取譜線信息的方法。然而，繼續進行的觀測仍有不少困難。在進一步採取穩定電源電壓和儀器溫度以及縮短頻率開關周期和提高信噪比等項措施以後，整個頻譜接收系統終於在4月11日再一次觀測到W3的譜線，並相繼觀測到其他幾個強源的譜線。這就有力地證明整個系統具有觀測譜線的功能，從而爭取到在4月13到17日對哈雷彗星作射電頻譜觀測的寶貴機會。
在事後對哈雷彗星的頻譜觀測數據進行處理的初期，並未顯示出確切的羥基射電譜線。羅先漢認為問題還是出在頻率開關方法上。因為該方法實質上是頻域裡的調製法，而為了減少接收系統增益變化的影響、提高實際靈敏度，就必須讓開關周期足夠短。當時採用的14分鐘的開關周期，對W3等強源雖然勉強可以，但對比它弱上百倍的哈雷彗星羥基源則的確太長，以致在一個周期內由於增益變化所引起的噪聲電平漲落，經常會沖淡乃至破壞為降低噪聲起伏而增加積分時間的效果。因此，羅先漢把在穩定狀態下天線處於環境溫度時和天線對向開闊天空時所得頻譜之差作為實驗判據：凡是在每個開關周期的正半周和負半周所得頻譜之差小於上述判據的數據，都認為是在穩定狀態下取得的，否則就應將其捨去。根據這一原則從上述四天的哈雷彗星頻譜觀測數據中可挑選出11個開關周期的正常數據，再統一歸算到4月15日這一天進行累加，便得到哈雷彗星在1667MHz上的羥基吸收線，相應於該譜線輪廓的頻率解析度約為4.9kHz。
接著從譜線輪廓的幅度、寬度、形狀和面積相繼導出的譜線強度、膨脹速度、速度的一級矩和羥基的母分子產生率等結果，均同理論預期或以往的有關觀測基本上符合。從而在國內外首次揭示了這一時段哈雷彗星的特殊射電天體物理狀況。紫金山天文台龔樹模主持的哈雷彗星的觀測研究項目先後獲1989年度中國科學院自然科學一等獎和1991年度國家自然科學三等獎。羅先漢為第一作者的《哈雷彗星的羥基射電譜線觀測》論文，是該獲獎項目的主要論著之一。此後，天文專業研究生張堅於1990年在射電實驗室負責研製完成的512路數字式自相關頻譜儀，自動式頻率開關的周期可縮短到3秒，頻率解析度可優於1kHz。該儀器於20世紀90年代初期配接在上海天文台的25m射電望遠鏡上，又得到一批更高質量的脈澤源羥基分子譜線，為我國這類觀測研究工作的現代化繼續作出重要貢獻。
簡歷
1935年2月8日 出生於湖北省麻城縣（今麻城市）白果鎮。
1951～1952年 先後在鄭州鐵路局的漢口江岸列車段和河南漯河工務段工作。
1952～1954年 先後在哈爾濱鐵道學院和北京鐵道學院預備班調乾學習。
1955～1960年 先後在北京大學物理系和地球物理系調乾學習。
1960～1999年 任北京大學地球物理系教師。
1960～1961年 在北京天文台射電天文訓練班進修。
1975～1999年 任北京大學地球物理系天文專業射電實驗室主任。
1981～1984年 先後任射電天文分支學科組的第二負責人和第一負責人。
1987～1996年 任北京大學地球物理系天體物理教研室主任。
1990～1993年 任北京天文學會副理事長。
1992～1999年 任北京大學地球物理系教授。
主要論著
1 羅先漢，姚德一，閻元宜.日食觀測太陽微波射電源的磁拱結構.天體物理學報，1982，2（3）：14～19
2 羅先漢，姚德一，紀樹臣，等.日食觀測太陽緩變射電源的磁拱結構摸型，天文學報，1985，26（1）：51～61
3 羅先漢，周體健，姚德一，等.哈雷彗星的羥基射電譜線觀測，天體物理學報，1988，8（3）：223～229
4 羅先漢.論全球巨變的銀河旋臂成因，北京大學學報（自然科學版），1992，29（3）：361～370
5 羅先漢.全球巨變成因與地表隕星坑分布.中國科學技術協會學會工作部編，中國減輕自然災害研究論文集.北京：氣象出版社，1992：130～134
6 羅先漢.羥基分子射電譜線的一種觀測處理方法，天文學報，1992，33 （3）：287～297
7 羅先漢.大型多功能射電望遠鏡.見：《中國天文學九十年代大型科學項目》建議書，中國天文學九十年代大型科學項目評審會報告.北京：1993
8 羅先漢.其他恆星周圍有行星嗎？——關於搜尋類彗星行星的構想.天文愛好者，1993，（2）：14～15
9 張堅，王建華，羅先漢.用於分子譜線觀測的512路數字式自相關頻譜儀.天文學報，1995，36（1）：80～85
10 羅先漢，張堅，王蜀娟.搜尋近地小行星的一種射電天文方法，北京大學學報（自然科學版），1996，32（1）：61～68
11 羅先漢.試論銀心說及其套用，世界科技研究與發展，1996，18（1）：46～49
12 羅先漢.量子引力學與行星距離分布規律.世界科技研究與發展，1996，18（3～4）：142～143
13 羅先漢.宇宙觀念的發展：現代宇宙觀.科學，1999，51（6）：39～42
14 羅先漢.天體演化，修訂第2版.太原：山西科學技術出版社，2001
15 羅先漢.關於廣義資訊理論的探討，北京大學學報（自然科學版），2001，37（3）：426～432
16 羅先漢.天地人系統的複雜性研究，系統辯證學學報，2001，9（4）：10～13
17 羅先漢.交叉科學研究大有可為.見：北京大學現代科學與哲學研究中心編，錢學森與現代科學技術，北京：人民出版社，2001，431～434
18 羅先漢.物質信息與大腦意識，系統辯證學學報，2004，12（1）：13～18
